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PROPUESTA A NIVEL DE PREFACTIBILIDAD: DISEÑO GEOMÉTRICO A TERCER

NIVEL DE LA INTERSECCIÓN AVENIDA BOYACÁ CON AVENIDA GAITÁN CORTÉS

EN LA CIUDAD DE BOGOTÁ

JUAN SEBASTIAN MARTINEZ CENDALES

YERLY PAOLA SERNA ARANGO

MARLLY JINNETH HERNÁNDEZ LINARES

DIEGO ALEXANDER PRIETO TUNARROSA

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS

FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES

ESPECIALIZACIÓN EN DISEÑO DE VÍAS URBANAS TRÁNSITO Y TRANSPORTE

BOGOTÁ D. C.

2016

PROPUESTA A NIVEL DE PREFACTIBILIDAD: DISEÑO GEOMÉTRICO A TERCER

NIVEL DE LA INTERSECCIÓN AVENIDA BOYACÁ CON AVENIDA GAITÁN CORTÉS

EN LA CIUDAD DE BOGOTÁ

Juan Sebastián Martínez Cendales

20152014014

Yerly Paola Serna Arango

20152014027

Marlly Jinneth Hernández Linares

20161014001

Diego Alexander Prieto Tunarrosa

20161014003

Este proyecto se presenta como requisito para optar al título de ESPECIALISTA EN DISEÑO

DE VÍAS URBANAS TRÁNSITO Y TRANSPORTE, bajo la dirección de Ing. Carlos Javier

González Vergara

ITV – Esp – MSc

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS

FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES

ESPECIALIZACIÓN EN DISEÑO DE VÍAS URBANAS TRÁNSITO Y TRANSPORTE

BOGOTÁ D. C.

2016

Nota de Aceptación

_________________________________

Firma director

_______________________________

Firma Jurado 1

_____________________________

Firma Jurado 2

___________________________

Agradecimientos

Agradecemos a los docentes Carlos González y Wilson Vargas por impartir sus

conocimientos y experiencias a nivel profesional, guiándonos en las diferentes etapas de éste

proceso. Adicionalmente, agradecemos a todos los profesores que hicieron parte de esta

profundización, ya que con sus enseñanzas académicas permitieron desarrollar nuestro criterio

profesional. De igual manera agradecemos a nuestros padres que con su apoyo constante y su

infinita confianza nos llenaron de fortaleza para alcanzar una nueva meta en nuestras vidas.

Diego Prieto, Marlly Hernández, Sebastián Martínez y Yerly Serna

CONTENIDO

1. Introducción ............................................................................................................. 1

2. Objetivo general ....................................................................................................... 2

Objetivos Específicos ..................................................................................................... 2

3. Marco teórico ........................................................................................................... 4

3.1 Localización .......................................................................................................... 4

3.2 Transporte ............................................................................................................. 6

3.2.1 Definición ......................................................................................................... 6

3.3 Tránsito ................................................................................................................. 6

3.3.1 Definición ......................................................................................................... 6

3.3.2 Volumen de Tránsito. ....................................................................................... 7

3.3.3 Estudio de volúmenes de tránsito. .................................................................. 13

3.3.4 Velocidad. ....................................................................................................... 14

3.3.5 Análisis del flujo vehicular. ............................................................................ 16

3.3.6 Capacidad y nivel de servicio. ........................................................................ 17

3.3.7 Análisis del flujo peatonal. ............................................................................. 19

3.3.8 Tiempos Semafóricos ..................................................................................... 19

3.4 Diseño Geométrico ............................................................................................. 20

3.4.1 Definición. ...................................................................................................... 20

3.4.2 Vía Urbana ...................................................................................................... 21

3.4.3 Intersección a Desnivel ................................................................................... 22

3.4.4 Velocidad del Proyecto. .................................................................................. 22

3.4.5 Enlace o Ramal ............................................................................................... 23

3.4.6 Carril de Aceleración ...................................................................................... 25

3.4.7 Carril de Desaceleración ................................................................................. 26

3.4.8 Sección de Entrecruzamiento ......................................................................... 26

3.4.9 Isletas .............................................................................................................. 28

3.4.10 Alineamiento horizontal. ........................................................................ 29

3.4.11 Curva espiral clotoide. ............................................................................ 30

3.4.12 Transición del peralte. ............................................................................ 35

3.4.13 Alineamiento vertical. ............................................................................ 36

3.4.14 Curvas verticales. .................................................................................... 36

3.4.15 Sección transversal. ................................................................................ 39

3.4.16 Cantidades de Obra. ................................................................................ 40

3.5 Señalización y Demarcación .............................................................................. 40

3.5.1 Señalización Vertical ...................................................................................... 41

3.5.2 Señalización Horizontal .................................................................................. 41

4. Metodología ........................................................................................................... 42

4.1 Tránsito ............................................................................................................... 42

4.1.1 Información secundaria .................................................................................. 42

4.1.2 Información primaria ...................................................................................... 42

4.1.3 Procesamiento de la información primaria ..................................................... 52

4.1.4 Procedimiento para elaborar las Modelaciones .............................................. 55

4.1.5 Tiempos Semafóricos ..................................................................................... 60

4.2 Diseño geométrico – Intersección a tercer nivel ................................................ 66

4.2.1 Información Secundaria. ................................................................................. 66

4.2.2 Modelo digital del terreno en AutoCAD. ....................................................... 67

4.2.3 Diseño Geométrico ......................................................................................... 67

4.3 Señalización y Demarcación .............................................................................. 79

4.3.1 Señalización Vertical ...................................................................................... 79

4.3.2 Demarcación ................................................................................................... 80

4.3.3 Tamaño de la señalización .............................................................................. 81

5. Resultados .............................................................................................................. 82

5.1 Tránsito ............................................................................................................... 82

5.1.1 Tránsito Actual (TAct) ................................................................................... 82

5.1.2 Tránsito Futuro (TF) ....................................................................................... 85

5.1.3 Velocidades .................................................................................................... 87

5.1.4 Fases Semafóricas ........................................................................................... 89

5.1.5 Modelación actual con volumen de tránsito actual ........................................ 91

5.1.6 Modelación actual con volumen de tránsito futuro ...................................... 100

5.1.7 Modelación diseño propuesto con volumen de tránsito actual ..................... 104

5.1.8 Modelación diseño propuesto con volumen de tránsito futuro ..................... 107

5.1.9 Análisis de colas ........................................................................................... 110

5.2 Diseño Geométrico – Intersección a tercer nivel .............................................. 114

5.2.1 Modelo Digital del Terreno .......................................................................... 114

5.2.2 Tipo de terreno .............................................................................................. 115

5.2.3 Tránsito ......................................................................................................... 115

5.2.4 Diseño en planta ........................................................................................... 116

5.2.5 Diseño vertical .............................................................................................. 120

5.2.6 Secciones transversales. ................................................................................ 122

5.3 Señalización y demarcación ............................................................................. 123

5.4 Planos................................................................................................................ 124

6. Conclusiones ........................................................................................................ 125

7. Recomendaciones ................................................................................................. 128

8. Bibliografía........................................................................................................... 130

Índice de Figuras

Figura 1. Localización General ................................................................................................. 4

Figura 2. Intersecciones de estudio ........................................................................................... 5

Figura 3. Intersección de estudio Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés ......................................... 5

Figura 4. Intersecciones complementarias en la Red de Estudio .............................................. 6

Figura 5. Volumen de tránsito futuro ...................................................................................... 12

Figura 6. Regresión lineal Simple ........................................................................................... 13

Figura 7. Velocidad de punto de un vehículo .......................................................................... 15

Figura 8. Zona de Entrecruzamiento ....................................................................................... 27

Figura 9 Isleta Canalizadora .................................................................................................... 29

Figura 10. Curva espiral clotoide ............................................................................................ 31

Figura 11. Elementos de las curvas verticales simétricas ........................................................ 36

Figura 12. Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés ........................................................................... 43

Figura 13. Av. Boyacá X Kr25 ................................................................................................ 43

Figura 14. Av. Gaitán Cortés X Dg 50A Sur .......................................................................... 44

Figura 15. Movimientos aforados – Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés ................................... 45

Figura 16. Movimientos aforados – Av. Boyacá X Kr 25 ....................................................... 46

Figura 17. Movimientos aforados – Av. Gaitán Cortés X Dg 50A Sur .................................. 46

Figura 18. Formato de campo - volúmenes vehiculares. ......................................................... 47

Figura 19. Movimientos Peatonales Intersección Principal .................................................... 48

Figura 20. Formato de campo – volúmenes peatonales........................................................... 49

Figura 21. Formato de campo - velocidad puntual .................................................................. 51

Figura 22.Volúmenes ingresados al programa Vissim ............................................................ 55

Figura 23. Composición Vehicular .......................................................................................... 56

Figura 24. Definición de rutas ................................................................................................. 56

Figura 25. Enlaces de salida y entrada tramos Av. Boyacá – Carrera 25 ................................ 57



Figura 28. Tiempos y fases semafóricas .................................................................................. 59

Figura 29. Geometría Av. Boyacá X KR 25 ........................................................................... 61

Figura 30. AV. Gaitán Cortes X DG 50 Sur ............................................................................ 62

Figura 31. Fases Av. Boyacá X KR 25 ................................................................................... 63

Figura 32. AV. Gaitán Cortes X DG 50 Sur ............................................................................ 63

Figura 33. Assembly típico anden derecho (Corredores Principales) ..................................... 77

Figura 34. Assembly Retorno con barreras ............................................................................. 78

Figura 35. Assembly Puente con barreras ............................................................................... 78

Figura 36. Diagrama de fases semafóricas Av. Boyacá X Carrera 25 .................................... 91

Figura 37. Modelación en Vissim ........................................................................................... 92

Figura 38. Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés ........................................................................... 93

Figura 39. Av. Boyacá X KR 25 ............................................................................................. 93

Figura 40. Av. Gaitán Cortés X Dg 50A Sur .......................................................................... 94

Figura 41. Nivel de Servicio Av. Boyacá con Av. Gaitán Cortés ........................................... 96

Figura 42. Av. Boyacá con Carrera 25 .................................................................................... 96

Figura 43. Av. Gaitán Cortes con Diagonal 50A Sur .............................................................. 97

Figura 44. Volúmenes Actuales Intersección Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés .................... 97

Figura 45. Volúmenes Actuales Intersección Av. Boyacá X Av. KR 25 ................................ 98

Figura 46. Volúmenes Actuales Intersección Av. Gaitán Cortés X DG 50A Sur ................... 98

Figura 47. Volúmenes Futuros Intersección Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés .................... 101

Figura 48. Volúmenes Futuros Intersección Av. Boyacá X KR 25 ...................................... 101

Figura 49. Volúmenes Futuros Intersección Av. Gaitán Cortés X Dg 50A Sur ................... 102

Figura 50. Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés ......................................................................... 104

Figura 51. Modelación en Vissim Geometría Propuesta Intersección Principal ................... 108

Figura 52. Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés ......................................................................... 108

Figura 53. Av. Boyacá X KR 25 ........................................................................................... 108

Figura 54. Av. Gaitán Cortés X Dg 50A Sur ........................................................................ 109

Figura 55. Modelo digital del terreno .................................................................................... 114

Figura 56. Plano con señalización y demarcación vial. ......................................................... 124

Índice de Tablas

Tabla 1. Número de intervalos de clase por tamaño de muestra .............................................. 16

Tabla 2. Niveles de Servicio .................................................................................................... 18

Tabla 3. Velocidad en Ramales de Enlace ............................................................................... 22

Tabla 4. Ancho de Carril sin posibilidad Adelantamiento (Ramal o Enlace) .......................... 24

Tabla 5. Longitud Mínima del Carril de Aceleración ............................................................. 25

Tabla 6. Longitud Mínima del Carril de Desaceleración ........................................................ 26

Tabla 7. Longitudes mínimas de Entrecruzamiento ................................................................. 27

Tabla 8. Factores de equivalencia vehicular ............................................................................ 28

Tabla 9. Radios mínimos para peraltes del 4% (Vías Urbanas) ............................................... 29

Tabla 10. Radios mínimos y peralte máximo para ramales ..................................................... 30

Tabla 11. Valores de la pendiente longitudinal para rampas de peraltes. ................................ 33

Tabla 12. Variación de la aceleración centrífuga J. ................................................................. 33

Tabla 13. Valores de K min según criterio de operación en curvas verticales ........................ 38

Tabla 14. Bombeo de la calzada .............................................................................................. 39

Tabla 15 Factor para giros a la izquierda ................................................................................. 64

Tabla 16 Factor por giros a la derecha ..................................................................................... 64

Tabla 17. Datos Generales de la Curva 1 (Alineamiento Av. Gaitán Cortés sentido W-E) .... 70

Tabla 18. Criterios para definir la Longitud de Espiral Mínima (Curva 1) ............................. 71

Tabla 19. Elementos Curva 1 (Alineamiento Av. Gaitán Cortés sentido W-E)....................... 71

Tabla 20. Volúmenes vehiculares futuros por tipo de vehículo en .......................................... 73

Tabla 21 Peraltes curva 1 (Alineamiento Av. Gaitán Cortés sentido W-E) ............................. 74

Tabla 22 Datos de entrada (Alineamiento Av. Gaitán Cortés sentido W-E) ........................... 75

Tabla 23 Cuadro de abscisas y cotas curva 3 (Alineamiento Av. Gaitán Cortés sentido W-E)

....................................................................................................................................................... 75

Tabla 24. Cálculo del FHP – Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés .............................................. 82

Tabla 25. Resumen estación maestra ....................................................................................... 85

Tabla 26. Cálculo Tránsito Futuro Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés ..................................... 85

Tabla 27. Volumen Futuro de las Intersecciones que componen la red de estudio ................. 86

Tabla 28. Distribución de frecuencias - Avenida Boyacá Sentido Sur - Norte ........................ 87

Tabla 29. Determinación de factores FHV, EVI y EVD: ........................................................ 89

Tabla 30. Cálculo de q (ADE/h) por acceso: ........................................................................... 90

Tabla 31. Cálculos de los tiempos de amarillo y rojo para cada fase ...................................... 90

Tabla 32. Tiempo total perdido ................................................................................................ 90

Tabla 33. Tiempos de ciclo ...................................................................................................... 91

Tabla 34. Nivel de servicio ...................................................................................................... 94

Tabla 35. Niveles de Servicio por Movimiento en la Geometría existente con volúmenes

actuales .......................................................................................................................................... 95

Tabla 36. Resumen Nivel de Servicio por Intersección – Geometría existente con volúmenes

actuales .......................................................................................................................................... 95

Tabla 37. Niveles de Servicio por Movimiento en la Geometría existente con volúmenes

futuros ......................................................................................................................................... 102

Tabla 38. Resumen Nivel de Servicio por Intersección – Geometría existente con volúmenes

futuros ......................................................................................................................................... 103

Tabla 39. Nivel de servicio para cada acceso tiempos semafóricos actuales ......................... 104

Tabla 40. Nivel de servicio para cada intersección tiempos semafóricos actuales ................ 105

Tabla 41. Nivel de servicio para cada acceso Tiempos Semafóricos modificados ................ 106

Tabla 42. Nivel de servicio para cada intersección Semafórica modificada .......................... 107

Tabla 43. Nivel de servicio para cada acceso ........................................................................ 109

Tabla 44. Nivel de servicio para cada intersección ................................................................ 110

Tabla 45. Cuadro comparativo – Análisis de Colas por movimiento .................................... 111

Tabla 46. Tabla de pendientes del terreno ............................................................................. 115

Tabla 47. Coordenadas alineamientos horizontales ............................................................... 116

Tabla 48. Radios y longitudes de las curvas .......................................................................... 117

Tabla 49. Transición del peralte, curva 1 - (Alineamiento Av. Gaitán Cortés sentido W-E) 119

Tabla 50. K y Lv de los alineamientos verticales .................................................................. 120

Tabla 51. Volúmenes Explanación ........................................................................................ 122

Tabla 52 Volumen Estructuras ............................................................................................... 123

Índice de Anexos

Anexo 1. Estudio de Transito

1.1 Aforos Vehiculares y peatonales

1.2 Estación Maestra

1.3 Procesamiento de la Información

1.3.1 Volúmenes vehiculares y peatonales

1.3.2 Calculo de Velocidades

1.3.3 Tiempos Semafóricos

1.4 Modelación

1.4.1 Geometría Actual - Volumen Actual

1.4.2 Geometría Actual - Volumen Futuro

1.4.3 Geometría Futura - Volumen Actual

1.4.4 Geometría Futura - Volumen Futuro (Semaforización Actual)

1.4.5 Geometría Futura - Volumen Futuro (Semaforización Futura)

1.4.6 Longitud de Colas

Anexo 2. Información Geográfica

2.1 Shapes IDECA

2.2 Cartografía DWG

Anexo 3. Diseño Geométrico

3.1 Planos Planta Perfil

3.2 Planos Secciones Transversales

3.3 Reportes

3.3.1 Geometría del Diseño

3.3.2 Volúmenes

3.3.3 Cartera de Chaflanes

Anexo 4. Señalización y Demarcación

Resumen

Actualmente, en la intersección de estudio, se evidencia la congestión y saturación vehicular

acompañada de bajas velocidades de operación, principalmente en el sentido Oeste-Este sobre la

Avenida Gaitán Cortés como consecuencia de la reducción en el número de carriles al cruzar

transversalmente la Avenida Boyacá y el incremento normal del parque automotor.

Adicionalmente el problema de saturación aumenta gracias a la ejecución del movimiento 7

(prohibido actualmente), y que realiza un alto porcentaje de vehículos que se movilizan desde el

Oeste de la intersección.

Buscando mejorar la movilidad del sector plantea reestructurar el diseño actual por medio de

la implementación de pasos a desnivel brindando la posibilidad a los usuarios de realizar todas

las maniobras de giro adicionales a las actuales (Giros Izquierdos).

El presente proyecto recoge todos los procesos y procedimientos desarrollados al momento de

realizar el diseño geométrico de una intersección a desnivel en la Avenida Boyacá con Avenida

Gaitán Cortés a nivel de pre-factibilidad; incluyendo georreferenciación, digitalización, estudios

de tránsito, análisis de capacidad y niveles de servicio mediante la modelación de la situación

actual y futura (con y sin proyecto), diseño geométrico y cálculo de volúmenes.

Después de un análisis de los datos obtenidos en las modelaciones, se puede afirmar que el

diseño propuesto es viable y soluciona los problemas de movilidad en la zona, así mismo que se

garantiza una operación con un nivel de servicio adecuado para 20 años.

Palabras Claves: Tránsito, capacidad, nivel de servicio, enlace o ramal, gálibo.

Abstract

Currently, at the intersection of study, it is evidenced the vehicular congestion and saturation

accompanied by low speeds of operation, mainly in the sense West-East on Avenue Gaitan

Cortes as a result of the reduction in the number of lanes when crossing across the Avenue

Boyaca and the normal increase of the vehicle fleet. Additionally the problem of saturation

increases thanks to the implementation of the Movement 7 (forbidden currently), and that

performs a high percentage of vehicles that are mobilized from the West of the intersection.

Looking to improve the mobility of the industry raises restructure the current design by

implementing overpasses providing users the possibility of carrying out all the additional turn

maneuvers to the current (turns left).

The present draft contains all of the processes and procedures developed at the time of

performing the geometric design of an intersection to unevenness in the Avenue Boyaca with

Avenue Gaitan Cortes at the level of pre-feasibility; including georeferencing, digitization,

studies of transit, analysis of capacity and levels of service through the modeling of the current

and future situation (with and without project), geometric design and calculation of volumes.

After an analysis of the data obtained in the modeling, it can be stated that the proposed

design is feasible and solves the problems of mobility in the area, also that an operation is

ensured by an adequate level of service for 20 years.

Key words: Transit, capacity, level of service, binding or stub, gauge.

1

1. Introducción

La movilidad urbana, definida como la capacidad y/o posibilidad de moverse en la ciudad; es

la resultante de correlacionar el uso del suelo, infraestructura vial, oferta de modos, servicios y

sistemas de gestión. Sin embargo, la falta de planificación conlleva a la imposibilidad de

incrementar la infraestructura vial en la misma proporción que el parque automotor, que según

estadísticas del año 2013 posee 15.800 kilómetros-carril, siendo las mismas condiciones de hace

una década, mientras que los vehículos usuarios han duplicado su cantidad con respecto al inicio

de siglo; trayendo como consecuencia el bajo nivel de servicio en múltiples sectores de la ciudad.

(EL TIEMPO, 2013)

Esto se asemeja a los inconvenientes presentados en la intersección de la Avenida Boyacá con

Avenida Gaitán Cortés donde se aportará el diseño de una intersección a desnivel a nivel de pre-

factibilidad con el fin de determinar si la solución presenta viabilidad al mejorar las condiciones

de operación actuales y futuras con respecto al diseño existente.

Para llevar a cabo dicho proyecto, fue necesario seguir diferentes procedimientos como lo

son: estudio del tránsito actual, digitalización y georreferenciación del terreno, análisis de

capacidad y niveles de servicio mediante la modelación de la situación actual y futura (con

proyecto y sin proyecto), diseño geométrico de la intersección y cálculo de volúmenes.

2

2. Objetivo general

Plantear una propuesta que permita mejorar las condiciones de operación en la intersección de

la Avenida Boyacá con Avenida Gaitán Cortés en la ciudad de Bogotá, mediante el diseño

geométrico de una intersección a tercer nivel.

Objetivos Específicos

Obtener la información de transito primaria y secundaria de las intersecciones Av.

Boyacá X Av. Gaitán Cortés, Av. Boyacá X Kr 25 y Av. Gaitán Cortés X Dg 50A sur.

Descargar la cartografía del área de estudio a través de la información digital contenida

en la plataforma de la Infraestructura de Datos Espaciales para el Distrito Capital -

IDECA.

Procesar la información de transito primaria y secundaria de las intersecciones que

conforman la zona de influencia.

Elaborar el diseño geométrico a nivel de pre-factibilidad de la intersección de estudio

(Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés) teniendo en cuenta los parámetros presentados en el

Manual de Diseño de Carreteras 2008 publicado por el Instituto Nacional de Vías-

INVIAS y el manual “A Policy on Geometric Desing of Highways ans Streets” – Aashto

2004

Modelar la red de estudio con su geometría actual por medio del software VISSIM con

base en el transito actual y su proyección futura, determinando las diferentes variables de

análisis en el estudio de tránsito.

Realizar la modelación de la red de estudio con la geometría propuesta por medio del

software VISSIM utilizando el transito actual y su proyección futura, con el fin de

3

determinar si la solución propuesta mejora las condiciones determinadas con la geometría

actual.

4

3. Marco teórico

3.1 Localización

La zona de análisis se ubica en la ciudad de Bogotá en la localidad No. 6 – Tunjuelito, unidad

de planeamiento zonal – UPZ 42 (Venecia) específicamente entre los barrios Muzú, San Vicente

Ferrer, El Carmen y Fátima. Ésta zona se caracteriza por tener uso del suelo residencial,

comercial e industrial.

Figura 1. Localización General

Fuente: Elaboración propia a partir de Google Earth

5

Figura 2. Intersecciones de estudio

Fuente: Elaboración propia a partir de Google Earth

La intersección principal objeto del diseño propuesto colinda al Noroeste con la empresa

Colmotores S.A. y en los demás costados con viviendas residenciales y comerciales, como se

puede apreciar en la Figura 3.

Figura 3. Intersección de estudio Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés

Fuente: Ortofoto Bogotá

6

Las intersecciones semaforizadas más cercanas a la intersección principal se encuentran

ubicadas al sur y al este de la misma, más específicamente en la Av. Boyacá X Kr 25 y en la Av.

Gaitán Cortés X Dg 50A Sur respectivamente.

Figura 4. Intersecciones complementarias en la Red de Estudio


3.2 Transporte

3.2.1 Definición

De acuerdo con el manual de planeación de tránsito y transporte de Bogotá se define como el

movimiento de personas y bienes mediante unos elementos interrelacionados entre sí,

identificados para este propósito con el fin de permitir el movimiento de la economía de una

ciudad y un país, siendo útil en las unidades de tiempo y lugar, dependiendo de la velocidad, los

costos y la capacidad de la infraestructura.

3.3 Tránsito

3.3.1 Definición

Según el Código Nacional de Tránsito (Ley 769 del 2002), artículo 2° se define como “la

movilización de personas, animales o vehículos por una vía pública o privada abierta al público”.

7

El transito es integrado por el usuario, los vehículos, la infraestructura, medio ambiente y

dispositivos de control

3.3.2 Volumen de Tránsito.

El volumen de tránsito es el número de vehículos que pasan por un punto o sección

transversal dados, de un carril o de una calzada, durante un periodo determinado.

Dónde:

Q = Vehículos que pasan por unidad de tiempo (vehículos/período).

N = Número total de vehículos que pasan.

T = Periodo determinado.

3.3.2.1 Volúmenes de Tránsito Totales.

El volumen de tránsito total se define como el número total de vehículos que pasan durante un

lapso de tiempo determinado.

Dependiendo del lapso de tiempo se tiene los siguientes volúmenes de tránsito totales:

Tránsito Anual (TA): Es el número total de vehículos que pasan durante un año.

Tránsito Mensual (TM): Es el número total de vehículos que pasan durante un mes.

Tránsito Semanal (TS): Es el número total de vehículos que pasan durante una semana.

Tránsito Diario (TD): Es el número total de vehículos que pasan durante un día.

Tránsito Horario (TH): Es el número total de vehículos que pasan durante una hora.

Tasa de flujo (q): Es el número total de vehículos que pasan durante un periodo de tiempo

inferior a una hora. (Reyes Spíndola & Cárdenas Grisales, 2007)

8

3.3.2.2 Volúmenes de tránsito promedio diarios.

El volumen de tránsito promedio diario se define como el número total de vehículos que

pasan durante un periodo de tiempo dado (días completos) igual o menor a un año y mayor que

un día, dividido por el número de días del periodo.

Donde N representa el número de vehículos que pasan durante T días. De acuerdo con el

número de días del periodo, se presentan los siguientes volúmenes de tránsito promedio diario,

dados en vehículos por día.

- Tránsito promedio diario anual (TPDA)

- Tránsito promedio diario mensual (TPDM)

- Tránsito promedio diario semanal (TPDS)

9

3.3.2.3 Volúmenes de tránsito horarios.

Dependiendo de la hora seleccionada, se definen los siguientes volúmenes de tránsito horario

(vehículos por hora):

Volumen horario máximo anual (VHMA). Es el máximo volumen horario que ocurre en un

punto o sección de un carril o de una calzada durante un año determinado. Es la hora de

mayor volumen de las 8.760 horas del año.

Volumen horario de máxima demanda (VHMD). Es el número máximo de vehículos que

pasan por un punto o sección de un carril o de una calzada durante 60 minutos

consecutivos. Es el representativo de los periodos de máxima demanda que se pueden

presentar durante un día en particular.

Volumen horario-décimo, vigésimo, trigésimo-anual (10VH, 20VH, 30VH). Es el volumen

horario que ocurre en un punto o sección de un carril o de una calzada durante un año

determinado, que es excedido por 9, 19 y 29 volúmenes horarios respectivamente.

Volumen horario del proyecto (VHP). Es el volumen de tránsito horario que servirá de

base para determinar las características geométricas de la viabilidad. Se trata de considerar

un volumen horario que se pueda presentar un número máximo de veces en el año. (Reyes

Spíndola & Cárdenas Grisales, 2007)

3.3.2.4 Variación del volumen de tránsito en la hora de máxima demanda.

En un volumen horario de máxima demanda no significa que se conserve la misma frecuencia

del flujo durante toda la hora; esto significa que existen periodos cortos dentro de la hora con una

tasa de flujo mayor a la de la hora misma. El factor de la hora de máxima demanda FHMD o

factor de hora pico FHP es la relación entre el volumen horario de máxima demanda VHMD y el

10

volumen máximo q máx., que se presenta durante un periodo dado de dicha hora. (Reyes

Spíndola & Cárdenas Grisales, 2007)

Dónde, N representa el número de periodos durante la hora de máxima demanda.

El factor de la hora de máxima demanda es un indicador de las características del flujo de

tránsito en periodos máximos, además de expresar la forma como están distribuidos los flujos

máximos dentro de la hora.

Este valor se expresa en porcentaje; si el factor tiende a cero, significa que el tráfico es

inestable, pero si el factor tiende a al 100%, significa que es estable.

3.3.2.5 Pronóstico del volumen de tránsito futuro.

Los volúmenes de tránsito futuro (TF), para efectos de un proyecto se derivan a partir del

tránsito actual (TA) y del incremento del tránsito (IT), esperando al final del periodo.

El TA es el volumen de tránsito que usará la futura carretera o vía en el momento de darse

completamente el servicio. Este tipo de tránsito se puede establecer a partir de aforos vehiculares

sobre las vías de la zona que influyan en la nueva vía o carretera, estudios de origen y destino, o

utilizando parámetros socioeconómicos que se identifiquen plenamente con la economía de la

zona. El TA se compone del tránsito existente TE (antes del proyecto) y del tránsito atraído

(TAt) de otras vías una vez finalizado el proyecto, cabe resaltar que la cantidad de tránsito

atraído depende de la capacidad y de los volúmenes de las vías existentes.

11

El incremento del tránsito (IT) es el volumen de tránsito que se espera que use la nueva vía en

el año futuro del proyecto. Este incremento se compone del crecimiento normal del tránsito

(CNT), del tránsito generado (TG) y del tránsito desarrollado (TD).

El CNT es el incremento del volumen de tránsito debido al aumento normal en el uso de los

vehículos.

El TG consta de aquellos viajes vehiculares, distintos a los del transporte público que no se

realizarán si no se construye la nueva vía. Este tipo de transito se compone de tres categorías: el

tránsito inducido, o nuevos viajes no realizados previamente por ningún modo de transporte; el

tránsito convertido, o nuevos viajes que previamente se hacían masivamente en taxi, bus, etc., y

que por la nueva vía se harían en vehículos particulares; y el tránsito trasladado consiste en viajes

previamente hechos a distintos destinos completamente diferentes, atribuibles a la atracción de la

nueva vía. (Reyes Spíndola & Cárdenas Grisales, 2007)

El TD es el incremento del volumen de tránsito debido a las mejoras en el suelo adyacente a

la vía. Este tipo de tránsito continúa actuando por muchos años después que la nueva vía ha sido

puesta al servicio.

Por lo tanto, el tránsito final será:

12

Figura 5. Volumen de tránsito futuro

Fuente: Elaboración propia adaptado de Ingeniería de Tránsito, Cal y Mayor.

3.3.2.6 Regresión matemática para el cálculo de volúmenes de tránsito futuro.

Las regresiones lineales y curvilíneas se utilizan para la estimación de los volúmenes de

tránsito futuro, donde se cuenta con datos históricos de los volúmenes de tránsito promedio

diario (TPDS).

Regresión lineal simple (Línea de mínimos cuadrados)

Como se muestra en la Figura 6 a cualquier i le corresponde un valor observado xᵢ (real) y un

valor estimado ŷᵢ (teórico). Donde a representa el intercepto sobre el eje vertical y b la pendiente

de la línea de regresión. A la diferencia entre el valor estimado, se le denomina error δᵢ. (Reyes

Spíndola & Cárdenas Grisales, 2007, pág. 211)

13

Figura 6. Regresión lineal Simple

Fuente: Elaboración propia adaptado de Ingeniería de Tránsito, Cal y Mayor

El método de los mínimos cuadrados dice que para n valores observados, la suma de los

cuadrados de los errores, alrededor de la línea de regresión debe ser mínima:

El coeficiente de correlación r es el siguiente.

3.3.3 Estudio de volúmenes de tránsito.

Son realizados con el propósito de obtener cantidades relacionados con el movimiento de

vehículos y/o personas, sobre secciones específicas de un sistema vial de carreteras y calles.

Dichos datos se expresan con relación al tiempo, y de su conocimiento se hace posible el

14

desarrollo de metodologías que permiten estimar de manera razonable la calidad del servicio que

el sistema presta a los usuarios.

Existen diversas formas para obtener los recuentos de volúmenes de tránsito, estas formas

incluyen los aforos manuales a cargo de personas, los cuales son particularmente útiles para

conocer el volumen de los movimientos direccionales en intersecciones, los volúmenes por

carriles individuales y la composición vehicular. (Reyes Spíndola & Cárdenas Grisales, 2007,

pág. 223)

Otras formas incluyen los aforos por combinación de métodos manuales y mecánicos, tales

como el uso de contadores mecánicos accionados manualmente por observadores. Los aforos con

el uso de dispositivos mecánicos, los cuales automáticamente contabilizan y registran los ejes de

los vehículos. Y por último los aforos con la utilización de técnicas tan sofisticadas como las

cámaras fotográficas, las filmaciones y los equipos electrónicos adaptados a computadores.

3.3.4 Velocidad.

La velocidad se define como la relación entre el espacio recorrido y el tiempo que se tarda en

recorrerlo; para un vehículo representa su relación de movimiento, usualmente expresada en

kilómetros por hora (km/h).

Dónde:

v = velocidad constante (km/h)

d = distancia recorrida (km)

t = tiempo de recorrido (h)

15

3.3.4.1 Velocidad de Punto.

La velocidad de punto de un vehículo i, es la velocidad vᵢ a su paso por un determinado punto

o sección transversal de una carretera o de una calle.

Figura 7. Velocidad de punto de un vehículo

Fuente: Adaptado de Ingeniería de Tránsito, Cal y Mayor.

3.3.4.2 Estudios de velocidad de punto.

Los estudios de velocidad de punto están diseñados para medir las características de la

velocidad en un lugar específico, bajo condiciones prevalecientes del tránsito y del estado del

tiempo en el momento de llevar a cabo el estudio, lo mismo que permiten obtener la distribución

de velocidades por grupos de usuarios.

El método manual más utilizado para el registro de velocidades de punto es el de cronometro,

en el cual sobre una distancia determinada (de 25 a 80 metros, de acuerdo con la velocidad) que

se ha marcado con dos rayas de gris o pintura en el pavimento, se miden los tiempos que tardan

los vehículos en recorrerla. El observador se sitúa en un lugar conveniente entre las marcas.

Cuando las ruedas delanteras un determinado vehículo pasan sobre la primera marca, el

observador inicia la marcha del cronometro, y cuando el mismo vehículo toca la segunda marca

con las ruedas delanteras, se detiene la marcha del cronómetro.

16

La velocidad se obtiene dividiendo la distancia prefijada, en metros, entre el tiempo que se

requirió para recorrerla, en segundos y en centésimas de segundo. El resultado obtenido, en

metros por segundo, se convierte a kilómetros por hora (km/h).

Tabla 1. Número de intervalos de clase por tamaño de muestra

Tamaño de la

muestra n Número de Intervalos N

50 - 100 7 - 8

100 - 1000 10 - 11

1000 - 10000 14 - 15

10000 - 100000 17 - 18

Mayor de 100000 1+3.3Log₁₀(n) Fuente: Elaboración propia adaptado de Ingeniería de Tránsito, Cal y Mayor.

De la curva de frecuencia observada y acumulada de velocidades de punto, se obtienen los

percentiles P15, P50, P85 y P98. El percentil 15, P15, se refiere al límite inferior de la velocidad.

El percentil 50, P50, es utilizado como una medida de la calidad de flujo vehicular y es

aproximadamente igual a la velocidad media. El percentil 85, P85, se refiere a la velocidad

crítica a la cual debe establecerse el límite máximo de velocidad en conexión con los dispositivos

de control del tramo que la deben restringir. Por último, el percentil 98, P98, se utiliza para

establecer la velocidad del proyecto o de diseño.

3.3.5 Análisis del flujo vehicular.

Con el análisis del flujo vehicular se obtienen las características y el comportamiento del

tránsito, como resultado se puede cuantificar y describir la circulación de los vehículos en

cualquier tipo de vía, con el fin de determinar su nivel de funcionalidad.

17

El volumen es el número real de vehículos observados, donde la intensidad representa el

número de vehículos en un intervalo de tiempo menor a 1 hora; por medio de éstas dos se

cuantifica el flujo vehicular en un determinado tiempo.

Adicionalmente se tiene en cuenta la variable velocidad asumiendo que ésta es constante, y la

densidad como el número de vehículos que circulan en una distancia determinada.

3.3.5.1 Tasa de flujo (q).

Es la frecuencia a la cual pasan los vehículos por un punto o sección transversal de un carril o

de una calzada. Se calcula con la siguiente expresión:

Dónde:

N = Número de vehículos durante un intervalo de tiempo.

T = Intervalo de tiempo específico inferior a 1 hora.

3.3.6 Capacidad y nivel de servicio.

La capacidad es el máximo número de vehículos o peatones que pasan por un punto o sección

uniforme durante un intervalo de tiempo, bajo las condiciones prevalecientes de la

infraestructura vial, del tránsito y de los dispositivos de control. Este debe ser cuantitativo

(suficiencia) y cualitativo (calidad del servicio) y puede ser expresada en términos de vehículos o

peatones. Dicha capacidad debe tener en cuenta las características físicas, geométricas y de flujos

vehiculares en el sistema vial.

El nivel de servicio es la medida cualitativa que describe las condiciones de operación de un

flujo vehicular y de su percepción por parte de los usuarios. Este nivel de servicio se describe en

términos de factores internos y externos, siendo los factores internos: la variación en la

18

velocidad, el volumen, la composición del tráfico, entre otros; y los factores externos son: el

ancho de carril, distancia lateral libre, pendientes, etc.

El nivel de servicio se clasifica de la A a la F, siendo A el que representa las mejores

condiciones operativas, y F las peores condiciones operativas. Estos se encuentran explicados en

la Tabla 2. (Ingeniería de Tránsito, 2012)

Tabla 2. Niveles de Servicio

Nivel de

Servicio Descripción

A

Representa la circulación a flujo libre. Los usuarios poseen

libertad para maniobrar a las velocidades deseadas dentro de

la corriente vehicular. El nivel de comodidad y conveniencia

es excelente.

B

Se encuentra dentro del rango de flujo libre, la libertad de

seleccionar la velocidad deseada es afectada por

especificaciones geométricas, disminuyendo la liberad de

maniobra. El nivel de comodidad y conveniencia es bueno.

C

Flujo estable, la operación de los usuarios individuales se ve

afectada de forma significativa por las interacciones con

otros usuarios y restricciones por geometría y pendiente de

la vía. La libertad de maniobra comienza a ser restringida. El

nivel de comodidad y conveniencia es adecuado, pero

limitado.

D

La densidad de circulación es elevada pero estable, sin

embargo, la velocidad de circulación no puede ser elegida

por el conductor. El nivel de comodidad y conveniencia es

deficiente, gracias al alto incremento del flujo.

E

El funcionamiento se da a capacidad, no existe libertad de

maniobra, produciendo bajos niveles de comodidad y

conveniencia y circulación inestable.

F

Sus condiciones de flujo son forzados, excediendo la

capacidad de la vía, formando largas colas con operación

interrumpidas y avances cortos, produciendo un flujo

altamente inestable.

Fuente: Elaboración propia adaptado de Ingeniería de Tránsito, Cal y Mayor.

19

3.3.7 Análisis del flujo peatonal.

Los flujos peatonales deben ser tomados durante periodos representativos, con el fin de

garantizar un análisis adecuado y una muestra característica del sector.

Robertson, ha recomendado realizar la toma de información durante dos horas en un periodo

pico, cuatro horas para periodos picos en la mañana y en la tarde, seis horas para periodos en la

mañana, medio día y tarde y 12 horas para el tiempo diurno (7:00 a.m. – 7:00 p.m.), con

intervalos de tiempo (generalmente) de 15 minutos, o de acuerdo al ciclo semafórico en

intersecciones controladas por éste.

Los datos deben ser totalizados según la dirección y/o sentido, por acceso e intersección con

el fin de elaborar tablas y esquemas de resumen, brindando la posibilidad de desarrollar los

análisis respectivos al sector.

3.3.8 Tiempos Semafóricos

Los semáforos son dispositivos de señalización que regulan el paso de vehículos, bicicletas y

peatones, estos asignan la prelación de paso mediante indicaciones de luces (rojo, amarillo y

verde), estos dispositivos de control son operadas por una unidad electrónica que regula sus

tiempos dependiendo del nivel de tráfico y la hora del día. (Vargas, 2015)

3.3.8.1 Funciones

Al instalar un semáforo cumple con las siguientes funciones

• Interrumpir periódicamente el paso vehicular y peatonal para permitir el paso de otro

flujo vehicular

• Controlar la velocidad de los vehículos para así garantizar una velocidad constante y un

flujo constante de vehículos.

• Minimizar los índices de accidentalidad en el paso semaforizado

20

3.3.8.2 Clasificación de los semáforos

Los semáforos se clasifican de acuerdo al mecanismo de operación de sus unidades de control

(control de tránsito vehicular, pasos peatonales y pasos especiales)

Los semáforos para el control del tránsito vehicular a su vez se clasifican en dos grupos

• Semáforos de tiempos fijos, estos dependen exclusivamente del tiempo

• Semáforos activados por el tránsito, son activados y regulados de acuerdo al volumen

vehicular de la intersección.

Para la instalación de semáforos en intersecciones se recomienda recopilara la siguiente

información.

• Volumen vehicular que ingresa a la intersección en periodos de 15 minutos, por 16 horas

consecutivas durante tres días, el periodo de toma de información debe contener el mayor

porcentaje de transito del día.

• El volumen vehicular de la muestra se clasifica por movimientos y tipo de vehículos

(autos, buses y camiones).

• Volumen peatonal en periodos de 15 minutos para cada cruce, durante la hora de máxima

demanda.

• Toma de velocidades para cada acceso.

3.4 Diseño Geométrico

3.4.1 Definición.

Proceso mediante el cual se correlacionan entre sí elementos físicos y características de

operación de los vehículos, mediante el uso de diferentes áreas: matemáticas, física y geometría

(Reyes Spíndola & Cárdenas Grisales, 2007).

Los elementos geométricos de una vía deben estar relacionados, para garantizar una operación

21

cómoda, segura y eficiente a una velocidad de operación continua, acorde con las condiciones

propuestas para el diseño de la vía.

3.4.2 Vía Urbana

Son aquellas que atraviesan, demarcan o circunscriben áreas urbanas consolidadas, aportando

movilidad, conectividad y accesibilidad en el área urbana.

Según el Plan de Ordenamiento Territorial – POT de Bogotá el subsistema vial urbano se

compone por:

3.4.2.1 Malla Vial Arterial

Vías de mayor jerarquía que consolida la estructura del área urbana, de expansión y rural, se

compone por las mallas de integración regional, principal, complementaria y sus intersecciones,

tiene como función brindar movilidad a grandes volúmenes de tráfico. (IDU, 2008)

Malla Vial Arterial de Integración Regional:

Red de vías que conecta el sistema vial urbano con el regional y los ejes de la estrategia

espacial urbana propuesta en el POT 2012.

Malla Vial Arterial Principal

Es la malla vial que soporta el subsistema de transporte en su componente de transporte

masivo, sirve a los principales centros de actividad de las áreas urbanas, se constituyen como

corredores con altos volúmenes de tránsito y largas distancias.

Malla Vial Arterial Complementaria

Articula operacionalmente los subsistemas de la malla arterial principal, facilitando la

movilidad de mediana y larga distancia, siendo articulador a escala urbana.

22

Malla Vial Arterial Intermedia

Se compone por tramos viales que se integran a las mallas arteriales principales y

complementarias, convirtiéndose en una alternativa de circulación ante estas, permitiendo el

acceso y fluidez de la ciudad a escala zonal.

3.4.2.2 Malla Vial Local

Se conforma por segmentos viales que tienen como función dar accesibilidad a las unidades

de vivienda.

3.4.3 Intersección a Desnivel

Intercambiador vial con separaciones a desnivel que brinda conexión a dos o más vías, sin

conectar las plataformas que se cruzan entre sí, permitiendo el flujo continuo en la intersección,

adicionalmente elimina los puntos de conflicto que posee una intersección a nivel.

3.4.4 Velocidad del Proyecto.

Velocidad máxima a la cual pueden circular los vehículos con seguridad sobre una sección

específica de una vía, cuando las características geométricas del proyecto gobiernan la

circulación. (Reyes Spíndola & Cárdenas Grisales, 2007, pág. 250)

Para el caso de los ramales de enlace utilizados, la velocidad de los mismos dependerá de la

velocidad de diseño del corredor principal, determinada a partir de los criterios estimados en la

Tabla 3.

Tabla 3. Velocidad en Ramales de Enlace

Fuente: Notas de Clase Ing. Carlos Javier González

23

Sus elementos geométricos (radios, pendientes, distancias de visibilidad, peraltes, ancho de

calzada, etc.) dependen de la velocidad del proyecto.

3.4.5 Enlace o Ramal

Segmento vial que brinda conexión directa a dos vías, con el fin de solucionar y generar giros

izquierdos y derechos de forma continua, sus características geométricas dependen

exclusivamente de la velocidad de diseño adoptada y el vehículo de mayor tamaño que transitará

sobre la infraestructura.

El enlace se utiliza para conectar vías diferente nivel, mientras que el ramal se utiliza para dar

unión a dos vías que se encuentren a nivel.

24

Tabla

4. A

nch

o d

e C

arr

il s

in p

osi

bil

idad A

del

anta

mie

nto

(R

am

al

o E

nla

ce)

Fu

ente

: M

anu

al A

ash

to 2

00

4.

25

3.4.6 Carril de Aceleración

Es un carril paralelo a la vía principal que tiene como finalidad igualar la velocidad de

operación de los vehículos que convergen a esta.

Su dimensión longitudinal se obtiene con base en la velocidad de la vía principal y el ramal

del cual diverge, Tabla 5 - Tabla 6.1 (INVIAS, 2008).

El ancho de carril debe ser igual al ancho de carril de la vía adyacente, pero no inferior a 3.3

metros.

Tabla 5. Longitud Mínima del Carril de Aceleración

Fuente: Manual de diseño geométrico de carreteras – INVIAS 2008.

26

3.4.7 Carril de Desaceleración

Es un carril paralelo a la vía principal que tiene como finalidad disminuir la velocidad de

operación de los vehículos que divergen de la calzada principal y convergen a un ramal o enlace

de salida.

Su dimensión longitudinal se obtiene con base en la velocidad de la vía principal y el ramal al

cual converge, Tabla 6 – Tabla 6.2 (INVIAS, 2008).

El ancho de carril debe ser igual al ancho de carril de la vía adyacente, pero no inferior a 3.3

metros.

Tabla 6. Longitud Mínima del Carril de Desaceleración


3.4.8 Sección de Entrecruzamiento

Es un tramo de vía en el cual se mezclan dos o más corrientes de tráfico, las cuales circulan en

el mismo sentido y no son controladas por dispositivos de control de tránsito.

Estas zonas se forman gracias a la existencia de una zona confluencia seguida de una de

convergencia, o en el caso de existir un ramal de entrada a continuación de uno de salida y

unidos por un carril auxiliar.

27

Figura 8. Zona de Entrecruzamiento

Fuente: Notas de Clase Ing. Wilson Vargas.

Cuando existe un único punto de convergencia seguido por un punto de divergencia, se

considera una zona de entrecruzamiento simple, cuando existen dos o más puntos de

convergencia con un único punto de divergencia (o viceversa) se conocen como zonas múltiples

de entrecruzamiento.

La configuración de la zona junto con la longitud y ancho de la misma intervienen en la

operación del carril auxiliar.

La longitud mínima para este carril auxiliar es determinada en la Tabla 7 - Tabla 6.8

(INVIAS, 2008).

Tabla 7. Longitudes mínimas de Entrecruzamiento


Dicha distancia es determinada con base en el volumen vehicular que se entrecruza en la

sección, determinado en automóviles directos equivalentes (ade).

28

Para realizar la conversión del volumen vehicular en vehículos mixtos a vehículos directos

equivalentes se utilizan los factores de equivalencia estimados en la Tabla 8 – Tabla 6.9

(INVIAS, 2008), aplicando los factores propuestos por el departamento de Transporte de Gran

Bretaña.

Tabla 8. Factores de equivalencia vehicular


3.4.9 Isletas

Áreas demarcadas y/o construidas entre dos carriles de circulación, tienen por objeto canalizar

el flujo vehicular. La segunda brinda una zona de refugio a los peatones o dispositivos de

control.

29

Figura 9 Isleta Canalizadora


3.4.10 Alineamiento horizontal.

Se constituye por segmentos rectos y segmentos de circulo (curvas horizontales) que permiten

una transición cómoda y segura a la velocidad de diseño al transitar de alineamientos rectos a

curvas o viceversa.

La determinación de los radios mínimos y peraltes máximos empleados para elaborar el

diseño en planta de los enlaces y ramales tipo oreja se obtienen de las tablas ilustradas a

continuación:

Tabla 9. Radios mínimos para peraltes del 4% (Vías Urbanas)

Fuente: Manual Aashto 2004.

30

Tabla 10. Radios mínimos y peralte máximo para ramales

Fuente: Manual Aashto 2004.

3.4.11 Curva espiral clotoide.

Son alineaciones de curvatura variable en su recorrido. Este tipo define el empalme entre una

recta y arco circular de radio RC. Es el empalme básico para conformar los diferentes tipos de

curvas espiralizadas;

La espiral clotoide corresponde a la espiral con más uso en el diseño de carreteras ya que sus

bondades con respecto a otros elementos geométricos curvos permiten obtener carreteras

cómodas, seguras y estéticas.

Con el empleo de las espirales se mejora considerablemente la apariencia en relación con

curvas circulares únicamente. En efecto, mediante la aplicación de espirales se suprimen las

discontinuidades notorias al comienzo y al final de la curva circular. (INVIAS, 2008)

31

Figura 10. Curva espiral clotoide


Sus puntos geométricos son:

PI = Punto de intersección de los alineamientos.

TE = Punto Tangente – Espiral.

EC = Punto Espiral – Circulo.

CE = Punto Circulo – Espiral.

ET = Punto Espiral – Tangente.

O = Origen desplazado del empalme.

3.4.11.1 Elementos geométricos de curvas espirales.

Criterios mínimos para la longitud de la espiral (Le)

Caso I: Variación de la aceleración centrifuga.

Dónde:

32

VCH = Velocidad específica de la curva horizontal

J = Variación de la aceleración centrífuga. Ver Tabla 12

Rc = Radio

= Peralte (Ver Tabla 9)

Caso II: Variación de peralte

Dónde:

a = Ancho de carril

Δs = Pendiente relativa en rampa. Ver Tabla 11

Caso III:

(a) Percepción y estética.

(b) Ángulo de giro mínimo.

Longitud máxima de la espiral:

Le asumido: El valor de Le asumido debe ser mayor al máximo de los criterios mínimos

del Le, y menor a la longitud máxima de la espiral.

33

Tabla 11. Valores de la pendiente longitudinal para rampas de peraltes.


Tabla 12. Variación de la aceleración centrífuga J.


Delta (Δ):

Parámetro de la espiral (A):

Ángulo de deflexión de la espiral (e):

Ángulo central de la curva circular (Δc):

34

Coordenadas cartesianas del EC (X):

Coordenadas cartesianas del EC (Y):

Disloque (ΔR):

Ordenada media (XM):

Tangente de la espiral (Te):

Externa espiral (Ee):

Tangente larga (TL):

Tangente corta (Tc):

35

Cuerda larga (CL):

Deflexión al EC (φ):

3.4.12 Transición del peralte.

Para curvas espiralizadas la longitud de transición (L) es igual a la longitud de la espiral (Le).

En curvas circulares simples la longitud de transición se calcula con respecto al ancho de carril,

peralte de la curva y el respectivo.

La longitud de transición, se considera a partir del punto donde el borde exterior del

pavimento comienza a levantarse, partiendo de un bombeo normal, hasta el punto donde se

conforma el peralte total para cada curva; la longitud de transición corresponde a la longitud de

la espiral más la longitud de aplanamiento (N), distancia requerida de acuerdo con la pendiente

de la rampa de peraltes, para levantar el borde externo del bombeo normal (BN) hasta nivelarlo

con el eje. (González Vergara, Rincón Villalba, & Vargas Vargas, 2012, pág. 181)

36

3.4.13 Alineamiento vertical.

El alineamiento vertical es la proyección del eje de la carretera sobre una proyección X, Y

siendo X la abscisa y Y la altura; está formado por una serie de rectas enlazadas por arcos

parabólicos, a los que dichas rectas son tangentes, denominándose como rasante. La inclinación

de las tangentes verticales y la longitud de las curvas dependen principalmente la topografía de la

zona, del alineamiento horizontal, la visibilidad, velocidad del proyecto, costos de construcción,

costos de operación y la pendiente máxima permitida. (INVIAS, 2008).

La rasante (terreno natural) es la proyección vertical del desarrollo del eje real de la superficie

de rodamiento de la vía, y la subrasante (cota roja) es la superficie sobre la cual se apoya el

pavimento. (INVIAS, 2008).

3.4.14 Curvas verticales.

Son arcos que enlazan dos tangentes consecutivas del alineamiento vertical, teniendo como

propósito generar una vía de operación segura y confortable, con apariencia agradable y

características de drenaje adecuadas. Estas curvas pueden ser cóncavas o convexas. (González

Vergara, Rincón Villalba, & Vargas Vargas, 2012, pág. 227)

Figura 11. Elementos de las curvas verticales simétricas

Fuente: Manual de Diseño de Carreteras 2008

Dónde los elementos geométricos de la curva son:

PCV = Punto común de la tangente y el inicio de la curva vertical.

PTV = Punto común de la tangente y el final de la curva vertical.

37

PIV = Punto de intersección de dos tangentes consecutivas.

3.4.14.1 Cálculo de curvas convexas y cóncavas.

Como parámetro inicial se encuentra la longitud mínima de la curva vertical (Lv), para ello es

necesario verificar los criterios de operación y seguridad, el primero establece que:

Dónde:

VCV es la velocidad de diseño de la curva vertical.

Para el criterio de seguridad es necesario establecer si la longitud mínima de la curva es

menor o mayor que la distancia de visibilidad que se requiera analizar. (González Vergara,

Rincón Villalba, & Vargas Vargas, 2012, pág. 245)

En este parámetro se debe tener en cuenta primero que todo, la pendiente de entrada (m1) y la

pendiente de salida (m2) que presente la curva, para calcular la diferencia de nivel (A) que esta

presenta.

Existen dos tipos de criterios según la distancia de parada (Dp) determinada a partir de la

tabla de valores para Kmin (ver Tabla 13), que permiten determinar la Lv de la curva, pero estos

casos varían si es curva convexa o cóncava. Para las curvas convexas:

Caso 1. Dv > Lv

Caso 2. Dv < Lv

38

Caso 3. K

Para las curvas cóncavas:

Caso 1. Dv > Lv

Caso 2. Dv < Lv

Caso 3. K

El criterio de operación para ambos casos es dado a partir de:

Tabla 13. Valores de K min según criterio de operación en curvas verticales

Fuente: Notas de Clase Ing. Carlos González

39

3.4.15 Sección transversal.

La sección trasversal de una carretera es un corte vertical normal al alineamiento horizontal,

es decir, un plano perpendicular al eje (González Vergara, Rincón Villalba, & Vargas Vargas,

2012, pág. 267)

3.4.15.1 Elementos de la sección transversal

Derecho de vía. Es la faja de terreno destinada para la construcción, servicios de

seguridad y desarrollo paisajístico, es decir, es el ancho total de la vía. Esta zona es de

derecho y uso público.

Explanación. Es la zona que delimita el movimiento de tierras para cada sección

transversal determinando la zona de afectación transversal del proyecto.

Corona. Está constituida por los carriles y las bermas.

Calzada. Esla zona constituida por los carriles de tránsito y destinada a la

circulación de los vehículos.

Berma. Es la zona comprendida entre el borde de calzada y la cuneta. Cumple con

la función de aumentar la seguridad de la vía, además de servir de confinamiento para el

pavimento. La berma interior en vías de doble calzada tendrá anchos menores a los de las

bermas exteriores.

Bombeo. Es la pendiente transversal de la vía su función es drenar del agua hacia

las cunetas.

Tabla 14. Bombeo de la calzada


40

Taludes. Son los planos que limitan el movimiento de tierras considerando talud

de corte (excavaciones) y talud de relleno (terraplén) según corresponda.

Chaflán. Es el punto en el que el talud de corte o terraplén corta con el terreno

natural.

Separadores de calzada. Son las zonas de independización del tránsito de cada

calzada.

3.4.16 Cantidades de Obra.

El proceso del cálculo de cantidades de obra para cada actividad constructiva es conocido

comúnmente como cubicación, siendo esto la estimación del volumen de un cuerpo en unidades

cúbicas, y requiere de una metodología que permita obtener la información de una manera

ordenada y ágil, y que adicionalmente, ofrezca la posibilidad de revisar, controlar y modificar los

datos que sea necesarios.

El proceso se llevará a cabo con ayuda del software AutoCAD Civil 3D, que permite calcular las

cantidades de materiales y el movimiento de tierras según el diseño geométrico propuesto.

3.5 Señalización y Demarcación

Teniendo como base el diseño geométrico definitivo (horizontal, vertical y transversal) de la

intersección, se realizó el estudio de señalización y demarcación de tal forma que exista armonía

y se garantice la fluidez, orientación y seguridad para los usuarios, ajuntándose a las normas

exigidas en el Manual de Señalización Vial. Dispositivos uniformes para la regulación del

tránsito en calles, carreteras y ciclo rutas de Colombia del 2015.

En este manual se establecen las especificaciones para el diseño, ubicación y aplicación de los

dispositivos para la regulación del tránsito en calles, carreteras y ciclorrutas, que busca

41

proporcionar a las autoridades responsables de la señalización vial, la forma correcta de utilizar

los diferentes dispositivos para la regulación del tránsito, con el fin de prevenir accidentes y

mejorar la movilidad por las vías públicas.

3.5.1 Señalización Vertical

Caben dentro de éste grupo todos los dispositivos de control de tránsito dispuestos a lo largo

del camino con el objetivo de transmitir un mensaje o información a los diferentes usuarios,

mediante palabras, símbolos o pictogramas, advertir sobre peligros en la vía y su entorno,

informar y guiar sobre rutas, destinos, lugares de interés y servicios. (INVIAS, 2008)

3.5.2 Señalización Horizontal

Las marcas viales de la vía están conformadas por las líneas, símbolos y letras pintadas sobre

el pavimento, bordes y estructuras a lo largo del camino o adyacentes a él, así como por los

dispositivos dispuestos sobre la superficie de rodamiento con el fin de regular, canalizar el

tránsito o indicar la presencia de obstáculos o zonas de mayor alerta. (INVIAS, 2008)

42

4. Metodología

4.1 Tránsito

Para realizar el análisis del tránsito, se utilizaron dos tipos de información: primaria y

secundaria, con el fin de realizar el procesamiento de la información correspondiente al estudio

de tránsito (análisis de flujo vehicular, peatonal y análisis capacidad y niveles de servicio) de la

intersección.

4.1.1 Información secundaria

Para realizar un estudio y análisis completo del tránsito de la intersección, se contó con

información de los conteos vehiculares de diferentes años, realizados por las estaciones maestras

que presenta la ciudad de Bogotá. Para lograr una adecuada proyección del tránsito y un análisis

de este en el tiempo, se adquirió información vehicular desde el año 2011 hasta el año 2015,

facilitada por la Secretaría de Movilidad de Bogotá.

La estación maestra que se tuvo en cuenta para el procesamiento de los datos de tránsito fue la

estación maestra ubicada en la AC_68_S_X_AK_51 (Av. Gaitán Cortes X Av. Villavicencio),

archivo que contenía los datos de diferentes días de aforo en los años mencionados, esta

información permitió determinar la hora de máxima demanda (VHMD), comprendida entre las

6:00am y las 7:00am, que se utilizó posteriormente en el procesamiento, cálculo y análisis del

tránsito y de esta forma, poder estimar la hora en la cual se realizaría el aforo. (Ver Anexo 1. 2)

4.1.2 Información primaria

Con la información tomada en campo, resultado de los aforos, se tienen los conteos

vehiculares realizados en la intersección, los puntos aforados fueron:

43

Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés Figura 12

Figura 12. Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés


Av. Boyacá X Kr 25Figura 13

Figura 13. Av. Boyacá X Kr25


44

Av. Gaitán Cortés X Dg 50A Sur Figura 14

Figura 14. Av. Gaitán Cortés X Dg 50A Sur


El aforo se realizó el día jueves 31 de marzo de 2016, desde las 6:00am hasta las 7:00am, los

periodos de aforo se dividieron en 4 periodos de 15 minutos, esto, para calcular el volumen que

circula actualmente en la intersección, teniendo presente los sentidos con los que cuenta cada una

de las intersecciones aforadas; para el caso de la Av. Gaitán Cortés con Av. Boyacá, se aforaron

los movimientos 1, 9(1), 2, 9(2), 3, 9(3), 4, 9(4), y al observar en campo que los vehículos

realizan el giro a la izquierda sentido Oeste – Norte (Movimiento prohibido), se aforo el

movimiento 7, como se muestra en la Figura 15.

En la Av. Boyacá con KR 25, se tuvo en cuenta el movimiento 1, 5, 2, 9(2), 8 y 9(4), como se

muestra en la Figura 16 y finalmente para la intersección de la Av. Gaitán Cortés (TV 30) con

DG 50 A Sur, se realizan los movimientos 1, 9(1), 5, 9(2), 6, 3, 9(3) y 4, como se muestra en la

Figura 17.

45

Toda la información fue registrada mediante el formato de campo (Figura 18) estipulado en el

Manual de Planeación y Diseño para la Administración del Tránsito y el Transporte, Tomo II;

siguiendo la metodología establecida en el capítulo 5, Manual para Estudio de Volúmenes de

Tránsito (Secretaría de Movilidad, 1988). En dichos formatos se realizó una clasificación

adecuada de los vehículos que transitan por las vías aforadas, siguiendo la clasificación general

de camiones del Ministerio de Transporte, Instituto Nacional de Vías (INVIAS). Toda la

información correspondiente a los aforos vehiculares (formatos de campo y archivos digitales),

se encuentra en medio digital en el Anexo 1.1 .

Figura 15. Movimientos aforados – Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés

Fuente: Elaboración propia.

1

2

46

Figura 16. Movimientos aforados – Av. Boyacá X Kr 25

Fuente: Elaboración propia

Figura 17. Movimientos aforados – Av. Gaitán Cortés X Dg 50A Sur

Fuente: Elaboración propia

4

47

ESTUDIO DE VOLÚMENES

VEHICULARES

FORMATO DE CAMPO

Fecha: (D.M.A.)____________________ Intersección: _____________________________ Hoja: _____ De: _____

Hora Inicio: ___________ Hora Final:_____________ __________________________

Condición Climática: ____________________________ Movimientos Aforados:

Aforador:______________________________________ __________________________

Supervisor: ____________________________________

Movim. Camiones

No. C2 C3 C4 C5 >C5

_____ ______

TOTAL

_____ ______

TOTAL

_____ ______

TOTAL

_____ ______

TOTAL

Observaciones:

Firma Supervisor: ______________________ Firma Aforador: ________________________

ESTUDIO DE TRÁNSITO - ESPECIALIZACIÓN

DISEÑO DE VÍAS URBANAS, TRÁNSITO Y

TRANSPORTE

Período Autos Buses

UNIVERSIDAD DISTRITAL

FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

Motos

Croquis

Figura 18. Formato de campo - volúmenes vehiculares.

Fuente: Manual para estudios de volúmenes de tránsito.

48

Por otro lado, se realizó la toma de información de volúmenes peatonales con un aforador por

movimiento en la misma fecha y hora establecidas anteriormente, en periodos de 15 minutos.

Los movimientos existentes y aforados se ilustran en la Figura 19.

4-1

4-2

1-1 1-2

2-1

3-2

3-1

N

2-2

Figura 19. Movimientos Peatonales Intersección Principal

Fuente: Elaboración propia.

La información se registró en el formato de campo (Figura 20) estipulado en el Manual de

Planeación y Diseño para la Administración del Tránsito y el Transporte, Tomo II; de acuerdo

con la metodología descrita en el capítulo 11, Manual para Estudio de Volúmenes Peatonales

(Secretaría de Movilidad, 1988).

49

ESTUDIO DE VOLÚMENES

VEHICULARES

FORMATO DE CAMPO

Fecha: (D.M.A.)____________________ Intersección: _____________________________ Hoja: _____ De: _____

Hora Inicio: ___________ Hora Final:_____________ __________________________

Condición Climática: ____________________________ Movimientos Aforados:

Aforador:______________________________________ __________________________

Supervisor: ____________________________________

Movim. Camiones

No. C2 C3 C4 C5 >C5

_____ ______

TOTAL

_____ ______

TOTAL

_____ ______

TOTAL

_____ ______

TOTAL

Observaciones:

Firma Supervisor: ______________________ Firma Aforador: ________________________

ESTUDIO DE TRÁNSITO - ESPECIALIZACIÓN

DISEÑO DE VÍAS URBANAS, TRÁNSITO Y

TRANSPORTE

Período Autos Buses

UNIVERSIDAD DISTRITAL

FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

Motos

Croquis

Figura 20. Formato de campo – volúmenes peatonales

Fuente: Manual para estudios de volúmenes peatonales

50

Para establecer la velocidad de operación actual se realizaron los conteos de velocidad de una

muestra representativa de vehículos (70 vehículos por sentido en la intersección principal),

utilizando el procedimiento de cronómetro y longitud base. Determinando una zona, un día y un

horario en el cual los vehículos transitaran a flujo libre y teniendo una distancia fija de 45 metros

en promedio, se realizó la toma del tiempo de marcha de diferentes tipos de vehículos, mientras

recorrían la distancia asignada; esto con el fin de calcular la velocidad a flujo libre de cada uno

de los vehículos. (Ver Anexo 1.3.2).

Para el registro de la información tomada en campo se utiliza el formato para estudios de

velocidades puntuales con cronómetro o con radar (Figura 21), del Manual para Estudios de

Velocidades y Tiempos de Recorrido (Secretaría de Movilidad, 1988), para el posterior

procesamiento de la información, siguiendo lo estipulado en el manual anteriormente

mencionado.

Adicionalmente, fue necesario tomar los tiempos semafóricos de las diferentes intersecciones,

con el fin de obtener un modelo acorde a la situación actual de la red.

51

ESTUDIO DE VELOCIDAD PUNTUAL

FORMATO DE CAMPO

Fecha: (D.M.A.)__________________________________ Localización: _____________________________________ Hoja: _____ De: _____

Hora Inicio: ___________ Hora Final:_____________ Estado del pavimento: _____________________________ Sentido: ________________

Condición Climática: _____________________________ Longitud Base (si se usó): ________________ metros Procedimiento: ___________

Aforador:_______________________________________ Supervisor: _____________________________________ ________________________

NºLectura

1

[Seg.] - [KPH]

Tipo de

Vehículo 2 Nº

Lectura 1

[Seg.] - [KPH]

Tipo de

Vehículo 2 Nº

Lectura 1

[Seg.] - [KPH]

Tipo de

Vehículo 2 Nº

Lectura 1

[Seg.] - [KPH]

Tipo de

Vehículo 2

1 26 51 76

2 27 52 77

3 28 53 78

4 29 54 79

5 30 55 80

6 31 56 81

7 32 57 82

8 33 58 83

9 34 59 84

10 35 60 85

11 36 61 86

12 37 62 87

13 38 63 88

14 39 64 89

15 40 65 90

16 41 66 91

17 42 67 92

18 43 68 93

19 44 69 94

20 45 70 95

21 46 71 96

22 47 72 97

23 48 73 98

24 49 74 99

25 50 75 100

Notas:

1 Depende de si se miden tiempos de recorrido o velocidaddes (empleando Cronómetro o Radar respectivamente).

Constituyen un "pelotón" los vehículos que se siguen a corta distancia. en él, se mide solamente la velocidad del que encabeza el pelotón.

Observaciones:

Firma Supervisor: ___________________________ Firma Aforador: ____________________________

2 L = Automóviles a flujo libre; B = Bus o Buseta a flujo restringido; BL = Bus o Buseta a flujo libre; C = Camión a flujo restringido; CL = Camión a flujo libre; Si se trata de

un automóvil a flujo restringido, no se registra nada.

ESPACIO PARA CONSIGNAR EL NOMBRE DEL

ESTUDIO A ADELANTAR MEDIDAS DE VELOCIDAD O TIEMPO DE RECORRIDO

ESPACIO PARA CONSIGNAR LA RAZON SOCIAL Y/O

LOGOTIPO DE LA ENTIDAD CONTRATANTE Y DE LA FIRMA

CONSULTORA

Figura 21. Formato de campo - velocidad puntual

Fuente: Manual para estudios de velocidades y tiempos de recorrido.

52

4.1.3 Procesamiento de la información primaria

De acuerdo a la información tomada en campo, se realiza el procesamiento de los datos, con

el fin de calcular diferentes componentes: Volúmenes Vehiculares, Composición Vehicular,

Factor de hora pico (FHP), VHMD y TF (TAt – TG); y por otro lado: la Velocidad de cada

sentido de la intersección, Frecuencia Observada, Frecuencia Acumulada, Velocidad Media y

Velocidad de Diseño, proceso realizado para la intersección principal, con el fin de conocer y

analizar el comportamiento del tránsito.

4.1.3.1 Cálculo del factor de hora pico.

Para obtener el FHP se calcula el volumen total presentado en la hora de aforo (6:00am a

7:00am), siendo éste el VHMD de las intersecciones. Posteriormente, se determina el periodo de

15 minutos que presenta el mayor flujo vehicular, y con base en estos valores se aplica la

ecuación (9).

Lo anterior se realiza para cada acceso e intersección aforada, obteniendo el FHP de cada

intersección.

4.1.3.2 Cálculo del tránsito desarrollado.

Tomando como referencia el 2016 como año de planeación del proyecto, y de construcción de

la intersección y 20 años de vida útil del proyecto (2036),

El cálculo del TD se hace con el fin de encontrar un valor proyectado de este, desde el 2016

hasta el 2036 (año de vital útil del proyecto); con el dato obtenido para este año, es posible

determinar una apropiada capacidad y nivel de servicio de la intersección.

Para determinar el valor del TD, se adopta el siguiente procedimiento:

53

Como primera

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