Dvc Informe Proyecto Final

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Diseño

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  • PGINA 0

    Gordillo S. Hasleidy | Diseo Computarizado de Vas | 05 de diciembre de 2014

    DISEO GEOMTRICO HORIZONTAL Y VERTICAL

    DISEO GEOMTRICO DE UNA VA EN

    AUTOCAD CIVIL 2014

  • PGINA 1

    Introduccin

    Existe una demanda creciente de medios eficientes de transporte, ya sea de pasajeros o carga,

    las condiciones propias de cada regin presentan la necesidad de adaptaciones segn las

    condiciones econmicas, sociales, polticas y fsicas de dicha regin, estos factores presentan una

    serie de consideraciones que determinan la conformacin geomtrica de dichos medios.

    El desarrollo de una regin se ve impulsado por el desarrollo de la infraestructura, con lo cual

    se hace importante para la nacin contar con redes de integracin de zonas estratgicas, que

    suplan la demanda de transporte en forma segura, cmoda y eficiente.

    El presente documento pretende sintetizar las consideraciones tomadas en cuenta para la

    construccin del diseo geomtrico que conformar la red vial que permitir conectar las zonas

    de la reserva Muisca, la Zona de extraccin minera, los acuferos y finalmente la Reserva

    Tomin, diseo que ser generado en el software AutoCAD Civil 3D 2014.

  • PGINA 2

    1 Tabla de contenido

    Introduccin ...................................................................................................................................... 1

    Objetivo ............................................................................................................................................. 6

    Objetivo General ........................................................................................................................... 6

    Objetivos Especficos diseo horizontal ...................................................................................... 6

    Objetivos Especficos diseo vertical ........................................................................................... 6

    2 Generalidades del proyecto. ..................................................................................................... 7

    2.1 Objetivo del proyecto ........................................................................................................ 7

    2.2 Caractersticas Generales del proyecto .......................................................................... 7

    2.3 Caractersticas del Terreno ............................................................................................. 7

    2.4 Lneas de ceros. ................................................................................................................ 7

    2.5 Seleccin de la ruta ptima. ........................................................................................... 8

    3 Especificaciones tcnicas para el diseo horizontal. .............................................................. 9

    4 Diseo Geomtrico en planta ................................................................................................. 10

    4.1 Velocidad de diseo ........................................................................................................ 10

    4.2 Peralte ............................................................................................................................. 10

    4.3 Pre-Diseo Curvas Circulares Simples ........................................................................ 11

    4.3.1 Definicin de Tramos Homogneos ........................................................................... 12

    4.3.2 Determinacin de velocidad especfica, Estudio de velocidades .............................. 11

    4.3.3 Definicin de radios de giro ....................................................................................... 11

    4.3.4 Curvas a implementar ............................................................................................... 13

    4.4 Diseo GEOMTRICO HORIZONTAL FINAL ........................................................... 13

    5 Especificaciones tcnicas para el diseo vertical .................................................................. 18

    5.1 Pendiente Mnima Longitudinal Tangentes Verticales ............................................... 19

    5.2 Pendiente Mxima Longitudinal Tangentes Verticales .............................................. 19

    5.3 Longitud Mnima de la tangente vertical ..................................................................... 19

    5.4 Longitud Mxima De La Tangente Vertical ................................................................. 20

    5.5 Velocidad Especfica De La Tangente Vertical (Vtv) ................................................... 21

    5.6 Criterios Para La Determinacin De Curvas Verticales ............................................. 21

    5.6.1 Criterios Curva Convexa ............................................................................................ 22

    5.7 Criterios Curva Cncava ............................................................................................... 24

    5.7.1 Longitud mnima de la curva vertical cncava a segn el criterio de seguridad. ................................................................................................................................ 25

  • PGINA 3

    5.7.2 Longitud mnima de la curva vertical cncava segn el criterio de Operacin. 25

    5.7.3 Longitud mxima de la curva vertical cncava segn el criterio de drenaje. ......... 25

    6 Diseo Geomtrico Vertical Preliminar ................................................................................ 26

    6.1 Diseo Preliminar 1 ....................................................................................................... 27

    6.2 Diseo Preliminar 2 ....................................................................................................... 27

    6.3 Seleccin del trazado vertical a disear. ...................................................................... 28

    6.4 Construccin Del Diseo Vertical ................................................................................. 29

    7 Diseo Transversal ................................................................................................................... 0

    7.1 Definicin Del Ancho De Calzada ................................................................................... 0

    7.2 Pendiente Transversal En Entretangencias Horizontales ............................................ 0

    7.3 Berma ................................................................................................................................ 1

    7.4 Ancho de berma ................................................................................................................ 1

    7.5 Pendiente transversal ...................................................................................................... 1

    7.6 Secciones tpicas ............................................................................................................... 2

    8 Corredor ................................................................................ Error! Marcador no definido.

  • PGINA 4

    Tabla de Ilustraciones

    Ilustracin 1 Lneas de Ceros Diseadas ....................................................................................... 8

    Ilustracin 2 Radios Mnimos CCS - Peralte Max. 8% (Fuente: Manual Diseo Geomtrico,

    INVIAS 2008) ................................................................................................................................. 11

    Ilustracin 3 Pre-diseo Horizontal Curvas Circulares Simples R=90M ................................... 11

    Ilustracin 4 Velocidad Especifica de la Curva Horizontal ......................................................... 12

    Ilustracin 5 Radios segn Velocidad Especfica y Peralte Mx. De 8% .................................... 12

    Ilustracin 6 Radios para curvas contiguas ................................................................................. 12

    Ilustracin 7 Relacin entre la pendiente mxima (%) y la Velocidad Especfica de la tangente

    vertical (VTV) Fuente (INVIAS) ................................................................................................... 19

    Ilustracin 8 Longitud Mnima de la tangente vertical .............................................................. 19

    Ilustracin 9 Efecto de las pendientes en los vehculos con relacin Peso/potencia de

    180 kg/HP Fuente: INVIAS ........................................................................................................... 20

    Ilustracin 10 Geometra Curva Convexa Fuente: INVIAS ........................................................ 22

    Ilustracin 11 Valores de Kmn para el control de la distancia de visibilidad de parada y

    longitudes mnimas segn criterio de operacin en curvas verticales convexas ....................... 24

    Ilustracin 12 Geometra Curva Cncava .................................................................................... 24

    Ilustracin 13 Valores de Kmn para el control de la distancia de visibilidad de parada y

    longitudes mnimas segn criterio de operacin en curvas verticales cncavas........................ 26

    Ilustracin 14 Diseo Vertical Preliminar 1 ................................................................................ 27

    Ilustracin 15 Diseo Vertical Preliminar 2 ......................................................................... 27

    Ilustracin 16 Alternativas de trazado Vertical .......................................................................... 28

    Ilustracin 17 Diseo vertical final ............................................................................................... 29

    Ilustracin 18 Geometra Diseo Vertical Final .......................................................................... 30

    Ilustracin 19 Ancho de Calzada Fuente INVIAS ......................................................................... 0

    Ilustracin 20 Bombeo de la calzada Fuente:INVIAS ................................................................... 0

    Ilustracin 21 Ancho Berma Fuente INVIAS ................................................................................ 1

    Ilustracin 22 Seccin tpica. ........................................................................................................... 2

  • PGINA 5

    Lista de Tablas

    Tabla 1 Consideraciones Generales para el diseo Geomtrico.................................................... 9

    Tabla 2 Anlisis de Velocidades .................................................................................................... 11

    Tabla 3 Tipo de empalme segn ngulo de deflexin .................................................................. 13

    Tabla 4 Estudio de Velocidades Especificas Diseo Final........................................................... 17

    Tabla 5 Consideraciones tcnicas para el diseo vertical ........................................................... 18

    Tabla 6 Criterios Para La Determinacin De Curvas Verticales ............................................... 21

  • PGINA 6

    Objetivo

    OBJETIVO GENERAL

    A partir de las consideraciones, lineamentos y caractersticas planteadas para el proyecto

    Diseo de una Va Secundaria de dos carriles con velocidad de diseo de 50 km/h que conecta

    las zonas de resguardos indgenas Muisca y Tomin

    OBJETIVOS ESPECFICOS DISEO HORIZONTAL

    Plantear alternativas de trazado que se ajusten a las caractersticas planteadas para el proyecto.

    Construir el diseo geomtrico horizontal del proyecto, garantizando que este cumpla con los criterios de diseo propuestos en el manual de diseo geomtrico de INVIAS de

    2008. Confeccionar el diseo geomtrico horizontal, en trminos de seguridad, funcionalidad,

    comodidad y economa.

    Presentar de manera clara en un documento informe las consideraciones establecidas

    para la construccin del diseo establecido.

    OBJETIVOS ESPECFICOS DISEO VERTICAL

    Plantear 2 alternativas de diseo vertical que se ajusten a las caractersticas planteadas para el proyecto.

    A partir de la alternativa de diseo seleccionada construir el diseo geomtrico vertical del proyecto, garantizando que este cumpla con los criterios de diseo propuestos en el

    manual de diseo geomtrico de INVIAS de 2008, creando las correspondientes

    entidades en el programa seleccionado. (Alineamiento vertical, corredor, secciones

    tpicas, peraltes) Confeccionar el diseo geomtrico vertical, de acuerdo a las consideraciones de

    seguridad, funcionalidad, comodidad y economa.

    Presentar de manera clara en un documento informe las consideraciones establecidas

    para la construccin del diseo establecido.

  • PGINA 7

    2 Generalidades del proyecto.

    2.1 OBJETIVO DEL PROYECTO

    Construir el diseo geomtrico de un corredor vial que supla la necesidad de conectar las zonas

    de reserva indgena Muisca y de Tomin, garantizando al usuario condiciones adecuadas de

    seguridad, comodidad, funcionalidad y economa, en marcadas en las caracteriticas de diseo

    previstas en el Manual de Diseo Geomtrico de INVIAS 2008.

    2.2 CARACTERSTICAS GENERALES DEL PROYECTO

    2.3 CARACTERSTICAS DEL TERRENO

    Se tiene una zona de tipologa montaosa donde predominan pendientes considerables, se

    poseen diversidad de fuentes hidrogrficas, siendo una zona con caractersticas de relieve

    fuerte, das las condiciones de puntos estratgicos a recorrer por el corredor, se hace necesaria

    la utilizacin de criterios que garanticen que el usuarios podr transitar de manera adecuada,

    sin exponer su integridad y la del vehculo debido a las pendientes presentadas.

    2.4 LNEAS DE CEROS.

    Se construyen 3 rutas de pendiente uniforme lneas de ceros que permitieron identificar las

    zonas que presentan pendientes ms fuertes, adems se realiza un estudio sobre estas para

    identificar la ruta optima que se seguir a mayor conformidad con el alineamiento horizontal

    construido.

    El procedimiento para la contruccion de la lnea de ceros se basa en la identificacin de la

    pendiente promedio con la cual se quiere construir el alineamiento, para este caso se tomo una

    pendiente del 7% para atenuar las posibles complicaciones del diseo, pues es notoria la

    necesidad de aumentar esta pendiente en algunos tramos, entonces esta permitir compensar

    los cambios que se presentan a lo largo del proyecto.

    En el proyecto se utiliz la herramienta CEROS.LPS, que calcula de manera automatiza un

    radio de inferencia por donde se realizara el cruce.

  • PGINA 8

    2.5 SELECCIN DE LA RUTA PTIMA.

    A partir de las lneas de ceros construidas se pretende determinar cul de estas es la ms

    adecuada para las caractersticas deseables en cuanto a diseo, para lo cual se determin la

    utilizacin de la ruta 3, puesto que es la que presenta tramos ms uniformes y conserva en

    mayor medida la pendiente propuesta.

    La pendiente seleccionada para estos trazados preliminares fue de 7% amparada en los criterios

    del Manual De Diseo Geomtrico de INVIAS 2008.

    Se generaron 4 trazados para este proyecto amparados en las caractersticas mencionadas, para

    realizar el proceso de seleccin de ruta, como este proyecto posee puntos de pasos obligados las

    rutas trazadas presenta coincidencias entre s, por tanto el diseo horizontal construido fue

    trabajado con las rutas 3 y 4 en conjunto, lo cual permiti obtener un trazado, que permitir

    construir un diseo vertical que se ajusta a las caractersticas deseables para el proyecto

    Ilustracin 1 Lneas de Ceros Diseadas

  • PGINA 9

    3 Especificaciones tcnicas para el diseo horizontal.

    Con el objetivo planteado a desarrollar para este proyecto se procede a realizar una valoracin

    y limitacin del proyecto en cuanto a condiciones geomtricas para determinar los lineamientos

    a seguir.

    Tabla 1 Consideraciones Generales para el diseo Geomtrico

    TEM CONSIDERACIN

    Tipo de Carretera

    Segn su funcionalidad Secundaria

    Va que unir las cabeceras municipales entre s y/o

    que provienen de una cabecera municipal y conectan

    con una carretera primaria.

    Tipo de Carretera

    Segn el tipo de Terreno

    Terreno

    Montaoso

    Tiene pendientes trasversales al eje de la va entre

    13 y 40 grados. Generalmente requiere grandes

    movimientos de tierra durante la construccin,

    razn por la cual presenta dificultades en el trazado

    y en la explanacin. Sus pendientes longitudinales

    predominantes se encuentran entre seis ocho por ciento.

    Velocidad de diseo 50 km/h Tal que los conductores no experimenten cambios

    bruscos y/o muy frecuentes en la velocidad a la que

    pueden realizar con seguridad el recorrido.

    Peralte

    Mx. 8%

    Radios mnimos segn velocidad

    especifica

    80 metros para velocidad especifica de 50 km/h y 120 para velocidad

    especifica de 60km/h.

    Entre-tangencia Mnima

    (Diferente sentido)

    Considerando el empleo de curvas espirales, se puede prescindir de tramos

    de entre-tangencia rectos.

    Entre-tangencia Mnima

    (Mismo sentido)

    En el diseo con curvas espirales la entre-tangencia no puede ser

    menor a la distancia recorrida en un tiempo de 5 segundos (5 s) a la

    Velocidad Especfica de la entre-tangencia horizontal, para este caso 69.5

    metros para velocidad especifica de 50 km/h y 83.3 para velocidad

    especifica de 60 km/h.

    Longitud mnima del crculo

    en el empalme

    En un empalme espiral crculo espiral, ser de la distancia recorrida a velocidad especfica del elemento durante 2 segundos.

    Para este caso ser 28 metros para curvas con velocidad especfica de 50

    km/h y 34 metros para velocidad especifica de 60 km/h.

    Fuente: Elaboracin Propia.

  • PGINA 10

    4 Diseo Geomtrico en planta

    4.1 VELOCIDAD DE DISEO

    Se define que la velocidad de diseo ser de 50 km/hora siendo una va de segundo orden.

    4.2 PERALTE

    Segn el Manual de Diseo Geomtrico de Vas (INVIAS, 2008) Se establece que para carreteras

    primarias y Secundarias el peralte mximo ocho por ciento (8%), el cual permite no

    incomodar a vehculos que viajan a velocidades menores, especialmente a los vehculos con

    centro de gravedad muy alto y a los vehculos articulados (tracto camin con remolque) los

    cuales pueden tener un potencial de volcamiento de su carga al circular por curvas con peraltes

    muy altos.

  • PGINA 11

    4.3 Pre-Diseo Curvas Circulares Simples

    Se realiza un pre-diseo localizando curvas circulares simples que permitan dimensionar las

    proporciones del proyecto, dado que este pre-diseo debe ser congruente con las consideraciones

    geomtricas pertinentes, se debe asociar esta revisin a las caractersticas empleando una tabla

    de radios mnimos concordante con el peralte y velocidad establecida, se escoge entonces un

    radio de 90 metros, que permite tener en cuenta en el pre-diseo la posible amplitud del

    elemento geomtrico gracias al diseo de entidades como las espirales.

    Ilustracin 2 Radios Mnimos CCS - Peralte Max. 8% (Fuente: Manual Diseo Geomtrico, INVIAS 2008)

    Ilustracin 3 Pre-diseo Horizontal Curvas Circulares Simples R=90M

  • PGINA 12

    4.3.1 Definicin de Tramos Homogneos

    Una vez se establece que las curvas circulares son poseen el espacio suficiente para su diseo,

    se procede a realizar el primer estudio de velocidades que nos lleva a conocer la velocidad

    especfica a utilizar en cada tramo de nuestro proyecto.

    Se extrajo la informacin pertinente de cada curva:

    Valor del Delta

    Entretangencia

    Ilustracin 4 Velocidad Especifica de la Curva Horizontal

  • PGINA 0

  • PGINA 11

    4.3.2 Determinacin de velocidad especfica, Estudio de velocidades

    Tabla 2 Anlisis de Velocidades

    Curva Delta Entretangencia Vel. Esp

    Ida

    Vel. Esp

    Vuel.

    Vel Espe.

    Tra.

    1 128 - 50 km/h 50 km/h 50 km/h

    2 148 246,938 50 km/h 50 km/h 50 km/h

    3 8 166,367 50 km/h 50 km/h 50 km/h

    4 12 262,503 60 km/h 60 km/h 60 km/h

    5 51 320,741 60 km/h 50 km/h 60 km/h

    6 11 236,392 60 km/h 60 km/h 60 km/h

    7 66 206,582 50 km/h 60 km/h 60 km/h

    8 30 373,414 60 km/h 50 km/h 60 km/h

    9 52 156,927 50 km/h 50 km/h 50 km/h

    10 68 122,914 50 km/h 50 km/h 50 km/h

    11 30 231,242 50 km/h 50 km/h 50 km/h

    12 30 208,021 50 km/h 50 km/h 50 km/h

    13 26 198,985 50 km/h 50 km/h 50 km/h

    14 39 187,624 50 km/h 50 km/h 50 km/h

    15 22 192,593 50 km/h 50 km/h 50 km/h

    16 31 172,679 50 km/h 50 km/h 50 km/h

    Una vez se tienen las velocidades especficas de nuestro proyecto, se puede realizar el diseo de

    las curvas espirales, teniendo en cuenta los radios mnimos que se darn en concordancia con

    las velocidades especficas presentadas, en las consideraciones del manual de diseo geomtrico

    de vas (INVIAS, 2008).

    4.3.3 Definicin de radios de giro

    Dado que el peralte ser de 8%, se dice que el radio mnimo ser de 73 m para una velocidad

    especfica de 50 km/h y de 113 m, para velocidad especfica de 60 km/h. (Vase Ilustracin 5

    Radios segn Velocidad Especifica y Peralte Mx. De 8%).

    Para realizar el proceso del diseo de las curvas espirales, se deber tambien tener en cuenta

    los criterios especificos para su diseo.

  • PGINA 12

    En base a estas consideraciones

    geomtricas se determina que las curvas

    espirales horizontales que poseen

    velocidad especfica de 50 km/h

    poseern un radio de mnimo 80

    metros y que las curvas espirales

    horizontales con velocidad

    especfica de 60 km/h poseern un

    radio mnimo de 120 metros.

    Ilustracin 5 Radios segn Velocidad Especfica y Peralte Mx. De 8%

    Ilustracin 6 Radios para curvas contiguas

  • PGINA 13

    4.3.4 Curvas a implementar

    Aunque las consideraciones generales nos indican que lo deseable es el diseo de curvas

    espirales de tipo espiral crculo espiral, es necesario destacar que estas no siempre pueden

    ser seleccionadas para hacer parte del diseo, esto se debe en gran medida a la naturaleza de

    las deflexiones y de los valores de entre-tangencia.

    Angulo Deflexin

    6 6> deflexin < 20 20

    6 5 4 3 2

    Espiral - Espiral Espiral- Circulo

    - Espiral R(Mn) 2000 m

    R(Mn)

    2500 m R(Mn)

    3500 m R(Mn)

    5000 m R(Mn)

    9000 m

    TABLA 3 Tipo de empalme segn ngulo de deflexin

    La longitud mnima del crculo en un empalme espiral crculo espiral, ser de la distancia

    recorrida a velocidad especfica del elemento durante 2 segundos.

    Para este caso ser 28 metros para curvas con velocidad especfica de 50 km/h y 34 metros para

    velocidad especifica de 60 km/h.

    4.4 DISEO GEOMTRICO HORIZONTAL FINAL

    Dadas las condiciones geomtricas observadas en el manual se determina la condicin

    geomtrica del nuevo alineamiento, donde se realiza la adicin de elementos geomtricos para

    garantizar el cumplimiento de las disposiciones geomtricas previstas en el manual de diseo

    geomtrico de INVIAS de 2008.

    Adems es necesario volver a realizar el estudio de velocidades para garantizar el cumplimiento

    de las condiciones de seguridad y comodidad deseables.

    Se tienen 18 curvas de tipo espiral crculo espiral y una curva de tipo circular simple esto

    debido a la deflexin en este punto.

  • PGINA 14

  • PGINA 15

    Elemento Length Radius Direction Total X Total Y Short tan

    Long tan P K Mid-

    Ordinate External Tangent

    PI Point

    Tangente 127.031m

    S11 23' 37.27"W

    CURVA ECE 1

    35.000m 34.833m 2.543m 11.720m 23.392m 0.637m 17.472m

    164.084m 80.000m 38.508 131.879m (1073415.4594m,1098115.8626m)

    35.000m 34.833m 2.543m 11.720m 23.392m 0.637m 17.472m

    Entretangencia 33.425m

    N48 48' 36.05"E

    CURVA ECE 2

    35.000m 34.833m 2.543m 11.720m 23.392m 0.637m 17.472m

    34.851m 80.000m 1.89 17.706m (1073627.6510m,1098251.6607m)

    35.000m 34.833m 2.543m 11.720m 23.392m 0.637m 17.472m

    Entretangencia 219.308m

    S81 09' 46.30"E

    CURVA ECE 3

    35.000m 34.833m 2.543m 11.720m 23.392m 0.637m 17.472m

    140.864m 80.000m 29.053 96.852m (1074021.0568m,1098173.1154m)

    35.000m 34.833m 2.543m 11.720m 23.392m 0.637m 17.472m

    Entretangencia 148.611m

    S44 47' 25.96"W

    CURVA ECE 4

    35.000m 34.833m 2.543m 11.720m 23.392m 0.637m 17.472m

    36.277m 80.000m 2.048 18.456m (1073809.3450m,1097917.1118m)

    35.000m 34.833m 2.543m 11.720m 23.392m 0.637m 17.472m

    Entretangencia 103.430m

    S06 15' 29.14"E

    CURVA ECE 5

    40.000m 39.889m 2.218m 13.369m 26.706m 0.555m 19.981m

    32.557m 120.000m 1.102 16.379m (1073821.0743m,1097704.8048m)

    40.000m 39.889m 2.218m 13.369m 26.706m 0.555m 19.981m

    Entretangencia 85.311m

    S28 23' 07.04"W

    CURVA ECE 6

    40.000m 39.889m 2.218m 13.369m 26.706m 0.555m 19.981m

    35.688m 120.000m 1.324 17.977m (1073735.4012m,1097524.9391m)

    40.000m 39.889m 2.218m 13.369m 26.706m 0.555m 19.981m

    Entretangencia 141.604m

    S07 45' 11.67"E

    CURVA ECE 7

    35.000m 34.833m 2.543m 11.720m 23.392m 0.637m 17.472m

    51.931m 80.000m 4.177 26.917m (1073773.6770m,1097267.4186m)

    35.000m 34.833m 2.543m 11.720m 23.392m 0.637m 17.472m

    Entretangencia 80.403m

    S70 00' 46.25"E

    CURVA ECE 8

    38.000m 37.905m 2.002m 12.697m 25.367m 0.501m 18.984m

    36.734m 120.000m 1.403 18.512m (1073954.9188m,1097187.3398m)

    38.000m 37.905m 2.002m 12.697m 25.367m 0.501m 18.984m

    Entretangencia 44.673m

    S34 19' 48.36"E

  • PGINA 16

    Elemento Length Radius Direction Total X Total Y Short tan

    Long tan P K Mid-

    Ordinate External Tangent

    PI Point

    CURVA ECE 9

    40.000m 39.889m 2.218m 13.369m 26.706m 0.555m 19.981m

    74.262m 120.000m 5.699 38.363m (1074066.7809m,1097047.4840m)

    40.000m 39.889m 2.218m 13.369m 26.706m 0.555m 19.981m

    Entretangencia 89.246m

    S88 53' 10.52"E

    CURVA CS 10 220.226m 2200.000m 2.755 110.205m (1074343.7338m,1097033.5160m)

    Entretangencia 44.888m

    S83 09' 02.85"E

    CURVA ECE 11

    35.000m 34.926m 1.699m 11.690m 23.359m 0.425m 17.488m

    71.297m 120.000m 5.256 36.736m (1074569.3217m,1097013.5075m)

    35.000m 34.926m 1.699m 11.690m 23.359m 0.425m 17.488m

    Entretangencia 93.620m

    N46 05' 45.38"E

    CURVA ECE 12

    35.000m 34.833m 2.543m 11.720m 23.392m 0.637m 17.472m

    38.272m 80.000m 2.278 19.509m (1074736.5249m,1097155.2605m)

    35.000m 34.833m 2.543m 11.720m 23.392m 0.637m 17.472m

    Entretangencia 106.579m

    S81 25' 37.25"E

    CURVA ECE 13

    35.000m 34.833m 2.543m 11.720m 23.392m 0.637m 17.472m

    49.258m 80.000m 3.761 25.438m (1074956.3985m,1097137.1222m)

    35.000m 34.833m 2.543m 11.720m 23.392m 0.637m 17.472m

    Entretangencia 119.469m

    N38 13' 39.06"E

    CURVA ECE 14

    40.000m 39.889m 2.218m 13.369m 26.706m 0.555m 19.981m

    35.065m 120.000m 1.279 17.658m (1075104.9931m,1097321.0527m)

    40.000m 39.889m 2.218m 13.369m 26.706m 0.555m 19.981m

    Entretangencia 151.970m

    N02 23' 11.84"E

    ESPIRAL - ESPIRAL 15

    40.000m 39.879m 2.313m 13.372m 26.709m 0.579m 19.980m

    40.000m 39.879m 2.313m 13.372m 26.709m 0.579m 19.980m

    Entretangencia 208.508m

    N22 18' 17.45"E

    ESPIRAL - ESPIRAL 16

    40.000m 39.908m 2.017m 13.363m 26.699m 0.505m 19.985m

    40.000m 39.908m 2.017m 13.363m 26.699m 0.505m 19.985m

    Entretangencia 152.165m

    N04 56' 28.54"E

    CURVA ECE 17

    40.000m 39.889m 2.218m 13.369m 26.706m 0.555m 19.981m

    23.561m 120.000m 0.578 11.818m (1075255.3903m,1098080.2228m)

    40.000m 39.889m 2.218m 13.369m 26.706m 0.555m 19.981m

    Entretangencia 84.520m

    N35 17' 21.50"E

  • PGINA 17

    Elemento Length Radius Direction Total X Total Y Short tan

    Long tan P K Mid-

    Ordinate External Tangent

    PI Point

    CURVA ECE 18

    38.000m 37.905m 2.002m 12.697m 25.367m 0.501m 18.984m

    32.138m 120.000m 1.074 16.166m (1075365.4187m,1098235.0384m)

    38.000m 37.905m 2.002m 12.697m 25.367m 0.501m 18.984m

    Entretangencia 109.199m

    N68 46' 39.33"E

    CURVA ECE 19

    40.000m 39.889m 2.218m 13.369m 26.706m 0.555m 19.981m

    34.983m 120.000m 1.273 17.617m (1075567.2973m,1098323.8290m)

    40.000m 39.889m 2.218m 13.369m 26.706m 0.555m 19.981m

    Entretangencia 119.765m

    N32 58' 32.67"E

    Tabla 4 Estudio de Velocidades Especificas Diseo Final

    Curva Delta Entre-

    tangencia

    Vel. Esp

    Ida

    Vel. Esp

    Vuel.

    Vel Espe.

    Tra.

    1 1423501 - 50 km/h 50 km/h 50 km/h

    2 500138 127.031m 50 km/h 50 km/h 50 km/h

    3 1255712 33.425m 50 km/h 50 km/h 50 km/h

    4 510255 219.308m 50 km/h 50 km/h 50 km/h

    5 343836 148.611m 50 km/h 50 km/h 50 km/h

    6 360819 103.430m 50 km/h 50 km/h 50 km/h

    7 621535 85.311m 50 km/h 50 km/h 50 km/h

    8 354058 141.604m 50 km/h 50 km/h 50 km/h

    9 481657 44.673m 50 km/h 50 km/h 50 km/h

    10 54408 89.246m 50 km/h 50 km/h 50 km/h

    11 504512 44.888m 50 km/h 50 km/h 50 km/h

    12 522837 93.620m 50 km/h 50 km/h 50 km/h

    13 602044 106.579m 50 km/h 50 km/h 50 km/h

    14 355027 119.469m 50 km/h 50 km/h 50 km/h

    15 190811 151.970m 50 km/h 50 km/h 50 km/h

    16 172149 208.508m 50 km/h 50 km/h 50 km/h

    17 302053 152.165m 50 km/h 50 km/h 50 km/h

    18 332918 84.520m 50 km/h 50 km/h 50 km/h

    19 315539 109.199m 50 km/h 50 km/h 50 km/h

  • PGINA 18

    5 Especificaciones tcnicas para el diseo vertical

    Una vez el diseo geomtrico horizontal es aprobado se comienza a elaborar el diseo vertical,

    segn las consideraciones previstas.

    Tabla 5 Consideraciones tcnicas para el diseo vertical

    TEM CONSIDERACIN

    Tipo de Carretera

    Segn su funcionalidad Secundaria

    Va que unir las cabeceras municipales entre s y/o

    que provienen de una cabecera municipal y conectan

    con una carretera primaria.

    Tipo de Carretera

    Segn el tipo de Terreno

    Terreno

    Montaoso

    Tiene pendientes trasversales al eje de la va entre

    13 y 40 grados. Generalmente requiere grandes

    movimientos de tierra durante la construccin,

    razn por la cual presenta dificultades en el trazado

    y en la explanacin. Sus pendientes longitudinales

    predominantes se encuentran entre seis ocho por ciento.

    Velocidad de diseo 50 km/h Tal que los conductores no experimenten cambios

    bruscos y/o muy frecuentes en la velocidad a la que

    pueden realizar con seguridad el recorrido.

    Pendiente mnima Longitudinal

    Tangentes verticales

    Para garantizar la escorrenta de aguas lluvias la pendiente mnima

    deseable ser del 0.5%

    Pendiente mxima Longitudinal

    Tangentes verticales

    Dado que en esta fase del proyecto ya se est diseando cada tangente

    vertical especfica, ser del 9%., ampliable hasta 11%. (Vase ilustracin

    Relacin entre la pendiente mxima (%) y la Velocidad Especfica de la

    tangente vertical (VTV) Fuente (INVIAS))

    Longitud mnima de la

    tangente vertical

    No podrn tener una longitud menor a la distancia recorrida en diez

    segundos (10 s) a dicha velocidad, para este caso 140 metros.

    Longitud mxima de la

    tangente vertical

    Mxima longitud en ascenso sobre la cual un camin puede operar

    sin ver reducida su velocidad por debajo de un valor prefijado, para

    este cado se asume 370 metros.

    Curva Convexa

    - Longitud mnima de la curva vertical convexa segn el

    criterio de Seguridad. Para Vel. 50 km/h ser k mn. 7.0

    - Longitud mnima de la curva vertical convexa segn el

    criterio de operacin. Para Vel. 50 km/h ser 30 m.

    - Longitud mxima de la curva vertical convexa segn el criterio

    de drenaje. k menor o igual a cincuenta (50).

    Curva Cncava

    - Longitud mnima de la curva vertical convexa segn el

    criterio de Seguridad. Para Vel. 50 km/h ser k mn. 13.0

    - Longitud mnima de la curva vertical convexa segn el

    criterio de operacin. Para Vel. 50 km/h ser 30 m.

    - Longitud mxima de la curva vertical convexa segn el criterio

    de drenaje. k menor o igual a cincuenta (50).

  • PGINA 19

    5.1 Pendiente Mnima Longitudinal Tangentes Verticales

    Se utiliza este criterio para garantizar la escorrenta del agua lluvia, para vas con

    caractersticas de terreno montaoso ser deseable un 0.5%.

    5.2 Pendiente Mxima Longitudinal Tangentes Verticales

    Cuando se diseen las tangentes verticales se tendr en cuenta la velocidad especifica de los

    elementos horizontales, para el caso de este proyecto se tomar 50 km/h para todo el tramo

    diseado, esto amparado en el estudio de velocidades realizado. (Vase Tabla 4 Estudio de

    Velocidades Especificas Diseo Final). Para este diseo la pendiente mxima longitudinal ser

    de 9% y puede llegar a 11% cuando las curvas verticales consecutivas tienen geometra diferente

    (Cncava-convexa o viceversa).

    Ilustracin 7 Relacin entre la pendiente mxima (%) y la Velocidad Especfica de la tangente

    vertical (VTV) Fuente (INVIAS)

    Nota: Estos valores corresponden a los valores mximos para una tangente vertical, pueden

    ser aumentados en dos por ciento (2%) cuando en una tangente vertical de pendiente

    mxima se disean dos curvas verticales consecutivas, una convexa y la siguiente cncava o

    viceversa

    5.3 Longitud Mnima de la tangente vertical

    Las tangentes verticales con Velocidad Especfica mayor a cuarenta kilmetros por hora (VTV

    > 40 km/h) no podrn tener una longitud menor a la distancia recorrida en diez segundos

    (10 s) a dicha velocidad, longitud que debe ser medida como proyeccin horizontal entre PIV y

    PIV.

    Ilustracin 8 Longitud Mnima de la tangente vertical

  • PGINA 20

    5.4 Longitud Mxima De La Tangente Vertical

    La longitud crtica de la tangente vertical se define como la mxima longitud en ascenso

    sobre la cual un camin puede operar sin ver reducida su velocidad por debajo de un

    valor prefijado. Para establecer stos parmetros es necesario considerar los siguientes

    aspectos:

    - Relacin peso/potencia del vehculo pesado de diseo.

    - Velocidad media de operacin de los vehculos pesados en tramos a nivel de la carretera que

    se disea.

    Se considera que la Longitud crtica de la tangente vertical es aquella en la que el vehculo

    pesado seleccionado para el diseo sufre una reduccin en su velocidad de veinticinco kilmetros

    por hora (25 km/h) con respecto a su velocidad media de operacin en tramos a nivel de la

    carretera que se disea.

    El parque de vehculos de carga que circula por las carreteras colombianas, presenta en

    la prctica, unas caractersticas de operacin que, en promedio, se pueden asimilar a las

    siguientes relaciones Peso/potencia:

    - Camiones de chasis rgido (Categora 2 y Categora 3): 150 kg/HP.

    - Camiones articulados (Categora 3S2 y Categora 3S3): 180 kg/HP.

    Ilustracin 9 Efecto de las pendientes en los vehculos con relacin Peso/potencia de 180

    kg/HP Fuente: INVIAS

    De la grfica se extrae que la longitud mxima de la tangente ser de 290 metros, esto

    teniendo en cuenta que como la velocidad se ve reducida en 25 km/h.

  • PGINA 21

    5.5 Velocidad Especfica De La Tangente Vertical (Vtv)

    Dado que la carretera es una sola, la velocidad especfica con la que se diseen los elementos

    geomtricos en perfil debe coincidir con la velocidad especfica asignada a los elementos

    geomtricos en planta.

    La pendiente mxima que se le puede asignar a una tangente vertical es la asociada a

    la velocidad especfica de la entretangencia horizontal coincidente.

    En consecuencia, La Velocidad Especfica de la tangente vertical (VTV) es igual a la Velocidad

    Especfica de la entretangencia horizontal (VETH).

    5.6 Criterios Para La Determinacin De Curvas Verticales

    Se establecen 3 criterios que guiaran el desarrollo del diseo de dichas entidades.

    Tabla 6 Criterios Para La Determinacin De Curvas Verticales

    CRITERIO DETERMINACIN

    Criterio de seguridad

    Establece una longitud mnima que debe

    tener la curva vertical para que en toda

    su trayectoria la distancia de visibilidad sea

    mayor o igual a la de parada (DP).

    Criterio de operacin

    Establece una longitud mnima que debe

    tener la curva vertical para evitar al

    usuario la impresin de un cambio sbito de

    pendiente.

    Criterio de drenaje

    Establece una longitud mxima que puede

    tener la curva vertical para evitar que, por

    ser muy extensa, en su parte central resulte

    muy plana dificultndose el drenaje de la

    calzada.

  • PGINA 22

    5.6.1 Criterios Curva Convexa

    Los criterios anteriormente mencionados permiten edificar restricciones en la configuracin

    geomtrica de las curvas verticales, para el caso de la convexa, se darn las siguientes

    consideraciones:

    Ilustracin 10 Geometra Curva Convexa Fuente: INVIAS

    5.6.1.1 Longitud mnima de la curva vertical convexa segn el criterio de Seguridad.

    Se puede analizar de dos maneras:

    - Distancia de parada y anlisis de pendientes.

    - Parmetro k.

    Es la relacin L/A (distancia horizontal, en metros necesaria para tener un cambio de pendiente

    de uno por ciento (1%) a lo largo de la curva).

  • PGINA 23

    Esto en trminos de la ecuacin adoptada ser:

    5.6.1.2 Longitud mnima de la curva vertical convexa segn el criterio de operacin

    La aplicacin de este criterio evita el cambio sbito de pendiente y permite que el perfil de la

    va en la curva vertical tenga una adecuada esttica y apariencia.

    5.6.1.3 Longitud mxima de la curva vertical convexa segn el criterio de drenaje

    n el punto ms alto de la cresta de una curva vertical convexa con pendiente S1 y S2 de diferente

    signo se tiene un corto tramo a nivel (pendiente = 0%), que dificulta el drenaje longitudinal,

    para lo cual la AASHTO 2004 considera que un valor de A igual a cero punto seis por ciento

    (0.6%) en un tramo de la curva igual a treinta metros (30 m), provee el adecuado drenaje

    en el sector ms plano de la curva.

    =30

    0.6= 50

    Para garantizar el drenaje adecuado en la cresta de la curva vertical convexa se debe disear

    la curva con un valor de K menor o igual a cincuenta (50).

  • PGINA 24

    Ilustracin 11 Valores de Kmn para el control de la distancia de visibilidad de parada y

    longitudes mnimas segn criterio de operacin en curvas verticales convexas

    5.7 Criterios Curva Cncava

    Ilustracin 12 Geometra Curva Cncava

  • PGINA 25

    5.7.1 Longitud mnima de la curva vertical cncava a segn el criterio de

    seguridad.

    - Este parmetro estima la visibilidad nocturna y frente a la aparicin de un obstculo.

    - Parmetro k

    5.7.2 Longitud mnima de la curva vertical cncava segn el criterio de Operacin.

    Se aplica el mismo criterio de las curvas convexas y por lo tanto la longitud mnima

    de la curva cncava se expresa por:

    5.7.3 Longitud mxima de la curva vertical cncava segn el criterio de drenaje.

    Es necesario controlar la longitud mxima de la curva vertical cncava para evitar el

    empozamiento de las aguas superficiales en la batea o punto ms bajo de la curva. De acuerdo

    con este criterio, se debe disear la curva vertical cncava con un valor de K menor o igual

    a cincuenta (50).

  • PGINA 26

    Ilustracin 13 Valores de Kmn para el control de la distancia de visibilidad de parada y

    longitudes mnimas segn criterio de operacin en curvas verticales cncavas

    6 Diseo Geomtrico Vertical Preliminar

    Una vez se conocen los criterios que se utilizaran en este proyecto se procede a el diseo de 2

    posibles alternativas, que sern evaluadas posteriormente para determinar la opcin ms

    viable.

  • PGINA 27

    6.1 Diseo Preliminar 1

    Contiene 18 posibles curvas verticales con pendientes que se ajustan a las caractersticas

    mencionadas.

    Ilustracin 14 Diseo Vertical Preliminar 1

    6.2 Diseo Preliminar 2

    Este trazado contiene la siguiente geometra.

    Ilustracin 15 Diseo Vertical Preliminar 2

  • PGINA 28

    Ilustracin 16 Alternativas de trazado Vertical

    6.3 Seleccin del trazado vertical a disear.

    Tras una revisin individual a los tazados se selecciona la alternativa propuesta dos (2), en base a que aun que las dos cumplen criterios de geometra esta alternativa cumple mejor los criterio de seguridad que se

    reglamentan en el manual de diseo geomtrico de INVIAS, con esta seleccin se comenz el diseo de las curvas verticales correspondientes al trazado hasta garantizar el cumplimiento de toda la normatividad

    establecida.

    Alternativa 1

    Alternativa 2

  • PGINA 29

    6.4 Construccin Del Diseo Vertical

    Ilustracin 17 Diseo vertical final

  • PGINA 30

    Ilustracin 18 Geometra Diseo Vertical Final

    Consideraciones del diseo:

    Se utiliz un k mnimo de 8.240 en una curva convexa, para garantizar que se creara en su totalidad en la entre-tangencia horizontal.

    Se utiliz una pendiente de -10,32% en uno de las tangentes puesto que las curvas contenidas son de diferente sentido y se puede elevar la pendiente mxima.

    No se super el k mximo de 50.

    No se obtuvo una curva

  • PGINA 0

    7 Diseo Transversal

    7.1 Definicin Del Ancho De Calzada

    Ancho de la calzada en funcin de la categora de la carretera, del tipo de terreno y de la

    Velocidad de diseo del tramo homogneo (VTR).

    Ilustracin 19 Ancho de Calzada Fuente INVIAS

    7.2 Pendiente Transversal En Entretangencias Horizontales

    Es la pendiente que se da a la corona y a la subrasante con el objeto de facilitar el

    escurrimiento superficial del agua.

    Ilustracin 20 Bombeo de la calzada Fuente:INVIAS

  • PGINA 1

    7.3 Berma

    La berma es la faja comprendida entre el borde de la calzada y la cuneta. Cumple cuatro

    funciones bsicas: proporciona proteccin al pavimento y a sus capas inferiores, que de

    otro modo se veran afectadas por la erosin y la inestabilidad; permite detenciones ocasionales

    de los vehculos; asegura una luz libre lateral que acta sicolgicamente sobre los conductores

    aumentando de este modo la capacidad de la va y ofrece espacio adicional para maniobras

    de emergencia aumentando la seguridad

    7.4 Ancho de berma

    El ancho de las bermas depende de la categora de la carretera, el tipo de terreno y la velocidad

    de diseo del tramo homogneo (VTR). En la Tabla 5.4 se presenta el ancho que deben tener.

    Ilustracin 21 Ancho Berma Fuente INVIAS

    7.5 Pendiente transversal

    Las bermas deben tener la misma pendiente transversal que el carril de circulacin adyacente,

    bien sea en entretangencia o en curva. Adicionalmente, no debe existir desnivel entre la

    berma y el carril de circulacin adyacente, separndose stas dos franjas mediante lneas de

    demarcacin.

  • PGINA 2

    7.6 Secciones tpicas

    Con base a los criterios mencionados se determina la seccin tpica que ser trabajada.

    Ilustracin 22 Seccin tpica.