INTERSECCION A NIVEL CON TOPO3 CON SEPARADOR CENTRAL · Deberán aparecer en las secciones...

TOPO3 Intersección a Nivel con Topo3 con Separador Central

INTERSECCION A NIVEL CON TOPO3 CON SEPARADOR CENTRAL

CONTENIDO Paso 1. Levantamiento Topográfico ......................................................................................................... 1

Paso 2. Modelo Digital de Terreno (MDT) y Curvas de Nivel ................................................................. 1

Paso 3. Definir Esquema Intersección y Vehículo de Diseño ............................................................... 2

Paso 4. Definición Ejes de Diseño y Secciones Transversales Típicas .............................................. 3

Paso 5. Configuración Secciones Transversales Típicas ..................................................................... 4

Paso 6. Bloqueo Topografía y Creación Capas de Diseño .................................................................... 7

6.1. Bloquear la topografía .................................................................................................................. 7

6.2. Crear las capas donde se almacenarán los ejes de diseño..................................................... 8

Paso 7. Trazado Ejes de Diseño ................................................................................................................ 8

7.1. Activar la capa que contendrá el eje principal. ......................................................................... 8

7.2. Trazar la polilínea base para el diseño del eje principal .......................................................... 9

7.3. Diseño geométrico del eje principal ........................................................................................... 9

Paso 8. Definición Parámetros Generales de Diseño ........................................................................... 12

Paso 9. Diseño en Planta ......................................................................................................................... 13

Paso 10. Esquinas ...................................................................................................................................... 14

Paso 11. Diseño del Separador Central ................................................................................................... 17

11.1. Configuración de giros a la izquierda ...................................................................................... 17

11.2. Conformación del separador central en Topo3....................................................................... 20

11.2.1. Diseño giros a la izquierda ........................................................................................................ 20

11.2.2. Conformación límites separador............................................................................................... 21

Paso 12. Diseño en Perfil y Cálculo de Secciones Transversales Eje Principal ................................. 24

Paso 13. Diseño en Perfil y Cálculo de Secciones Transversales del Eje Secundario, con Empalme

de Rasante ................................................................................................................................... 27

13.1 Mostrar rasante de la vía principal ........................................................................................... 27

13.2 Diseño rasante de la vía secundaria ......................................................................................... 28

13.3 Acople de los bordes de la vía secundaria .............................................................................. 29

Paso 14. Informes de Diseño ..................................................................................................................... 32


LISTADO DE FIGURAS Figura 1. Levantamiento Topográfico ................................................................................................................ 1 Figura 2. Modelo Digital de Terreno .................................................................................................................. 1 Figura 3. Topografía con Curvas de Nivel ......................................................................................................... 2 Figura 4. Esquema de diseño de la intersección .............................................................................................. 2 Figura 5. Sección Transversal Típica Carrera 9 ............................................................................................... 3 Figura 6. Sección Transversal Típica Calle 4.................................................................................................... 3 Figura 7. Ejes de Diseño.................................................................................................................................... 4 Figura 8. Opción Secciones Transversales Típicas .......................................................................................... 4 Figura 9. Ancho de Calzada, Berma, Talud de Corte y Terraplén.................................................................... 4 Figura 10. Estructura Calzada, Andenes y Separador Carrera 9 ..................................................................... 5 Figura 11. Sección Transversal Típica Calle 4 ................................................................................................. 5 Figura 12. Estructura Calzada y Andenes Calle 4 ............................................................................................ 6 Figura 13. Vista Preliminar Sección Transversal Típica #1 Carrera 9 .............................................................. 6 Figura 14. Vista Preliminar Sección Transversal Típica #2 Calle 4 .................................................................. 7 Figura 15. Lista de Secciones Transversales Típicas ...................................................................................... 7 Figura 16. Opción Capas Objetos ..................................................................................................................... 7 Figura 17. Opción Bloquear Todas las Capas .................................................................................................. 8 Figura 18. Opción Crear Nueva Capa ............................................................................................................... 8 Figura 19. Seleccionar Capa por Defecto ......................................................................................................... 9 Figura 20. Crear Polilínea Eje Carrera 9 ........................................................................................................... 9 Figura 21. Modificar Propiedades Objeto ........................................................................................................ 10 Figura 22. Propiedades Polilínea .................................................................................................................... 10 Figura 23. Diseño en planta Carrera 9 ............................................................................................................ 11 Figura 24. Invertir Sentido Eje ......................................................................................................................... 11 Figura 25. Diseño en planta Calle 4 ................................................................................................................ 11 Figura 26. Opción Parámetros Generales de Diseño ..................................................................................... 12 Figura 27. Parámetros Generales de Diseño Eje Carrera 9 ........................................................................... 12 Figura 28. Parámetros Generales de Diseño Eje Calle 4 ............................................................................... 13 Figura 29. Opción Diseño en Planta ................................................................................................................ 13 Figura 30. Diseño en Planta Eje Carrera 9 ..................................................................................................... 13 Figura 31. Selección Tipo de Curva ................................................................................................................ 14 Figura 32. Intersección Carrera 9 con Calle 4 con R=3m ............................................................................... 14 Figura 33. Límites Sección Transversal Carrera 9.......................................................................................... 15 Figura 34. Valores Elementos Sección Transversal Carrera 9 ....................................................................... 15 Figura 35. Límites Sección Transversal Calle 4 .............................................................................................. 15 Figura 36. Valores Elementos Sección Transversal Calle 4 ........................................................................... 16 Figura 37. Diseño Completo Intersección Carrera 9-Calle 4 con R=3m ........................................................ 16 Figura 38. Giro a la izquierda Carrera 9 hacia Calle 4 sentido NW ................................................................ 17 Figura 39. Giro a la izquierda Calle 4 hacia Carrera 9 sentido WN ................................................................ 17 Figura 40. Giro a la izquierda Carrera 9 hacia la Calle 4 sentido SW ............................................................ 18 Figura 41. Giro a la izquierda Calle 4 hacia Carrera 9 sentido ES ................................................................. 18 Figura 42. Curvas de Giro para Deflexión de 90º y 105 º (A Policy on Geometric Design of Highways and Streets) ............................................................................................................................................................. 19 Figura 43. Curvas para girar en un ángulo de 90º un vehículo tipo C2 .......................................................... 19 Figura 44. Giros a la izquierda intersección con R=15m ................................................................................ 19 Figura 45. Cortes separador central por los giros NE-EW y SW-ES .............................................................. 20 Figura 46. Separador central cortado y redondeado (balas) .......................................................................... 20


Figura 47. Diseño Curva Giro a la Izquierda Carrera 9 a Calle 4 Sentido N-E .............................................. 21 Figura 48. Códigos Polilíneas Giros a la Izquierda en Topo3 ........................................................................ 21 Figura 49. Abscisas del Separador Central Afectadas por los Giros a la Izquierda ...................................... 22 Figura 50. Opción Diseño de Carreteras/Diseño de la Sección Transversal de la Vía Eje Principal Carrera 9 .......................................................................................................................................................................... 22 Figura 51. Conformación Separador Central en el Eje Principal Carrera 9 ................................................... 23 Figura 52. Quitar Separador Central de la Zona de Intersección en el Eje Principal Carrera 9 .................... 23 Figura 53. Separador Central Eje Principal Carrera 9 .................................................................................... 24 Figura 54. Rasante Eje Principal Carrera 9..................................................................................................... 24 Figura 55. Opción Cálculo de Secciones Transversales y Movimiento de Tierras ........................................ 25 Figura 56. Opción Crear-MD en el Cálculo de Secciones Transversales ...................................................... 25 Figura 57. Opción Diseño de Carreteras/Ver Secciones Transversales ........................................................ 26 Figura 58. Opción Diseño de Carreteras/Ver/Modelo Digital de la Vía .......................................................... 26 Figura 59. Vista en 3D de la Carrera 9 en Autocad ........................................................................................ 27 Figura 60. Selección Perfil Carrera 9 .............................................................................................................. 27 Figura 61. Perfil Rasante Carrera 9 sobre el Perfil de la Calle 4 .................................................................... 28 Figura 62. Rasante del eje secundario (calle 4) acoplada al eje principal (carrera 9) ................................... 28 Figura 63. Rasante Eje Secundario (Calle 4) .................................................................................................. 29 Figura 64. Código de la polilínea que maneja el Eje Principal ....................................................................... 29 Figura 65. Opción Diseño de Carreteras/Diseño de la Sección Transversal de la Vía Eje Secundario (Calle 4) ...................................................................................................................................................................... 30 Figura 66. Polilínea de control y longitud de transición .................................................................................. 30 Figura 67. Cálculo de Secciones Transversales y Movimiento de Tierras Eje Secundario (Calle 4) ............ 31 Figura 68. Modelo digital de la intersección .................................................................................................... 31 Figura 69. Vista en 3D de la intersección ........................................................................................................ 32 Figura 70. Informes del Diseño Geométrico.................................................................................................... 32


Ing. Efraín Solano Fajardo 1

INTERSECCION A NIVEL CON TOPO3 CON SEPARADOR CENTRAL Los siguientes son los pasos a seguir para efectuar el diseño de una intersección a nivel sin carriles de giro con Topo3.

Paso 1. Levantamiento Topográfico Se debe tener el levantamiento topográfico de la zona del proyecto, conformado básicamente por puntos coordenados con detalles y líneas de quiebre.

Figura 1. Levantamiento Topográfico

Paso 2. Modelo Digital de Terreno (MDT) y Curvas de Nivel Se debe ejecutar la opción Modelo Digital/Triangular e Interpolar Curvas de Nivel

Figura 2. Modelo Digital de Terreno



Figura 3. Topografía con Curvas de Nivel

Paso 3. Definir Esquema Intersección y Vehículo de Diseño

Figura 4. Esquema de diseño de la intersección

El vehículo de diseño: C2



Paso 4. Definición Ejes de Diseño y Secciones Transversales Típicas Se tendrán en este ejercicio 2 ejes: Eje Principal: Carrera 9 (Norte-Sur) Eje Secundario: Calle 4 (Oriente-Occidente) La sección transversal típica de los ejes será la siguiente:

Figura 5. Sección Transversal Típica Carrera 9

Figura 6. Sección Transversal Típica Calle 4



La ubicación de los ejes se presenta a continuación:

Figura 7. Ejes de Diseño

Paso 5. Configuración Secciones Transversales Típicas Ejecutar la opción Diseño de Carreteras/Básicos/Secciones Transversales Típicas

Figura 8. Opción Secciones Transversales Típicas

Configurar la sección transversal de diseño Sección Típica #1. CARRERA 9

Figura 9. Ancho de Calzada, Berma, Talud de Corte y Terraplén



Se debe configurar las capas ( ) que conforman la estructura de pavimento y los andenes:

Figura 10. Estructura Calzada, Andenes y Separador Carrera 9

Sección Típica #2. CALLE 4

Figura 11. Sección Transversal Típica Calle 4

Se debe configurar las capas ( ) que conforman la estructura de pavimento y los andenes:



Figura 12. Estructura Calzada y Andenes Calle 4

Una vista preliminar de la sección se presenta a continuación:

Figura 13. Vista Preliminar Sección Transversal Típica #1 Carrera 9



Figura 14. Vista Preliminar Sección Transversal Típica #2 Calle 4

Deberán aparecer en las secciones transversales en el listado, así:

Figura 15. Lista de Secciones Transversales Típicas

Paso 6. Bloqueo Topografía y Creación Capas de Diseño 6.1. Bloquear la topografía Ejecutar la opción Utilidades/Capas/Capas Objetos:

Figura 16. Opción Capas Objetos



Figura 17. Opción Bloquear Todas las Capas

6.2. Crear las capas donde se almacenarán los ejes de diseño

Haciendo clic en el botón se podrán crear las capas. Las capas se deberán crear con su nombre respectivo, que sean visibles, no bloqueadas y exportables a Autocad.

Figura 18. Opción Crear Nueva Capa

Paso 7. Trazado Ejes de Diseño 7.1. Activar la capa que contendrá el eje principal. Se deberá seleccionar la capa en la parte inferior de la pantalla de Topo3. NO se debe tener seleccionado ningún objeto.



Figura 19. Seleccionar Capa por Defecto

7.2. Trazar la polilínea base para el diseño del eje principal

Figura 20. Crear Polilínea Eje Carrera 9

Se deberá trazar en lo posible en el sentido que se diseñará en eje y en los cruces se recomienda colocar dos vértices para poder mover el eje en forma detallada 7.3. Diseño geométrico del eje principal Se deberán modificar las propiedades de la polilínea con la opción Modificar/Propiedades/Selecciona Objeto y hacer clic en la polilínea respectiva:



Figura 21. Modificar Propiedades Objeto

Aparecerá la siguiente ventana:

Figura 22. Propiedades Polilínea

Se deberá introducir la siguiente información:

- Descripción - Incremento en abscisado - Activar la opción CON DISEÑO DE VIAS - Colocarle flechas al diseño



Figura 23. Diseño en planta Carrera 9

En caso tal que el sentido de la vía no es el deseado, se podrá invertir el sentido así:

- Seleccionar el eje respectivo - Hacer clic derecho en el fondo de la pantalla y seleccionar la opción respectiva:

Figura 24. Invertir Sentido Eje

De igual manera hay que trazar el eje secundario correspondiente a la calle 4:

Figura 25. Diseño en planta Calle 4



Paso 8. Definición Parámetros Generales de Diseño Se le definirá a cada eje los siguientes parámetros:

- Especificaciones de diseño geométrico - Velocidad de diseño - Sección transversal típica - Vehículo de diseño

Para ello se deberá ejecutar la opción Diseño de Carreteras/Parámetros Generales de Diseño.

Figura 26. Opción Parámetros Generales de Diseño

Seleccionando cada eje se podrá introducir la información respectiva.

Figura 27. Parámetros Generales de Diseño Eje Carrera 9



Figura 28. Parámetros Generales de Diseño Eje Calle 4

Paso 9. Diseño en Planta Para el diseño en planta de cada uno de los ejes se deberá ejecutar la siguiente opción:

Figura 29. Opción Diseño en Planta

Al hacer clic en cada eje aparecerá la siguiente ventana:

Figura 30. Diseño en Planta Eje Carrera 9

Aparecen en el diseño 2 PI’s los cuales no contendrán ninguna curva (PQ’s), por lo que el tipo de curva a seleccionar en cada PI será PI sin Curva.



Figura 31. Selección Tipo de Curva

Los dos ejes tendrán la misma configuración de diseño en planta.

Paso 10. Esquinas

Para el diseño de las esquinas se recomienda mirar el Paso 10 de la parte B del documento. El ejercicio de la intersección de la carrera 9 con calle 4, las esquinas se diseñarán con radios de 3m, quedando de la siguiente manera:

Figura 32. Intersección Carrera 9 con Calle 4 con R=3m

El ancho de afectación de cada eje sobre la intersección se asumió p<ara la vía principal de 9.5m y para la vía secundaria de 6m. La configuración de la sección transversal de cada eje quedaría de la siguiente manera:

B%20-%20Intersecciones%20a%20Nivel%20con%20Topo3.pdf



Figura 33. Límites Sección Transversal Carrera 9

Figura 34. Valores Elementos Sección Transversal Carrera 9

Figura 35. Límites Sección Transversal Calle 4



Figura 36. Valores Elementos Sección Transversal Calle 4

El diseño de las esquinas con radios de 3m quedaría de la siguiente manera:

Figura 37. Diseño Completo Intersección Carrera 9-Calle 4 con R=3m



Paso 11. Diseño del Separador Central Para el diseño del separador central se debe tener en cuenta el vehículo de diseño y el ángulo de giro en la intersección. Se tomará como referencia el manual: A Policy on Geometric Design of Highways and Streets de la AASHTO. 11.1. Configuración de giros a la izquierda Los posibles giros de los vehículos en la intersección, quitando los giros a la derecha en las esquinas se presentan a continuación: Se asume que el sentido del tráfico de la calle 4 es de doble sentido. - Giro a la izquierda Carrera 9 hacia Calle 4 sentido Norte-Este

Figura 38. Giro a la izquierda Carrera 9 hacia Calle 4 sentido NW

- Giro a la izquierda Calle 4 hacia Carrera 9 sentido Oeste-Norte

Figura 39. Giro a la izquierda Calle 4 hacia Carrera 9 sentido WN



- Giro a la izquierda Carrera 9 hacia la Calle 4 sentido Sur-Oeste

Figura 40. Giro a la izquierda Carrera 9 hacia la Calle 4 sentido SW

- Giro a la izquierda Calle 4 hacia Carrera 9 sentido Este-Sur

Figura 41. Giro a la izquierda Calle 4 hacia Carrera 9 sentido ES

Como se observa los ángulos de deflexión encontrados en la intersección tienen un valor promedio de 90º. La tabla que configura las curvas que se pueden colocar para una deflexión de 90º según Aashto se presenta a continuación:



Figura 42. Curvas de Giro para Deflexión de 90º y 105 º (A Policy on Geometric Design of Highways and Streets)

Teniendo una deflexión aproximada de 90º y tipo de vehículo C2 la curva recomendada de giro interno es:

Curva circular simple: Radio=15m Curva circular compuesta: Radios= 36-12-36m disloque= 0.6m

Figura 43. Curvas para girar en un ángulo de 90º un vehículo tipo C2

Para el ejercicio se seleccionará un radio de giro de 15m para todos los giros a la izquierda.

Figura 44. Giros a la izquierda intersección con R=15m



En el ejercicio planteado, los giros N-E y W-N condicionan el separador central del acceso Norte-Sur y los giros S-W y E-S condicionan el separador central del acceso Sur-Norte, así:

Figura 45. Cortes separador central por los giros NE-EW y SW-ES

Los separadores centrales no pueden quedar en punta, por lo tanto, se deben redondear utilizando una curva circular entre 0.3m y 1.0m de radio (Manual de Diseño Geométrico Colombiano 2008, p179).

Figura 46. Separador central cortado y redondeado (balas)

11.2. Conformación del separador central en Topo3 11.2.1. Diseño giros a la izquierda Para formar el separador central en Topo3 se deben construir las curvas de giros a la izquierda con el radio encontrado anteriormente. En la siguiente figura se presenta el diseño del giro a la izquierda realizado desde la carrera 9 a la calle 4 de norte a este:



Figura 47. Diseño Curva Giro a la Izquierda Carrera 9 a Calle 4 Sentido N-E

Como se observa la curva diseñada es de radio de 15m. Se deberán diseñar los 4 giros a la izquierda que se presentan en la intersección, todo asumiendo que la calle 4 es de doble sentido. Los códigos de los ejes diseñados para conformar los giros a la izquierda se presentan a continuación:

Giro a la izquierda

Código Polilínea

N-E 3542

E-S 3544

S-W 3543

W-N 3541

Figura 48. Códigos Polilíneas Giros a la Izquierda en Topo3

11.2.2. Conformación límites separador Para que los giros a la izquierda conformen el separador central en Topo3, se deben definir como límites al diseño, para lo cual se debe conocer el abscisado donde cada giro afecta al diseño, así:



Figura 49. Abscisas del Separador Central Afectadas por los Giros a la Izquierda

La siguiente será la información a introducir en Topo3 para conformar el separador central: Lado Derecho del Separador:

Polilínea: 3542 Abscisas: K0+080 a K0+084 Polilínea: 3544 Abscisas: K0+106 a K0+110

Lado Izquierdo del Separador:

Polilínea: 3541 Abscisas: K0+080 a K0+084 Polilínea: 3543 Abscisas: K0+106 a K0+110

Entre las abscisas K0+084 y K0+106 se deberá quitar el separador. Para introducir la información anterior en Topo3, se deberá accesar a la opción Diseño de Carreteras/Diseño de la Sección Transversal de la Vía.

Figura 50. Opción Diseño de Carreteras/Diseño de la Sección Transversal de la Vía Eje Principal Carrera 9



En las pestañas Límites y Valores Elementos digitar la siguiente información:

Figura 51. Conformación Separador Central en el Eje Principal Carrera 9

Figura 52. Quitar Separador Central de la Zona de Intersección en el Eje Principal Carrera 9



El separador central quedará de la siguiente manera:

Figura 53. Separador Central Eje Principal Carrera 9

Paso 12. Diseño en Perfil y Cálculo de Secciones Transversales Eje Principal

Se deberá diseñar la rasante del Eje Principal, activando la capa respectiva.

Figura 54. Rasante Eje Principal Carrera 9



Luego se deberán calcular las secciones transversales teniendo en cuenta de activar la opción

del cuadro Modelo Digital Vía.

Figura 55. Opción Cálculo de Secciones Transversales y Movimiento de Tierras

Figura 56. Opción Crear-MD en el Cálculo de Secciones Transversales

Haciendo clic en el botón se calcularán las secciones transversales, los volúmenes de tierra (corte y terraplén) y se generará el modelo digital de la vía.



Figura 57. Opción Diseño de Carreteras/Ver Secciones Transversales

Haciendo clic en la opción Diseño de Carreteras/Ver/Modelo Digital de la Vía se podrá observar la triangulación efectuada sobre la vía principal:

Figura 58. Opción Diseño de Carreteras/Ver/Modelo Digital de la Vía



Figura 59. Vista en 3D de la Carrera 9 en Autocad

Paso 13. Diseño en Perfil y Cálculo de Secciones Transversales del Eje Secundario, con Empalme de Rasante

13.1 Mostrar rasante de la vía principal Después de hacer completado el diseño de la vía principal, se deberá diseñar en perfil la vía secundaria, teniendo el cuidado de conservar la rasante del eje principal diseñado. Para ello se debe mostrar la rasante del eje principal mediante la opción Ver/Selección de Perfiles y activar la

opción y el diseño de vía de la vía principal

Figura 60. Selección Perfil Carrera 9

Se debe tener en cuenta que el perfil de la carrera 9 se debió haber calculado con CREA-MD. Aparecerá en el perfil del eje de la Calle 4 el perfil de la rasante de la Carrera 9, así:



Figura 61. Perfil Rasante Carrera 9 sobre el Perfil de la Calle 4

13.2 Diseño rasante de la vía secundaria Se deberá diseñar la rasante del eje secundario conservando la rasante del eje principal, activando la capa respectiva. El diseño en perfil de la calle 4 deberá tener una configuración de rasante tal que se acople lo mejor posible al eje principal (Carrera 9). Se pueden utilizar PIV sin curva.

Figura 62. Rasante del eje secundario (calle 4) acoplada al eje principal (carrera 9)



Figura 63. Rasante Eje Secundario (Calle 4)

13.3 Acople de los bordes de la vía secundaria Luego de acoplar el eje de la calle 4, se deben acoplar los bordes, para ello se deben hacer lo siguiente: Identificar el código de la polilínea que maneja el Eje Principal, en este ejemplo es el código 3533. Presionando la tecla CTRL y ubicándose encima de la polilínea que representa en eje principal se mostrará el código respectivo.

Figura 64. Código de la polilínea que maneja el Eje Principal



La zona de intersección debe ser manejada por este eje, para lo cual se le debe definir como polilínea de control al eje secundario la polilínea 3533, para ello se debe ejecutar la opción Diseño de Carreteras/Diseño de la Sección Transversal de la Vía y hacer clic en el eje secundario:

Figura 65. Opción Diseño de Carreteras/Diseño de la Sección Transversal de la Vía Eje Secundario (Calle 4)

Luego se debe entrar a la pestaña Polilínea de Control y digitar la polilínea 3533, la cual manejará todas las cotas de rasante en el área de la intersección. También se tiene que definir la longitud de transición antes y después de la intersección sobre la cual se realizará el proceso de cambio de los bordes.

Figura 66. Polilínea de control y longitud de transición

Luego se deberán calcular las secciones transversales teniendo en cuenta de activar la opción

y seleccionar en la precisión del MDV del cuadro Modelo Digital Vía.



Figura 67. Cálculo de Secciones Transversales y Movimiento de Tierras Eje Secundario (Calle 4)

Haciendo clic en el botón se calcularán las secciones transversales, los volúmenes de tierra (corte y terraplén) y se generará el modelo digital de la vía.

Figura 68. Modelo digital de la intersección

Una vista en 3D de toda la intersección se presenta a continuación:



Figura 69. Vista en 3D de la intersección

Paso 14. Informes de Diseño Se podrán generar los siguientes informes de diseño:

- Elementos curvas horizontales - Elementos curvas verticales - Coordenadas del eje y bordes - Cartera de chaflanes - Cartera de subrasante - Cartera de movimiento de tierras - Cartera de materiales estructura

Para la generación de los informes se deberá ir al menú Diseño de Carreteras/Informes:

Figura 70. Informes del Diseño Geométrico

Se deben generar los informes de manera independiente por cada eje.

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