PROPUESTA DE DISEÑO GEOMÉTRICO DE UNA...
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1 “PROPUESTA DE DISEÑO GEOMÉTRICO DE UNA AUTOPISTA A SEGUNDO NIVEL PARA BOGOTÁ TRAMO II, SOBRE EL CORREDOR DE LA CALLE 26, AVENIDA DE LAS AMERICAS Y LA CALLE 13 DESDE LA AVENIDA CIRCUNVALAR CON CALLE 20 HASTA LA CALLE 13 CON AVENIDA BOYACÁ” ELABORADO POR: DAVID ALEJANDRO CORREA ABRIL JHON ANDERSON PARRA TINJACÁ UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES PROYECTO CURRICULAR INGENIERÍA TOPOGRÁFICA BOGOTÁ D.C. 2015
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“PROPUESTA DE DISEÑO GEOMÉTRICO DE UNA AUTOPISTA A
SEGUNDO NIVEL PARA BOGOTÁ TRAMO II, SOBRE EL CORREDOR DE
LA CALLE 26, AVENIDA DE LAS AMERICAS Y LA CALLE 13 DESDE LA
AVENIDA CIRCUNVALAR CON CALLE 20 HASTA LA CALLE 13 CON
AVENIDA BOYACÁ”
ELABORADO POR:
DAVID ALEJANDRO CORREA ABRIL
JHON ANDERSON PARRA TINJACÁ
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
PROYECTO CURRICULAR INGENIERÍA TOPOGRÁFICA
BOGOTÁ D.C.
2015
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“PROPUESTA DE DISEÑO GEOMÉTRICO DE UNA AUTOPISTA A
SEGUNDO NIVEL PARA BOGOTÁ TRAMO II, SOBRE EL CORREDOR DE
LA CALLE 26, AVENIDA DE LAS AMERICAS Y LA CALLE 13 DESDE LA
AVENIDA CIRCUNVALAR CON CALLE 20 HASTA LA CALLE 13 CON
AVENIDA BOYACÁ”
ELABORADO POR:
DAVID ALEJANDRO CORREA ABRIL
JHON ANDERSON PARRA TINJACÁ
DIRECTOR: ING CARLOS JAVIER GONZALEZ VERGARA
TRABAJO DE GRADO
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
PROYECTO CURRICULAR INGENIERÍA TOPOGRÁFICA
BOGOTÁ D.C.
2015
3
Nota de aceptación
____________________________
____________________________
____________________________
____________________________
Director
________________________________
Jurado
________________________________
Jurado
Bogotá, de 2015
4
AGRADECIMIENTOS
Los agradecimientos por parte de los autores para la Universidad Distrital
Francisco José de Caldas, profesores, compañeros, directivos, que hicieron
parte del proceso de la elaboración de este proyecto y facilitaron que fuera
posible su realización.
También agradecimientos para nuestros familiares, que apoyaron este proceso
incondicionalmente para que fuera llevado a cabo satisfactoriamente.
Adicionalmente agradeciendo de manera especial a nuestra compañera
Daniela Paola Rodríguez por su colaboración y apoyo como también a nuestra
compañera Claudia Patricia Marroquín, quien hizo parte directa de este
proyecto.
Agradecimientos especiales para nuestro director el profesor Carlos Javier
González Vergara, por su apoyo y entera entrega para la orientación y
seguimiento del proceso que desarrollamos a lo largo de este periodo.
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RESUMEN
El proyecto "Propuesta De Diseño Geométrico De Una Autopista A Segundo
Nivel Para Bogotá Tramo II, Sobre El Corredor De La Calle 26, Avenida De Las
Américas Y La Calle 13 Desde La Avenida Circunvalar Con Calle 20 Hasta La
Calle 13 Con Avenida Boyacá" surge como un estudio de pre factibilidad para
presentar una alternativa de mejorar la movilidad de la ciudad de Bogotá, dado
que actualmente se presentan serios inconvenientes para la población y las
velocidades de flujo de tránsito son cada vez menores, la incomodidad para los
conductores es alta y empeora.
En primera instancia se realizaron aforos vehiculares sobre puntos estratégicos
en la ciudad, con el objeto de establecer en conjunto con información histórica
de conteos, obtenida por medio de secretaria de movilidad, para definir una
proyección de tránsito futuro a 20 años. Dando como resultado el nivel de
servicio a satisfacer para la vía propuesta como también el número de carriles
adecuados para su funcionamiento.
Posteriormente, se elaboró un modelo digital de terreno partiendo de
cartografías en formato .PDF adquiridas en el Instituto Geográfico Agustín
Codazzi (IGAC) sin embargo, debido a la antigüedad de las mismas, se optó
por la búsqueda de información actual, la cual se encontró gracias al portal
distrital de Infraestructura de Datos Espaciales para el Distrito Capital (IDECA),
delimitando el área de interés para el proyecto vial.
Realizando una integración de programas que faciliten el manejo de
información y el desarrollo del diseño geométrico vial, se realizó el trazado
horizontal, vertical, secciones transversales, destacando el uso de viaducto en
la mayoría del alineamiento, exceptuando una zona a cielo abierto. Por último,
se realizó una estimación de costos del proyecto, comparando el proyecto con
otros similares.
PALABRAS CLAVE: diseño geométrico vial, viaducto, pre factibilidad,
proyección de tránsito, modelo digital de terreno.
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ABSTRACT
This project "Proposal of geometric design of a freeway second level to Bogotá
Section II on the 26th Street, Avenue of the Americas and 13th Street corridor,
from AvenidaCircunvalar With Calle 20 to Calle 13 and Avenida Boyacá” it
arises as a study of pre-feasibility to present an alternative to improve the
mobility of the Bogota city, because nowadays it presents serious problems for
the population and the speeds of flow of transit are worse, the discomfort to the
drivers is high and worsens.
In the first place, were made vehicle measurements over strategy points in the
city, with the object to establish with the historical information of counts,
obtained from the Secretaría de Movilidad, to define a projection of transit future
to 20 years. As result, the service level to satisfy the highway proposal as well
as the number of lanes suitable for its operation.
Later, was drawn a digital model terrain starting from cartographies in format
.PDF obtained in the InstitutoGeografico Agustin Codazzi, however, due of the
antiquity of these, were decided to look for recent information, it were found in
the district portal Infraestructura de DatosEspaciales para el Distrito Capital
(IDECA), delimiting the area of interest for the highway project.
Doing an integration of software that make easier of the information use and the
development of the geometric design of highway, were done: the horizontal
alignment, vertical alignment, transverse sections, emphasizing the use of
viaduct in most of the alignment, except the open-air highway. By last, it was
done an estimation of project costs, comparing the project with similar
KEYWORDS: geometric design, viaduct, pre-feasibility, transit projection, digital
model terrain.
7
TABLA DE CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................... 13
2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................ 14
3. JUSTIFICACIÓN ............................................................................................ 15
4. OBJETIVOS ................................................................................................... 16
4.1 OBJETIVO GENERAL ......................................................................... 16
4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................ 16
5. MARCO REFERENCIAL ................................................................................ 17
5.1 MARCO HISTÓRICO........................................................................... 17
5.2 MARCO TÉORICO .............................................................................. 19
5.2.1 CONCEPTO DE CARRETERA ..................................................... 19
5.2.2 CLASIFICACION DE LAS CARRETERAS .................................... 20
5.2.3 CARACTERÍSTICAS DEL DISEÑO VIAL ..................................... 23
5.2.4 ALINEAMIENTO HORIZONTAL.................................................... 26
5.2.5 ALINEAMIENTO VERTICAL ......................................................... 30
5.2.6 PERALTE ...................................................................................... 31
5.2.7 SOBREANCHO ............................................................................. 31
5.2.8 TRÁNSITO .................................................................................... 33
5.2.9 CAPACIDAD ................................................................................. 42
5.2.10 NIVEL DE SERVICIO................................................................. 43
5.2.11 HCM (HIGH CAPACITY MANUAL) ............................................ 45
6 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO ................................................................. 49
7 METODOLOGÍA ............................................................................................. 51
7.1 OBTENCIÓN DE INFORMACIÓN SECUNDARIA ............................... 51
7.1.1 INSTITUTO GEOGRÁFICO AGUSTÍN CODAZZI (IGAC) ............ 51
8
7.1.2 SECRETARÍA DISTRITAL DE MOVILIDAD ................................. 52
7.2 REALIZACIÓN Y ANÁLISIS DE VOLÚMENES DE TRÁNSITO .......... 52
7.2.1 AFORO VEHICULAR .................................................................... 53
7.2.2 VISITA AL SITIO DE ESTUDIO .................................................... 54
7.2.3 TOMA DE INFORMACIÓN ........................................................... 54
7.2.4 PROCESAMIENTO DEL AFORO ................................................. 55
7.2.5 PROYECCIÓN DE TRÁNSITO ..................................................... 56
7.3 ESTUDIO DE VELOCIDADES ............................................................ 61
7.3.1 NÚMERO MÍNIMO DE MUESTRAS ............................................. 61
7.3.2 TOMA DE VELOCIDADES ........................................................... 63
7.3.3 ANALISIS DE VELOCIDADES ...................................................... 65
7.3.4 ANÁLISIS DE CAPACIDAD Y NIVEL DE SERVICIO .................... 67
7.4 GENERACIÓN DEL MODELO DIGITAL DEL TERRENO (MDT) ........ 70
7.4.1 REFERENCIACION DE LA INFORMACION OBTENIDA ............. 70
7.4.2 DIGITALIZACIÓN DE LA INFORMACION OBTENIDA ................. 72
7.4.3 VERIFICACIÓN DE CURVAS DIGITALIZADAS ........................... 75
7.4.4 VISUALIZACION MODELO TIN .................................................... 77
7.4.5 GENERACIÓN DE MODELO DIGITAL DEL TERRENO .............. 79
7.4.6 INTEGRACION CON INFORMACION DE INFRAESTRUCTURA
VIAL EXISTENTE ....................................................................................... 79
7.5 DISEÑO GEOMÉTRICO VIAL ............................................................ 81
7.5.1 DETERMINACIÓN DE PUNTO DE PARTIDA (BOP) Y DE
LLEGADA (EOP) ........................................................................................ 82
7.5.2 ANÁLISIS DE PENDIENTES ........................................................ 82
7.5.3 TRAZADO DE LÍNEA DE CEROS ................................................ 82
7.5.4 DISEÑO HORIZONTAL DEL PROYECTO ................................... 83
9
7.5.5 DISEÑO DE CURVAS HORIZONTALES ...................................... 85
7.5.6 CÁLCULOS DE PERALTES Y SOBREANCHOS ......................... 86
7.5.7 DISEÑO DE ALINEAMIENTO VERTICAL .................................... 87
7.5.8 DISEÑO DE LA SECCION TRANSVERSAL ................................. 89
7.5.9 VOLÚMENES ................................................................................ 91
8 COSTOS ........................................................................................................ 92
9 RESULTADOS ............................................................................................... 95
9.1 VOLÚMENES ...................................................................................... 95
9.1.1 CONTEOS VEHICULARES .......................................................... 95
9.1.2 VELOCIDADES ............................................................................. 96
9.2 ANALISIS DE CAPACIDAD Y NIVEL DE SERVICIO .......................... 96
9.3 MODELO DIGITAL DEL TERRENO .................................................... 96
9.4 DISEÑO GEOMÉTRICO ...................................................................... 97
9.4.1 DISEÑO HORIZONTAL ................................................................ 97
9.4.2 DISEÑO VERTICAL ...................................................................... 98
9.4.3 SECCIONES TRANSVERSALES ................................................. 99
9.4.4 PERALTE ...................................................................................... 99
9.4.5 CALCULO DE VOLÚMENES ........................................................ 99
9.5 PLANOS ............................................................................................ 100
9.6 ESTIMACIÓN DE COSTOS .............................................................. 100
10 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................... 102
11 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................ 104
12 ANEXOS ...................................................................................................... 106
10
INDICE DE TABLAS
Tabla 1 Tipo de Terreno ................................................................................... 24
Tabla 2 Clasificación de las carreteras según la velocidad de diseño .............. 26
Tabla 3 Formulas para cálculo de sobreancho. ................................................ 33
Tabla 4 Codificación de movimientos vehiculares en intersecciones................ 38
Tabla 5 Niveles de servicio ............................................................................... 46
Tabla 6 Parámetros de Proyección de Tránsito ................................................ 56
Tabla 7 Parámetros para proyección de volúmenes ......................................... 59
Tabla 8Tránsito Proyectado .............................................................................. 60
Tabla 9 Desviaciones estándares de velocidades puntuales para distintos tipos
de tránsito y vía (km/h) ..................................................................................... 61
Tabla 10 Valores de z para varios niveles de confianza ................................... 62
Tabla 11 Calculo del mínimo número de muestras ........................................... 62
Tabla 12 Agrupación de las velocidades de los vehículos, en clases y
porcentajes de cada clase Calle 26 con Cr 30 Sentido W-E ............................. 65
Tabla 13 Resultados Estadísticos Finales sentido W-E .................................... 67
Tabla 14 Parámetros para HCS ........................................................................ 68
Tabla 15 Coordenadas BOP, EOP, distancia y diferencia de altura ................. 82
Tabla 16 Tabla de Pendientes .......................................................................... 82
Tabla 17 Coordenadas PI'S Alineamiento Horizontal ....................................... 84
Tabla 18 Radios mínimos para peraltes de 4% ................................................ 85
Tabla 19 Cálculos peralte y sobreancho. .......................................................... 87
Tabla 20 Características de las Curvas Verticales ............................................ 89
Tabla 21 Proyecto de viaductos ejecutados en Colombia. ............................... 93
Tabla 22 Proyecto de vías a cielo abierto ejecutadas y por ejecutar en
Colombia. .......................................................................................................... 94
Tabla 23 VHMD Zona oriental........................................................................... 95
Tabla 24 VHMD Zona occidental ...................................................................... 95
Tabla 25 Costo Kilometro Viaducto a la fecha ................................................ 101
Tabla 26 Costo Kilometro Vía a Cielo Abierto a la fecha ................................ 101
Tabla 27 Costo total estimado del proyecto .................................................... 102
11
INDICE DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1 Incremento Vehicular Anual Fuente: Secretaria de Movilidad 2012
.......................................................................................................................... 15
Ilustración 2 Curva Circular Simple ................................................................... 27
Ilustración 3Curva Circular Compuesta ............................................................ 28
Ilustración 4 Curva Espiral de Transición (Espiral-Circulo-Espiral) ................... 29
Ilustración 5 Curva Espiral de Transición (Espiral-Espiral) ............................... 30
Ilustración 6. Curva vertical ............................................................................... 31
Ilustración 7 Dimensiones para el cálculo del sobreancho requerido por el
vehículo articulado representativo del parque automotor colombiano .............. 32
Ilustración 8 Movimientos de tránsito ................................................................ 37
Ilustración 9 Clasificación de los vehículos en Colombia .................................. 39
Ilustración 10 Ubicación BOP ........................................................................... 50
Ilustración 11 Ubicación EOP .......................................................................... 50
Ilustración 12 Ubicación aforo zona occidental. ................................................ 53
Ilustración 13 Ubicación aforo zona oriental. .................................................... 54
Ilustración 14 Distancia de Referencia .............................................................. 63
Ilustración 15 Distancia de Referencia .............................................................. 63
Ilustración 16 Distancia de Referencia .............................................................. 65
Ilustración 17 Interface usuario HCS ................................................................ 68
Ilustración 18 Análisis de proyección de tránsito en HCS ................................. 69
Ilustración 19Georreferenciación Cartografías ................................................. 71
Ilustración 20 Error medio cuadrático ............................................................... 71
Ilustración 21 Cartografía corregida base ......................................................... 72
Ilustración 22 Clasificación en dos niveles de color .......................................... 73
Ilustración 23 Comparación clasificación por niveles de color, Pre tratamiento
(izquierda) Pos tratamiento (Derecha) .............................................................. 74
Ilustración 24 Modulo ArcScan en ArcGis ......................................................... 74
Ilustración 25 Cartografías Georreferenciadas y Digitalizadas ......................... 75
Ilustración 26 Curvas de Nivel IDECA .............................................................. 76
Ilustración 27 Comparación Curvas de Nivel IDECA (marrón) e IGAC (verde) 77
Ilustración 28 Creación Modelo TIN .................................................................. 78
12
Ilustración 29 Modelo TIN Área de estudio ....................................................... 78
Ilustración 30 M.D.T. Generado en Auto CAD Civil 3D ..................................... 79
Ilustración 31 Inclusión malla vial más M.D.T. .................................................. 80
Ilustración 32 Integración Malla Vial más Imágenes Satelitales al M.D.T. ........ 81
Ilustración 33 Diseño de curvas horizontales .................................................... 86
Ilustración 34 Diseño del Alineamiento Vertical ................................................ 88
Ilustración 35 Sección transversal típica viaducto ............................................. 90
Ilustración 36 Sección transversal típica Cielo Abierto ..................................... 90
Ilustración 37 Estructura "UrbanCurbGutterGeneral" para corte ....................... 90
Ilustración 38 Estructura "ShoulderExtendAll" para terraplén ........................... 91
Ilustración 39 Área de corte y relleno ................................................................ 92
INDICE DE ECUACIONES
Ecuación 1 Ecuación de la recta ....................................................................... 57
Ecuación 2 Pendiente ....................................................................................... 57
Ecuación 3 Ordenada de Origen ....................................................................... 58
Ecuación 4 Coeficiente de correlación .............................................................. 58
Ecuación 5 Nº Mínimo de observaciones.......................................................... 62
Ecuación 6 Límites de Velocidad representativa .............................................. 67
INDICE DE GRAFICAS
Gráfica 1 Línea de Tendencia Conteos Históricos Estación Maestra
AC_20_X_TV_39BISA ...................................................................................... 60
Gráfica 2 Proyecciones de Tránsito .................................................................. 61
Gráfica 3 Histograma de Velocidades Puntuales .............................................. 66
Gráfica 4 Curva de distribución acumulativa de las velocidades puntuales ...... 66
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1. INTRODUCCIÓN
En una ciudad donde la densidad de población es de las más altas a nivel Sur
América1 y los proyectos viales constructivos y de rehabilitación no son
proporcionales a su crecimiento demográfico, se deben generar alternativas de
movilidad, teniendo en cuenta que además del crecimiento poblacional, existe
un acelerado aumento en el parque automotor en la capital, agravando la
imposibilidad de un buen desplazamiento de los vehículos.
Se propone realizar un tramo de vía a segundo nivel que complementara un
anillo vial, alternativa a la problemática de movilidad vinculado con el sistema
actual desde las periferias de la ciudad. Gracias a la extensión de este
proyecto, se segmentó en varios sectores asignados a diferentes grupos, el
enfoque de este proyecto será el sector VII donde se pretende realizar la
planeación y diseño del segmento vial, el cual abarca el desarrollo de un tramo
que se localiza sobre el corredor de la calle 26 avenida las Américas y la calle
13 desde la avenida circunvalar con calle 20 hasta la calle 13 con avenida
Boyacá teniendo en cuenta estudios de tránsito y la elaboración de modelos de
terreno para la adecuada ubicación del proyecto con un desplazamiento a alta
velocidad, con las especificaciones técnicas y parámetros de seguridad
apropiados.
Existen en el mundo obras de infraestructura de gran magnitud asociadas al
manejo del tráfico de una ciudad, entre ellas se puede encontrar los anillos
viales, que son una forma apropiada de movilidad, especialmente en regiones
donde se encuentran en constante expansión. En este proyecto se pretende
retomar esta alternativa postulada en planes anteriores, y que por distintos
motivos no ha sido ejecutada, para presentar una opción al mejoramiento de
las soluciones viales existentes.
1(CAF, 2011)
14
2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La dificultad en la movilidad de la población del casco urbano de Bogotá es un
problema que se va agravando día por día, y para el cual se han llevado a cabo
diversas propuestas para mejorar el tráfico, aunque dichas propuestas han sido
insuficientes para esta problemática.
Hay diversas variables que afectan la movilidad en Bogotá, entre ellas y las
más destacables son el aumento en el parque automotor que se incrementa un
porcentaje significativo anualmente, no solo en cuanto a vehículos particulares,
sino también públicos y de carga; además de ello, la construcción de vías en el
mismo periodo es menor comparándola con el aumento del parque automotor.
Agravando el problema, hay que tener en cuenta el mal estado de las vías, que
genera un impacto social debido a la dificultad en la movilidad que tienen los
ciudadanos. La inadecuada planeación para la circulación de algunos tipos de
vehículos de carga también ha afectado la velocidad operativa de vías
principales que conectan sectores importantes de la ciudad.
A nivel estatal respecto a controles de tránsito también se han tomado
medidas, pero han tenido resultados temporales paliativos, mientras que los
proyectos viales que se han llevado a cabo a través de la historia han tenido
buenos resultados para mejorar la circulación de los vehículos, por lo que son
alternativas apropiadas para una ciudad atascada hablando en términos de
movilidad, y debido a que la malla vial existente se encuentra deteriorada, no
se debe dejar de lado los proyectos de rehabilitación que se necesitan
gestionar para las vías locales.
El crecimiento urbano además de la gran cantidad de infraestructura existente,
han dificultado la generación de proyectos viales para facilitar la movilidad.
15
3. JUSTIFICACIÓN
Por medio de la ejecución de proyectos y obras viales, se puede proporcionar a
los ciudadanos una mejor calidad en cuanto a movilidad se refiere, ya se ha
observado que las obras viales a nivel Bogotá tienen un crecimiento menor con
respecto al aumento de vehículos particulares y públicos que se movilizan día a
día. Con esta obra se pretende tener además de una alternativa vial para
quienes transiten este nuevo corredor, una vía de alta velocidad enfocada en
los vehículos particulares, ya que la velocidad de diseño que se plantea para
esta vía es de 100 kilómetros por hora, lo cual significará una alternativa más y
un servicio adicional que ayudara a un panorama muy complejo en materia de
movilidad que se observa en estos momentos, y que con el paso del tiempo
empeorará. Según lo demuestra el documento de movilidad en cifras del 2011,
el documento más reciente que se tiene por parte de la Alcaldía Mayor de
Bogotá, el cual por, medio de la siguiente gráfica, presenta el aumento de
vehículos que transitan en la capital:
Ilustración 1 Incremento Vehicular Anual Fuente: Secretaria de Movilidad 2012
Especialmente para los vehículos particulares los cuales presentan un aumento
del 12,9 % del año 2010 hasta el 2011, siendo el grupo de vehículos activos
más representativo con el 92,5 % del total de vehículos que se movilizan por la
ciudad.2
2(Bogota, Movilidad Bogota , 2012)
16
4. OBJETIVOS
4.1 OBJETIVO GENERAL
Realizar el diseño geométrico vial a nivel de pre factibilidad del tramo II
del sector 7; que comprende una autopista a segundo nivel sobre el
corredor de La calle 26, avenida las Américas y la calle 13 desde la
avenida circunvalar con calle 20 hasta la calle 13 con avenida Boyacá, el
cual hace parte de un anillo vial.
4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Determinar la demanda de tránsito vehicular por medio de información
tomada en campo e información adicional suministrada por las
estaciones maestras de la secretaria de movilidad de Bogotá D.C.
Realizar un análisis de la capacidad y nivel de servicio.
Generar un MDE con información cartográfica del lugar, para generar el
corredor del sector 7 del anillo vial.
Realizar el diseño geométrico de acuerdo a la normatividad Colombiana
Estimar los costos a nivel de pre-factibilidad para la ejecución del
proyecto.
17
5. MARCO REFERENCIAL
5.1 MARCO HISTÓRICO
A través de la historia se ha evidenciado una evolución en cuanto al desarrollo
de vías de distintas características, las cuales paso a paso han establecido
normas y parámetros específicos para su ejecución, para el caso específico de
Colombia presentamos los siguientes antecedentes:
Durante la Colonia, se dio un impulso importante a la modernización de la
ciudad, donde se resaltan las construcciones religiosas y avances en obras
civiles como el puente sobre el río Tunjuelito, y el puente del Común, este
último ayudó a agilizar la comunicación entre Santafé y Zipaquirá, el puente de
Sopó facilitó la vía hacia el norte y el Puente de Aranda se comunicaba con el
camino de occidente y con los puentes de San Antonio en Fontibón y Bosa
sobre el río Tunjuelito.En 1884 comenzó a operar el tranvía de mulas, que
cubría el trayecto desde la Plaza de Bolívar hasta Chapinero y más adelante
otra vía que iba desde esa plaza hasta la Estación de la Sabana, por la Calle
10 hacia el occidente. En 1889 se estrenó la primera línea del ferrocarril que
partió de San Victorino a Facatativá. A partir de 1910, operó el tranvía bajo el
sistema eléctrico y comunicaría los extremos de la ciudad.3
En la década de los cuarenta, se ejecutaron obras importantes como la avenida
de las Américas, la culminación de la avenida Caracas proyectada en la
década anterior, y el inicio de la carrera Décima. La primera atravesó la ciudad
de oriente a occidente hasta llegar al aeropuerto de Techo, contribuyendo con
la expansión de la ciudad hacia ese sector.
El 30 de junio de 1951, se eliminó el sistema de tranvías, justificado por los
actos violentos y destrozos causados por el Bogotazo, lo que dio paso al
servicio de autobuses. En infraestructura, el alcalde Fernando Mazuera
adelanto la construcción de los puentes de la avenida veintiséis, así como la
ampliación de la carrera Décima.
3(Contraloria, 2012)
18
En el gobierno del general Gustavo Rojas Pinilla, se contrató el Metro mediante
concesión con una firma japonesa, sin embargo, los gobiernos del Frente
Nacional desecharon la propuesta. Otras obras importantes adelantadas por el
régimen militar fueron: la construcción de la autopista Norte, la inauguración del
Aeropuerto Internacional de El Dorado, en reemplazo del Aeropuerto
Internacional de Techo, reconstrucción de la avenida Veintiséis, que uniría el
aeropuerto con el Centro Internacional.
En 1984 se concluye la avenida Circunvalar, que ayudó a descongestionar el
problema vial que se estaba acrecentando y conllevo a incrementar la
población en esta franja de la ciudad.
Para 1993 la ciudad superó los cinco millones de habitantes y en 1996 su área
urbana cubría una extensión de 29.308 hectáreas. Tres años más tarde, esa
área se incrementaría hasta llegar a las 30.401 hectáreas. A finales del siglo
XX (1998), se inició la construcción del sistema masivo de transporte
denominado Transmilenio, tipo BRT (autobús de tránsito rápido por sus siglas
en inglés), y comenzó a rodar en diciembre de 2000 por la troncal de la
Caracas hasta la Avenida sexta y la calle 80, como parte de la Fase I,
posteriormente se prolongó, por el norte hasta el portal de la calle 170 y por el
sur hasta el portal de Usme. Desdé entonces se han incorporado varias
troncales al sistema de transporte.(Contraloria, 2012)
Actualmente se buscan distintas alternativas para afrontar el ya colapsado
sistema de tránsito en Bogotá la movilidad para el cual tenemos el proyecto de
Sistema Integrado de Transporte Público –SITP, donde se pretende unificar el
trasporte y dejar de lado el clásico pero obsoleto sistema de autobuses. Se
evidencia que la administración distrital se preocupa por el transporte masivo,
que es donde puede estar parte de la solución de la movilidad en Bogotá con la
propuesta del sistema masivo metro y el tren ligero.
19
5.2 MARCO TÉORICO
La infraestructura vial es un factor fundamental para el impulso y desarrollo de
un territorio, ya que permite el tránsito y transporte de diferentes tipos de
elementos, como lo son las materias primas, el comercio, los materiales,
personas, como también el ingreso de alimentos desde zonas agrícolas a
centros urbanos entre muchos otros usos. Todo ello tiene implicaciones en la
economía, bienestar y calidad de vida de la población.
5.2.1 CONCEPTO DE CARRETERA
Según James Cárdenas en su libro Diseño Geométrico de Carreteras 2008,
una carretera es una infraestructura de transporte especialmente
acondicionada dentro de toda una faja de terreno denominada derecho de vía,
con el propósito de permitir la circulación de vehículos de manera continua en
el espacio y en el tiempo, con niveles adecuados de seguridad y comodidad.
En el proyecto integral de una carretera, el diseño geométrico es la parte más
importante ya que a través de él se establece su configuración geométrica
tridimensional, con el propósito de que la vía sea funcional, segura, cómoda,
estética, económica y compatible con el medio ambiente.
Una vía será funcional de acuerdo a su tipo, características geométricas y
volúmenes de tránsito, de tal manera que ofrezca una adecuada movilidad a
través de una suficiente velocidad de operación.
La geometría de la vía tendrá como premisa básica la de ser segura, a través
de un diseño simple y uniforme, la víaserácómoda en la medida en que se
disminuyan las aceleraciones de los vehículos y sus variaciones, lo cual se
lograra ajustando las curvaturas de la geometría y sus transiciones a las
velocidades de operación por las que optan los conductores a lo largo de los
tramos rectos.
La víaseráestética al adaptarla al paisaje, permitiendo generar visuales
agradables a las perspectivas cambiantes, produciendo en el conductor un
recorrido fácil.
20
La víaseráeconómica, cuando cumpliendo con los demás objetivos, ofrece el
menor costo posible tanto en su construcción, como en su mantenimiento.
Finalmente, la víadeberá ser compatible con el medio ambiente, adaptándola a
la topografía natural, a los usos del suelo, y el valor de la tierra, y procurando
mitigar o minimizar los impactos ambientales.(Grisales, 2002, pág. 3)
5.2.2 CLASIFICACION DE LAS CARRETERAS
5.2.2.1 Según su funcionalidad
Determinada según la necesidad operacional de la carretera o de los intereses
dela nación en diferentes niveles:
Primarias Troncales y accesos a capitales de departamentos, tienen como función
principal integrar zonas principales de producción y consumo, además de
conexión con los demás países. Deben estar pavimentadas.
Secundarias Se denominan vías secundarias aquellas que unen cabeceras municipales y
conectan carreteras primarias, estas puede estar pavimentadas o en afirmado.
Terciarias Son llamadas vías terciaras aquellas que conectan cabeceras municipales y
sus veredas, además estas últimas entre sí. Deben funcionar en afirmado, o
pavimentadas cumpliendo condiciones geométricas de vías secundarias.4
5.2.2.2 Según el tipo de terreno
Determinada por la topografía predominante en el tramo en estudio, es decir
que a lo largo del proyecto pueden presentarse tramos en diferentes tipos de
terreno.
4(Grisales, 2002)
21
Terreno plano Tiene pendientes transversales al eje de la vía menores de cinco grados (5°).
Exige el mínimo movimiento de tierras durante la construcción por lo que no
presenta dificultad ni en su trazado ni en su ejecución. Por lo general sus
pendientes longitudinales son menores de tres por ciento (3%).
Estas carreteras permiten a los vehículos pesados mantener aproximadamente
la misma velocidad que la de los vehículos livianos.
Terreno ondulado
Tiene pendientes transversales al eje de la vía de entre seis y trece grados (6° -
13°). Requiere moderado movimiento de tierras durante la construcción, lo que
permite alineamientos más o menos rectos, sin mayores dificultades en el
trazado y en la ejecución. Sus pendientes longitudinales se encuentran entre
tres y seis por ciento (3% - 6%).
Estas carreteras se conciben como la combinación de alineamientos horizontal
y vertical que obliga a los vehículos pesados a reducir sus velocidades
significativamente por debajo de las de los vehículos livianos, sin que esto los
lleve a operar a velocidades sostenidas en rampa por tiempo continuo.
Terreno montañoso Tiene pendientes transversales al eje de la vía entre trece y cuarenta grados
(13° - 40°). Normalmente requiere grandes movimientos de tierra durante la
construcción, razón por la cual presenta dificultades en el trazado y en la
ejecución. Sus pendientes longitudinales representativas se encuentran entre
seis y ocho por ciento (6% - 8%).
Estas carreteras se definen como la combinación de alineamientos horizontal y
vertical que obliga a los vehículos pesados a operar a velocidades sostenidas
en rampa durante distancias considerables y en ocasiones frecuentes.
22
Terreno escarpado
Tiene pendientes transversales al eje de las vías usualmente superiores a
cuarenta grados (40 °). Exigen el máximo movimiento de tierras durante la
construcción, lo que genera grandes dificultades en el trazado y en la
ejecución. Generalmente sus pendientes longitudinales son superiores a ocho
por ciento (8%).
Estas se definen como la combinación de alineamientos horizontal y vertical
que obliga a los vehículos pesados a circular a menores velocidades
sostenidas en rampa que en aquellas a las que operan en terreno montañoso,
para distancias significativas y en oportunidades frecuentes.5
5.2.2.3 SEGUN SU COMPETENCIA
Carreteras nacionales
Son aquellas a cargo del Instituto Nacional de Vías.
Carreteras departamentales
Son aquellas de propiedad de los departamentos. Forman la red secundaria de
carreteras.
Carreteras veredales o vecinales
Son aquellas vías a cargo del Fondo Nacional de Caminos Vecinales, forman la
red terciaria de carreteras.
Carreteras distritales y municipales
Son aquellas vías urbanas y/o suburbanas y rurales a cargo del distrito o
municipio.(Grisales, 2002).
5(INVIAS, 2008)
23
5.2.2.4 SEGUN SUS CARACTERISTICAS
Autopistas
Es una vía de calzadas separadas, cada una con dos o más carriles, con
control total de accesos. Las entradas y salidas de la autopista se realizan
únicamente a través de intersecciones a desnivel comúnmente llamados
distribuidores.
Carreteras Multicarriles
Son carreteras divididas o no, con dos o más carriles por sentido, con control
parcial de accesos. Las entradas y salidas se realizan a través de
intersecciones de nivel y a desnivel.
Carreteras de dos carriles
Consta de una sola calzada de dos carriles, uno por cada sentido de
circulación, con intersecciones a nivel y acceso directo desde sus márgenes.6
5.2.3 CARACTERÍSTICAS DEL DISEÑO VIAL
Un diseño geométrico vial está regido por ciertos factores básicos que
pretenden adecuar, según sea la necesidad dela localización pre dispuesta del
diseño, acarrear modificaciones en algunos parámetros del diseño
geométrico para propiciar aspectos de comodidad, seguridad y garantizando la
continuidad en el tiempo y en el espacio del diseño dispuesto.
5.2.3.1 FACTORES OPERACIONALES
Información necesaria para evaluar la demanda y oferta requerida de tránsito
con el fin de evaluar el volumen esperado, estimando la rentabilidad de la vía,
a partir de información de tránsito por aforos, constituido por datos en horas
del día, por el tiempo destinado para el estudio con clasificación de los
vehículos, según su clase en las zonas pre-establecidas para dicho estudio.
6(Grisales, 2002)
24
5.2.3.2 FACTORES FÍSICOS
5.2.3.2.1 TOPOGRAFÍA
La topografía es un factor muy importante para seleccionar el nuevo diseño,
establece las posibles alternativas o rutas entre los puntos de inicio (BOP) y de
fin (EOP) del trazado. El Ministerio de transporte cataloga los diferentes
terrenos, en cuatro tipos, según sus pendientes transversales y longitudinales y
según sus movimientos y explanación de tierras.
Tipo de
Terreno
Pendientes
Transversales
Pendientes
Longitudinales
Movimiento
de
Tierras
Terreno plano < 5% <3% Mínimo
Terreno
Ondulado
6-12% 3-6% Moderado
Terreno
Montañoso
13-40% 6-8% Alto
Terreno
Escarpado
>= 60% >8% Máximo
Tabla 1 Tipo de Terreno
Fuente: Instituto nacional de vías. Manual de Diseño Geométrico para Carreteras. Bogotá 2008
5.2.3.2.2 GEOLOGÍA
Información necesaria, según la estabilidad de la zona, zonas de fallas y
estabilidad de las laderas circundante, donde posiblemente este localizado el
diseño vial.
5.2.3.2.3 HIDROLOGÍA
Estudios que nos enseñan información básica, sobre las redes de drenaje
natural, que atraviesa o se encuentran circundantes a la zona del proyecto, que
25
se tienen presenten con el fin de que su cauce, no afecta estructuras de
estabilización propias del diseño.7
5.2.3.3 FACTORES HUMANOS Y AMBIENTALES
Son factores que reflejan el uso del suelo al que ha sido propuesto. Es
indispensable tener presente (georreferenciados) grupos sociales y entornos
naturales, por los cuales se pretende establecer el diseño geométrico vial, con
la finalidad de no alterar zonas de reservas sin alguna necesidad.
5.2.3.4 COMODIDAD
Elementos necesarios que presentar bienestar y confort al usuario en su
vehículo automotor mientras recorre el trazado, donde se evidencia un viaje de
forma gradual y suave en todo el recorrido.
5.2.3.5 SEGURIDAD
La seguridad es el factor primordial al momento de viajar, su gran objetivos, es
evitar accidentes cuya causa sea correspondida a la vía, se consigue seguridad
vial según algunos parámetros propuestos en el diseño vial.
5.2.3.6 VELOCIDAD
La velocidad es un factor básico para el diseño geométrico vial, garantiza la
seguridad en el trazado, definiendo características geométricas de los
elementos del diseño, relacionando: el tipo de terreno y el tipo de carretera que
se desee trazar para obtener un rango de selección de la velocidad de diseño.7
7(INVIAS, 2008)
26
Tabla 2 Clasificación de las carreteras según la velocidad de diseño
Fuente: Instituto nacional de vías. Manual de Diseño Geométrico para Carreteras. Bogotá 2008
5.2.3.7 CAPACIDAD
Las carreteras deben ofrecer una capacidad de demanda proyectada en
volumen futuro de tránsito de manera cómoda, segura y efectiva.
Se define la capacidad de una vía como el máximo número de vehículos que
pueden pasar por un punto o sección de una carretera durante un tiempo dado,
bajo las condiciones prevalecientes de la infraestructura, el tránsito y los
dispositivos de control.8
5.2.3.8 VISIBILIDAD
Condición que debe ofrecer el proyecto de una carretera al conductor de un
vehículo de poder ver hacia delante la distancia suficiente para realizar una
circulación segura y eficiente.9
5.2.4 ALINEAMIENTO HORIZONTAL
Según él (INVIAS, 2008):"El alineamiento horizontal corresponde a una
sucesión de líneas rectas que van dando dirección, por medio de curvas
8(CARDENAS, 2007) 9(INVIAS, 2008)
27
circulares o curvas de transición variable para permitir una transición cómoda y
segura del trazado."
5.2.4.1 CURVAS CIRCULARES
Este es un elemento de curvatura rígida sobre el diseño geométrico, usado
para empalmar dos elementos rectos perpendiculares, la curvatura es
inversamente proporcional a su radio. En sentido de dirección una curva
circular puede ser de derecha o de izquierda.10
Ilustración 2 Curva Circular Simple
Fuente: Instituto nacional de vías. Manual de Diseño Geométrico para Carreteras. Bogotá 2008
Se recomienda utilizar las curvas circulares simples únicamente cuando los
ángulos de deflexión sean inferiores a 6º.
5.2.4.2 CURVAS CIRCULARES COMPUESTAS
Son otro tipo de curvas circulares, están conformadas por dos o más radios de
diferente o igual magnitud, sin que exista entretangencia entre los segmentos
circulares. Son elementos que ya no están permitidos en la normatividad, su
10(INVIAS, 2008)
28
uso se restringe al diseño de intersecciones viales y una que otra vez en vías
de tercer orden.11
Ilustración 3Curva Circular Compuesta
Fuente: Diseño Geométrico de Carreteras, Cárdenas Grisales. Bogotá 2002
5.2.4.3 CURVA DE TRANSICIÓN (ESPIRAL - CIRCULO - ESPIRAL)
Estas están diseñadas de tal manera que el usuario maniobre de mejor manera
sobre el trazado, haciendo una transición gradual del elemento recto a uno
curvo, suavizando la acción de la fuerza centrífuga a través de este sector, esto
evita la conducción sobre carriles adyacentes, lo cual disminuye el riesgo de
accidentalidad.12
La curva de transición, presenta un recorrido gradual entre un tramo de sección
de radio infinito a una sección de radio finito, permitiendo una implementación
de peralte sobre la curva, estableciendo comodidad y seguridad.
11(GONZÁLEZ VERGARA, C, 2012 Apuntes de clase de Diseño Geometrico de Vias, Universidad Distrital Francisco
José de Caldas)
29
Ilustración 4 Curva Espiral de Transición (Espiral-Circulo-Espiral)
Fuente: Instituto nacional de vías. Manual de Diseño Geométrico para Carreteras. Bogotá 2008
5.2.4.4 CURVA DE TRANSICIÓN (ESPIRAL - ESPIRAL)
Corresponde al empalme de dos alineamientos rectos mediante dos ramas de
espiral con un radio único en el centro, pero sin tramo circular (ΔC = 0 y LC = 0).
Puede ser un empalme espiralizado simétrico o asimétrico, es decir los
parámetros de las espirales pueden ser iguales o diferentes.
Este tipo de empalme está limitado a casos en que la deflexión total (Δ) no
exceda de veinte grados (20°). Además, el ángulo θe de cada una de las
espirales estará limitado a un valor máximo de diez grados (10°) y prefiriendo
utilizar el empalme espiral – espiral simétrico al asimétrico.12
12(INVIAS, 2008)
30
Ilustración 5 Curva Espiral de Transición (Espiral-Espiral)
Fuente: Diseño Geométrico de Carreteras, Cárdenas Grisales. Bogotá 2008
5.2.5 ALINEAMIENTO VERTICAL
Para la elaboración del alineamiento vertical, se requiere la proyección del eje
horizontal, sobre elementos rectos llamados tangentes, estos se interceptan
formando puntos llamados PIV, los cuales generan curvas para permitir el
cambio de dirección en pendiente entre elementos rectos.13
5.2.5.1 CURVAS VERTICALES
Las curvas verticales son arcos de parábolas con el fin de que no existan
cambios bruscos en la pendiente para mantener la seguridad y comodidad del
usuario.
Las curvas verticales, según su orientación puede ser convexas y cóncavas,
según la pendiente de los alineamientos verticales de entrada y de salida; pero
13(Grisales, 2002)
31
también pueden ser simétricos y asimétricos, según la distribución de su
longitud entre los alineamientos de entrada y salida. El diseño de las curvas
asimétricas no es recurrente, solo se da por condiciones de geométrica que no
es posible diseñar una curva vertical simétrica. 14
Ilustración 6. Curva vertical
Fuente: Instituto nacional de vías. Manual de Diseño Geométrico para Carreteras. Bogotá 2008
5.2.6 PERALTE
El peralte por definición es la inclinación transversal de la plataforma en los
tramos en curva a lo largo de un alineamiento horizontal.15
Según la AASHTO, recomienda que para vías urbanas en zonas industriales es
adecuado el uso de un peralte máximo del 4% que facilitara la operación y la
transición adecuada de las curvas a lo largo del alineamiento.16
5.2.7 SOBREANCHO
Según el manual de diseño geométrico (INVIAS, 2008), el concepto de
sobreancho dicta lo siguiente "En curvas de radio reducido, según sea el tipo
de vehículos comerciales que circulan habitualmente por la carretera, se debe
ensanchar la calzada con el objeto de asegurar espacios libres adecuados
entre los vehículos que se cruzan en calzadas bidireccionales o que se
14(Grisales, 2002) 15(Piñella) 16(Transportation, 2012)
32
adelantan en calzadas unidireccionales, y entre el vehículo y el borde de la
calzada"17.
5.2.7.1 SOBREANCHO PARA VEHICULOS ARTICULADOS
Los valores de los parámetros indicados para este tipo de vehículos se encuentran
en la tabla siguiente, conformado por una unidad tractora y semirremolque. Las
dimensiones ilustradas corresponden a las requeridas para el cálculo del
sobreancho.
Ilustración 7 Dimensiones para el cálculo del sobreancho requerido por el vehículo articulado representativo del parque automotor colombiano
Fuente: Instituto nacional de vías. Manual de Diseño Geométrico para Carreteras. Bogotá 2008
Las formulas usadas para la obtención del sobreancho se presentan en la
siguiente tabla:
17(INVIAS, 2008)
33
Tabla 3 Formulas para cálculo de sobreancho.
Fuente: Elaboración propia
5.2.8 TRÁNSITO
Con el fin de determinar parámetros de diseño esenciales para el proyecto,
como lo son la cantidad de carriles por calzada además del nivel de servicio
que prestara la autopista. Se debe realizar un estudio de volúmenes de tránsito
y la composición vehicular que circulan en puntos estratégicos de este trayecto,
estos volúmenes deben ser discriminados por día, hora y cuarto de hora.
5.2.8.1 VOLUMEN
Según (Vargas, Rincon, & Gonzales, 2012) el volumen es: "la medida básica de
la ingeniería de tránsito, y se define como la cantidad de vehículos o personas
que pasan por un punto o sección de una infraestructura en una unidad de
tiempo."
También es denominado aforos o conteos, y se pueden realizar en cualquier
tipo de vía, y en cualquier unidad de tiempo.
Al realizar un proyecto vial, la sección de sus elementos depende
fundamentalmente del volumen de tránsito que lo utilizará, de su variación, tasa
de crecimiento y composición.
34
Los errores o aciertos en su estimación definirán el correcto o inadecuado
funcionamiento del proyecto realizado.
Los estudios de tránsito se realizan con el propósito de obtener información
relacionada con el movimiento de vehículos o personas sobre puntos o
secciones específicas dentro de un sistema vial. Estos datos se expresan con
respecto al tiempo.18
5.2.8.1.1 VOLÚMENES ABSOLUTOS O TOTALES
Dependiendo del tiempo de estudio, el volumen total se puede clasificar en:
Tránsito anual (TA): es el número total de vehículos que pasan durante
un año por una sección transversal de una vía.
Tránsito semanal (TS): es el número total de vehículos que pasan
durante una semana por una sección transversal de una vía.
Tránsito diario (TD): es el número total de vehículos que pasan durante
un día por una sección transversal de una vía.
Tránsito horario (TH): es el número total de vehículos que pasan durante
una hora.
Tránsito de flujo (q): es el número total de vehículos que pasan durante
un periodo inferior a una hora, expresado en vehículos por hora.
5.2.8.1.2 VOLÚMENES DE TRÁNSITO PROMEDIO DIARIO (TPD) Y
VOLÚMENES DE TRÁNSITO HORARIO
Como se describe en el libro ingeniería de tránsito conceptos básicos (Vargas,
Rincon, & Gonzales, 2012), "El TPD es el número de vehículos o personas que
pasan durante un periodo dado, en días completos, dividido entre el número de
días del periodo. Se expresa en vehículos por día, entre los cuales se pueden
describir:"
Tránsito promedio diario anual (TPDA): es el valor promedio de
volúmenes de tránsito que transitan en 24 horas durante el año.
18(Vargas, Rincon, & Gonzales, 2012)
35
Tránsito promedio diario semanal (TPDS): es el valor promedio del
tránsito diario resultante del tránsito semanal.
Volumen horario máximo anual (VHMA): máximo volumen horario que
pasa en una sección de carril o una calzada durante un año específico.
Volumen horario de máxima demanda (VHMD): máximo número de
vehículos que transitan por una sección de carril o calzada durante 60
minutos consecutivos.
Volumen horario de proyecto (VHP): volumen de tránsito horario que se
utiliza para determinar las características geométricas de la vía.19
5.2.8.1.3 USO DE LOS VOLÚMENES DE TRÁNSITO
Según (CARDENAS, 2007) la información obtenida de los volúmenes de
tránsito se pueden aplicar en los siguientes campos.
Planeamiento
Proyectos
Ingeniería de tránsito y seguridad
Investigación
Usos comerciales y de recreación.9
5.2.8.2 CLASIFICACIÓN DE LOS CONTEOS
Los conteos vehiculares se pueden clasificar de la siguiente manera:
Conteos direccionales: se toman los volúmenes clasificándolos de
acuerdo con la dirección y el sentido de flujo vehicular.
Conteos de clasificación: se clasifican los vehículos por tipo, numero de
ejes, peso y dimensiones.
Conteos en intersecciones: se clasifican los volúmenes de vehículos por
tipo de movimiento y por tipo de vehículo.
19(Vargas, Rincon, & Gonzales, 2012)
36
Conteo en cordones: se realiza alrededor del perímetro de una zona,
cuyo objeto es conocer en el tiempo la cantidad de vehículos que entran
y salen.
Conteos en barrera o pantalla: son aquellos que se realizan en los
cruces de vías con barreras naturales o artificiales.
Conteos de ocupación vehicular: se realizan para determinar la cantidad
promedio de pasajeros que circulan en diferentes tipos de vehículos.
5.2.8.2.1 MÉTODOS DE CONTEO
Existen dos métodos básicos de conteo:
Mecánicos: son aquellos que utilizan dispositivos mecánicos para la
obtención de conteos vehiculares.
Manuales: es realizado por personal en campo, esto permite tomar
ciertas características adicionales sobre la sección transversal en
estudio, entre las que se encuentran: clasificación vehicular,
movimientos direccionales, número de carriles, longitud de calzada,
señalización, entre otros.20
5.2.8.2.2 PERIODOS DE CONTEO
Este no debe comprender condiciones especiales, a menos que se desee
estudiar esta situación en específico. Los periodos más usados son:
Conteos de fin de semana: comprendido entre la tarde del viernes, y la
madrugada del lunes.
Conteo 24 horas: comprende cualquier periodo de 24 horas con
excepción de tarde de viernes y mañana de lunes.
Conteo de 7 días: se realizan conteo de 24 horas por siete días
normales consecutivos.
Conteos de 3 días: comprende conteos de 24 horas por 3 días
consecutivos, preferiblemente de martes a jueves.
20(Vargas, Rincon, & Gonzales, 2012)
37
Conteos de 16 horas: se realizan usualmente de 6 de la mañana a 10 de
la noche.
Conteos de 12 horas: se hacen comúnmente de 7 am a 7 pm.
Conteos en periodos pico: realizados en periodos de máxima demanda.
Conteos de periodos largos: aquellos que usan equipos mecánicos de
forma permanente.
5.2.8.2.3 CODIFICACIÓN DE LOS MOVIMIENTOS
Con el fin de tener una estandarización de los movimientos, se representa de
manera esquemática los movimientos que se presentan en la siguiente
ilustración.
Ilustración 8 Movimientos de tránsito
Fuente: Camargo (2005)
Acceso Norte
Acceso Sur
Acceso Este
Acceso Oeste
1
23
45
6
7 8
9(1)
9(2)
9(3)
9(4)N
10(4)10(3)
10(2)
10(1)
Acceso Norte
Acceso Sur
Acceso Este
Acceso Oeste
1
23
45
6
7 8
9(1)
9(2)
9(3)
9(4)N
10(4)10(3)
10(2)
10(1)
38
ACCES
O MOVIMIENTO CÓDIGO
Norte Directo 1
Giro a izquierda 5
Giro a derecha 9(1)
Giro en U 10(1)
Sur Directo 2
Giro a izquierda 6
Giro a derecha 9(2)
Giro en U 10(2)
Oeste Directo 3
Giro a izquierda 7
Giro a derecha 9(3)
Giro en U 10(3)
Este Directo 4
Giro a izquierda 8
Giro a derecha 9(4)
Giro en U 10(4)
Tabla 4 Codificación de movimientos vehiculares en intersecciones
Fuente: Ingeniería de tránsito conceptos básicos 2012
5.2.8.2.4 COMPOSICIÓN VEHICULAR
La clasificación de los vehículos esta agrupada y se define de la siguiente
manera:
39
Autos: corresponde a vehículos livianos de cuatro ruedas.
Buses: buses, busetones y busetas.
Camiones: vehículos de carga de más de cuatro ruedas y se clasifican
según el número de ejes:
o Camión C2, dos ejes.
o Camión C3, tres ejes.
o Camión C4, cuatro ejes.
o Camión C5, cinco ejes.
o Camión >C5, de más de cinco ejes.
Para ilustrar mejor esta clasificación se presenta la siguiente imagen:
Ilustración 9 Clasificación de los vehículos en Colombia
Fuente: Documento web del ingeniero Fernando Sánchez Sabogal "Caracterización del Tránsito"
5.2.8.3 VELOCIDAD
Es un parámetro que según (Wilson Ernesto Vargas, 2012)se usa
generalmente para evaluar la calidad del servicio que está prestando la vía a
los usuarios, especialmente en el entorno urbano. Este parámetro tiene la
ventaja que se observa directamente a diferencia de los otros parámetros
relacionados con el volumen, también se puede evaluar en términos
monetarios si se tiene el concepto del tiempo es oro.
40
Comúnmente, la velocidad se mide en un punto o sección transversal de una
vía determinando la rapidez que llevan los vehículos en ese punto. El tiempo de
recorrido se realiza en tramos de vía con longitudes definidas con el fin de
conocer la calidad del servicio que presenta en sus variaciones o a lo largo de
ellas.
5.2.8.3.1 DEFINICIONES
Conceptos básicos que se manejan con relación a la velocidad que permiten
establecer ciertas diferencias y claridad sobre ellas como también a qué hacen
referencia.
Velocidad: es la relación que existe entre recorrido y el tiempo que tarda
en recorrerlo, se expresa normalmente en Km/h.
Velocidad puntual: esta velocidad asociada a un vehículo está
determinada cuando pasa por un punto específico.
Velocidad instantánea: velocidad del vehículo en un instante específico,
teóricamente se da en un tiempo ínfimo.
Velocidad media temporal: este parámetro se calcula mediante la media
aritmética de velocidades individuales de vehículos en un punto de la vía
durante un tiempo definido.
Velocidad media espacial: a diferencia de la anterior se analiza a lo largo
de un tramo. Con respecto a un vehículo, es la relación entre longitud,
tramo y el tiempo de marcha del vehículo. Se calcula en la proporción de
la longitud de tramo entre el promedio de tiempos de marcha o del
recorrido del número de vehículos observados.
Velocidad de recorrido: resultado de dividir el espacio recorrido por un
vehículo sobre el tiempo que demora en recorrer dicho espacio,
incluyendo intervalos de parada.
Velocidad de marcha: asociación entre espacio andado de un vehículo y
el tiempo que tardo en recorrer dicho espacio, salvo que mientras esta
en movimiento.
41
Velocidad flujo libre: Velocidad teórica de tránsito cuando la densidad de
tráfico es cero; también conocida como la velocidad media de vehículos
donde su marcha no está impedida por interacción vehicular ni por
controles de tránsito.
Velocidad de operación: para el diseño geométrico de calles y
carreteras, la velocidad de operación de un elemento geométrico, es la
velocidad segura y cómoda en la que un vehículo circularía a través de
él, sin tener relación la intensidad de tránsito, clima, tomando así la
velocidad en función de las características físicas de la vía y su entorno.
Hace referencia al percentil 85 de las velocidades.
Velocidad de diseño: velocidad guía que permite definir características
geométricas de los elementos del trazado en condiciones cómodas y
seguras.
Tiempo de detención: tiempo en el cual un vehículo se encuentra
detenido exceptuando el gastado en frenar y acelerar.
Tiempo de marcha: periodo en que un vehículo se encuentra
transitando.
Tiempo de recorrido: es el tiempo que pasa mientras un vehículo
recorre una distancia determinada teniendo en cuenta paradas no
programadas.
Demora: tiempo de recorrido que se agrega relacionado a las
reducciones de velocidad o anormalidades del tránsito.
Demora por detección: tiempo añadido asociado a la detención del
vehículo, incluye el tiempo medio de detención, aceleración, y
deceleración.
5.2.8.4 ESTUDIO DE VELOCIDAD PUNTUAL
Según (Wilson Ernesto Vargas, 2012, págs. 90,91)
Estos estudios se realizan en vías de circulación continua, en donde la
regulación del tránsito usualmente no restringe la velocidad de los
vehículos. Aunque en vías de circulación discontinua funcionan para el
42
conocimiento de parámetros como velocidad a flujo libre y velocidad de
acercamiento a intersecciones.
Las aplicaciones de este método de estudio son las siguientes:
Cálculos para el diseño vial.
Determinación del valor de variables para la regulación del tránsito.
Análisis de capacidad vial y nivel de servicio.
Evaluaciones sobre seguridad vial.
Estimación de tendencias de velocidades.
Determinación de la efectividad de medidas para mejorar la circulación
del tránsito.
Estos estudios se deben realizar teniendo en cuenta algunos factores, como lo
son la población de conductores, enfocándose en aquellos que circulan en
horas valle, los puntos de estudio deben estar ubicados de tal manera que no
se vea afectada su velocidad por obstáculos o regulación del tránsito, y hacer
dicho estudio en condiciones climáticas adecuadas a menos que se busque el
análisis de la vía en situaciones adversas.
5.2.8.4.1 TAMAÑO MINIMO DE LA MUESTRA
Para realizar el estudio de velocidad se debe aclarar que es imposible tener en
cuenta la población total sobre un tramo especifico, por lo tanto, se establece
un grupo representativo de esta población llamado muestra. Para hallar la
muestra se deben usar métodos estadísticos, especialmente promedio,
desviación estándar y varianza, el error que se pueda presentar en la velocidad
representativa, y los procedimientos elaborados están directamente
relacionado con la cantidad de población muestreada. 21
5.2.9 CAPACIDAD
La capacidad de una infraestructura de transporte refleja su facultad para
acomodar un flujo de vehículos o personas. Es una medida de la oferta de
21(Wilson Ernesto Vargas et al, 2012)
43
transporte. Así, al interactuar la oferta con la demanda se tendrán unas
condiciones que definen la calidad del flujo; esto es, el nivel deservicio.
Las evaluaciones de la capacidad y el nivel de servicio (NS) son necesarios
para la toma de decisiones y acciones en la ingeniería de tránsito y
planteamiento de transporte.22
5.2.10 NIVEL DE SERVICIO
De acuerdo al concepto brindado por el documento de capacidad y nivel de
servicio de la infraestructura vial (Universidad Pedagogica y Tecnologica de
Colombia, 2007) acerca de nivel de servicio, se entiende como método para
evaluar la calidad del flujo. Es “una medida cualitativa que descubre las
condiciones de operación de un flujo de vehículos y/o personas, y de su
percepción por los conductores o pasajeros”.
Estas condiciones se describen en términos de factores como la velocidad y el
tiempo de recorrido, la libertad de maniobra, las interrupciones a la circulación,
la comodidad, las conveniencias y la seguridad vial.
Para cada tipo de infraestructura se definen 6 niveles de servicio, para los
cuales se disponen de procedimientos de análisis, se les otorga una letra
desde la A hasta la F siendo el nivel de servicio(NS) A el que representa las
mejores condiciones operativas, y el NS F, las peores.
Las condiciones de operación de estos niveles, para sistemas de flujo
ininterrumpido son las siguientes:
Nivel De Servicio A
Circulación a flujo libre. Los usuarios, están virtualmenteexentos de los efectos
de la presencia de otros en la circulación. Conducen con libertad para
seleccionar velocidades deseadas y maniobrar dentro de la vía.Elnivel general
de comodidad y conveniencia ofrecido por la circulación al conductor, pasajero
o peatón, es excelente.
22(Universidad Pedagogica y Tecnologica de Colombia, 2007)
44
Nivel De Servicio B
De flujo estable, aunque se empiezan a observar otros vehículos integrantesde
la circulación. La libertad con que conducen y maniobran los conductores sigue
relativamente inafectada, aunque disminuye un poco con relación a la del nivel
deservicio A. El nivel de comodidad y conveniencia es algo inferior a los del
nivel de servicio A, ya que se evidencia la presencia de vehículos adicionales
sobre la vía que influyen en el comportamiento individual de cada uno.
Nivel De Servicio C
Marca el comienzo del dominio en el que la operación de los usuarios
individuales se ve afectada de forma significativa por las interacciones con los
otros usuarios, hace parte de flujo de rango estable. La selección de velocidad
y la libertad de maniobra están restringidas por la presencia de otros. El nivel
de comodidad y conveniencia desciende sensiblemente.
Nivel De Servicio D
Representa una circulación de densidad elevada, aunque estable. La velocidad
y libertad de maniobra quedan fuertemente limitadas, y el conductor o peatón
experimenta un nivel general de comodidad bajo. Las variaciones relativas al
flujo ocasionan problemas de funcionamiento.
Nivel De Servicio E
Corresponde al funcionamiento cerca o igual al límite de su capacidad. La
velocidad de todos está reducida a un valor bajo y uniforme. La libertad de
maniobra para transitar es sumamente difícil, y se consigue forzando a un
vehículo o peatón a “ceder el paso”. Los niveles de comodidad son
ampliamente bajos, siendo muy elevada la frustración de los conductores o
peatones. La circulación es generalmente inestable, debido a que los pequeños
aumentos del flujo producen colapsos.
45
Nivel De Servicio F
Estas presentan condiciones de flujo forzado. Esta situación se produce
cuando la cantidad de tránsito que se acerca a un punto o calzada, sobrepasa
el límite de la capacidad que puede pasar por él. En estos lugares se forman
colas, donde la operación se observa generalmente la existencia de ondas de
parada y arranque, y son fuertemente inestables.23
Para el sector siete, donde se encuentran dos tramos de diferente velocidad de
diseño y por tanto características de tránsito, se pretende alcanzar un nivel de
servicio similar al de una autopista que ofrezca un servicio tipo B.
5.2.11 HCM (HIGH CAPACITY MANUAL)
El HCM es un documento norteamericano que contiene diferentes
metodologías a partir de modelos analíticos que se han registrado
empíricamente, no obstante se debe calibrar ciertos parámetros para que se
adapten a las condiciones del lugar donde se vaya a aplicar debido a que
puede presentar resultados erróneos gracias a su naturaleza empírica.24
Las aplicaciones más comunes derivadas del manual son las siguientes:
Análisis de operación: su finalidad es conocer ciertos parámetros de la
vía relacionado al nivel de servicio, teniendo como base información
actual de la misma.
Diseño o proyecto: el manual puede definir datos asociados con el
diseño de la vía o parte de ella, tal como el número de carriles o la
velocidad de funcionamiento para el año que se proyecta, garantizando
la utilidad por un periodo de tiempo definido.
Planeación: el manual ofrece un método de planeación vial para el caso
en que no se conozcan todos los detalles necesarios o se tienen meros
estimativos, facilitando los procesos convencionales para análisis de
23(Universidad Pedagogica y Tecnologica de Colombia, 2007) 24(Vargas, Rincon, & Gonzales, 2012)
46
circulación preliminares, teniendo en cuenta especialmente el factor hora
pico para hallar volúmenes de máxima demanda.
5.2.11.1 ESTIMACIÓN DE LA CAPACIDAD
La estimación de la capacidad de servicio de una vía se establece realizando
una comparación de volúmenes de tránsito máximos en vías que presenten
estados ideales, siempre y cuando se asemejen a la vía en estudio, sin
asignarle el valor máximo, sino el más razonable para dicha vía según
expertos. Estos valores de capacidad han venido aumentando, por ello en el
manual HCM del año 2000, se establece en condiciones ideales:
Autopista de cuatro carriles, 2200 autos por hora.
Autopista de seis carriles, 2300 autos por hora.
Carreteras de dos carriles, 3200 autos por hora.
5.2.11.2 ESTIMACIÓN DE NIVEL DE SERVICIO
El nivel de servicio estimado en el HCM depende del número de vehículos que
circulan en un carril o calzada cada 15 minutos, y presenta una categorización
desde el nivel A hasta el F. En la siguiente tabla se presentan los rangos de
densidad representativas para cada nivel de servicio.
Tabla 5 Niveles de servicio
Fuente: Ingeniería de tránsito conceptos básicos
5.2.11.3 VOLUMEN DE SERVICIO
El volumen de tránsito está definido como: “El máximo volumen horario de
personas o vehículos que razonablemente se pueda esperar pasen por un
Nivel de servicio (NS)Rango Densidad
(veh/km/carril)
A 0-7
B >7-11
C >11-16
D >16-22
E >22-28
F >28
47
punto o tramo uniforme de un carril o calzada durante un periodo de tiempo
dado (generalmente 15 minutos) en condiciones imperantes de vía, tránsito y
vehículos por hora o vehículos por hora y por carril”(Vargas, Rincon, &
Gonzales, 2012, pág. 291)
5.2.12 DISEÑO GEOMÉTRICO DE PUENTES
Existen casos para los cuales (INVIAS, 2008) recomienda el uso de estas
estructuras:
Cruce por cuerpos de agua en donde, debido a su caudal, no es viable diseños de obras de drenaje.
Empleo de intersecciones a desnivel.
Modificación de condiciones geométricas obligadas por la topografía en algunos tramos de la vía.
Inestabilidad geológica o geotécnica en puntos obligados de la carretera.
Según (INVIAS, 2008): "La estructura deberá cumplir lo estipulado en el
“Código Colombiano de Diseño Sísmico de Puentes”, además de las normas
adicionales a que haya lugar según el caso particular. En los casos donde la
alternativa del puente se deba al paso por cursos hídricos, se requerirá la
realización del estudio de socavación, para un período de retorno estipulado en
los Términos de Referencia establecidos por el contratante"
5.2.12.1 DISEÑO DE PLANTA
Se establecen ciertas condiciones que deben ser justificadas por el contratante,
y las cuales deben responder a los siguientes criterios:
El puente se debe encontrar dentro de un segmento recto del
alineamiento o un tramo de curvatura constante.
Se debe evitar proyectar puentes dentro del segmento espiral de una
curva.
48
Si la ubicación del puente está dentro de dos curvas continuas se debe
diseñar de la siguiente manera:
o Curvas circulares: la distancia entre el estribo y el inicio de la
curva debe ser igual o mayor a la longitud de transición (LT) del
peralte tanto en la curva de entrada como en la de salida.
o Curvas espirales: la distancia entre el estribo y el inicio de la
espiral de transición debe ser mayor o igual a la longitud de
aplanamiento (N) del peralte.
5.2.12.2 DISEÑO PERFIL
Así como para el diseño en planta, se establecen algunos criterios de diseño a
cumplir:
Procurar que la ubicación del puente esté dentro de un tramo de
pendiente continua.
En el caso que hayan curvas verticales adyacentes, la estructura se
debe desarrollar fuera de las mismas. Aunque se permite que los puntos
extremos de las curvas coincidan con los estribos del puente.25
5.2.12.3 SECCIÓN TRANSVERSAL
Según (INVIAS, 2008) los diseños deben cumplir con las siguientes
características:
En la zona de tránsito vehicular se debe mantener la sección típica que
corresponde a elementos de la corona en el tramo.
Cuando se incluyan zonas de circulación peatonal, se debe separar de
la zona de tránsito vehicular mediante barreras y hacia el exterior de la
estructura con barandas.
Si el puente hace parte de una carretera multicarril, se debe añadir un
separador para cada sentido.
Los valores mínimos para los elementos serán:
25(INVIAS, 2008)
49
o Carril: tres metros con cincuenta centímetros (3.50 m).
o Berma: un metro (1.00 m).
o Andenes: un metro (1.00 m).
o Ciclorrutas: dos metros (2.00 m). 26
6 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
Este proyecto se encuentra localizado entre la Avenida Boyacá con Calle 13 y
avanza hacían el oriente por esta última hasta encontrarse con la Avenida
Américas y continua por esta misma hasta la Calle 26 por la cual se busca
llegar a los cerros orientales por la avenida circunvalar donde finalmente
termina el trazado.
El trazado inicia la línea límite (Av. Calle 13) entre los barrios Interindustrial
hacia el costado sur y a Ciudad Hayuelos en su costado norte, a partir de la
cota 2565 m.s.n.m.se establece el origen del trazado a segundo nivel con las
coordenadas planas Norte: 106143.623 y Este: 94303.097 y termina en el
límite del barrio Las Aguas y el barrio Parque Nacional Oriental con las
coordenadas Norte: 100684.549 y Este: 101894.109 con cota 2682.447
m.s.n.m.
A continuación se presentan imágenes obtenidas a partir del sitio web del
SINUPOT (Sistema de Información de Norma Urbana y P.O.T.) de la secretaría
distrital de planeación de Bogotá, de una ubicación próxima a los puntos inicial
y final del trazado del proyecto vial.
26(INVIAS, 2008)
50
Ilustración 10 Ubicación BOP
Fuente: SINUPOT.sdp.gov.co
Ilustración 11 Ubicación EOP
Fuente: SINUPOT.sdp.gov.co
Atravesando zonas rurales en las localidades de Usaquén, Chapinero, Santafé
y La Candelaria; el tramo 1 del anillo vial tiene como puntos extremos: el barrio
Torca I, con sus dos ejes partiendo sobre la cota 2572 msnm., y culmina en el
barrio Parque Nacional Oriental donde el eje 1 parte a la altura de la cota 2720
msnm. Y el eje 2 a la altura de la cota 2730msnm. Respectivamente.
51
7 METODOLOGÍA
En la ejecución del proyecto de diseño geométrico vial a nivel de pre factibilidad
de una autopista a segundo nivel sobre el corredor de La calle 26, avenida las
Américas y la calle 13 desde la avenida circunvalar con calle 20 hasta la calle
13 con avenida Boyacá, se han planteado las siguientes etapas.
7.1 OBTENCIÓN DE INFORMACIÓN SECUNDARIA
Para la adquisición de información secundaria de estudios de tránsito,
planeación, políticas y documentos urbanísticos, entre otros que están
relacionados con la zona de influencia directa de la autopista, es necesario la
consulta en instituciones, entidades y administraciones distritales enfocadas en
mencionadas temáticas.
Entre las cuales se visitarán las siguientes:
7.1.1 INSTITUTO GEOGRÁFICO AGUSTÍN CODAZZI (IGAC)
Gracias al ente oficial encargado de la información cartografía nacional,
Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC), proporciono al proyecto del anillo
vial para Bogotá Sector 7, trece (13) planchas cartográficas en formato físico a
escala 1:2000 y mediante un scanner se obtendrán en medio digital, en un
formato que posibilite la realizar la digitalización en software en donde se
identifique la misma información de las cartografías físicas pero aptas para usar
en software de diseño y otros; por medio de gestión directiva del proyecto,
además dos (2) cartografías adicionales para complementar la información
requerida desde el sector de Avenida Calle 26, Avenida Las Américas y la Calle
13 desde la Avenida Circunvalar con Calle 20 hasta la Calle 13 con Avenida
Boyacá. Requerida para generación de las curvas sobre el trayecto en el cual
se pretende realizar el diseño de la autopista a segundo nivel y se descartaron
cuatro (4) de ellas para el diseño. Sin embargo, la información suministrada no
se encontraba actualizada, ya que su fecha de elaboración oscila entre el año
1967 y 1981, detalladas en el siguiente listado:
52
H47
H57
H58
H68
H69
H70
H80
H37
H79
J61
J71
J81
J82
J91
J92
Para el tratamiento de las planchas cartográficas se tuvo que realizar una
conversión entre formatos, pasando de formato de documentos comprimidos .pdf,
a un formato genérico de imagen, .jpg. Este proceso se realizó gracias a
programas gratuitos de conversión entre formatos en línea.
7.1.2 SECRETARÍA DISTRITAL DE MOVILIDAD
Es un organismo que tiene por objeto orientar y liderar la formulación de las
políticas del sistema de movilidad para atender los requerimientos de
desplazamiento de pasajeros y de carga en la zona urbana, en esta se
consultarán índices y estadísticas de movilidad, crecimiento del parque automotor
capitalino, también estudios de tránsito realizados en sus estaciones maestras
aptas para analizar diferentes alternativas de movilidad en el sector. (Secretaria
Distrital de Movilidad)
7.2 REALIZACIÓN Y ANÁLISIS DE VOLÚMENES DE TRÁNSITO
Es necesario realizar un análisis y estudio de tránsito con base en información
obtenida tanto por fuente de Secretaría Distrital de Movilidad como de los conteos
propios de los tramos involucrados en la autopista a segundo nivel, obteniendo así
como resultado parámetros de capacidad, nivel de servicio, base para realizar un
adecuado diseño geométrico vial.
53
7.2.1 AFORO VEHICULAR
Para la toma de información, se realizaron dos aforos estimados para el inicio y
final del tramo a ejecutar, estos conteos se realizaron el día 28 de Enero de 2014
al 30 de Enero de 2014, días recomendados según el manual de tránsito, donde
se presenta un flujo regular y caracteriza la zona de estudio. Este proceso se
efectuó en la zona occidental ubicado en el barrio El Charco en la localidad de
Fontibón cercano a los límites de la ciudad.
Ilustración 12 Ubicación aforo zona occidental.
Fuente: SINUPOT.
El punto que se escogió para realizar el aforo para la zona oriental está ubicado en
la carrera 2ª este con calle 21, barrio Las Aguas, en la localidad Candelaria,
intersección ubicada frente a la entrada al cerro de Monserrate realizando el aforo
los días 4, 5 y 13 de febrero del 2014.
54
Ilustración 13 Ubicación aforo zona oriental.
Fuente: SINUPOT.
Este procedimiento consta de varias etapas:
7.2.2 VISITA AL SITIO DE ESTUDIO
Exploración previa en donde se realiza un esquema de la intersección con su
geometría general, y los movimientos vehiculares que se presentan en este punto,
se indica los movimientos que realizan los vehículos, que para el caso de este
estudio vehicular solo se tomaron en un punto en donde se observaba el
movimiento 3 y 4, que hacen referencia a vehículos en sentido Oriente y
Occidente respectivamente.
Por medio de un análisis visual, se observa la magnitud del tránsito por
movimiento, así como la composición vehicular, esto con el fin de posteriormente
asignar el personal, una ubicación estratégica, los tipos de vehículos que va a
tomar cada aforador, y los sentidos que tendrá en cuenta.
7.2.3 TOMA DE INFORMACIÓN
La información de campo se registra en formatos de campo, en períodos de 15
minutos, clasificándolos de acuerdo con el tipo de movimiento (directo, giro a
derecha y giro a izquierda), y de acuerdo con el tipo de vehículo (auto, bus,
camión, moto, bicicleta y de tracción animal), a medida que van entrando a la
55
intersección. Para el caso únicamente se realizó la captura de datos de tipo directo
debido a que se tomó solo los vehículos en dos sentidos exclusivamente,
movimientos 3 y 4 correspondientes a vehículos en dirección Oriente Occidente
respectivamente. Dependiendo de la magnitud del tránsito, los registros se
realizan en forma individual anotando “palitos” para cada vehículo, (revisar formato
en anexos), si la demanda es baja; o contando en forma continua para anotar al
final del verde, cuando los movimientos son fuertes. Los camiones se clasificaron
según el número de ejes así: camiones C2, C3, C4, C5 y >C5.
Por medio de un formato general según el manual para estudio de volúmenes de
tránsito se marca cada uno de los vehículos que transiten por esta intersección de
vía.
7.2.4 PROCESAMIENTO DEL AFORO
Al finalizar la toma de datos durante el periodo de conteo, en oficina, se procede a
realizar sumatorias de vehículos totales, mixtos y por clase, y sumatoria de
vehículos por tiempos de una hora cada quince minutos para los sentidos que se
tomaron para identificar el volumen de los vehículos que transitan y saber en qué
intervalo se encuentra el mayor volumen de vehículos del día. Los datos a obtener
son: el volumen horario máximo de tránsito, el volumen horario minino de tránsito,
el volumen total de tránsito, la composición vehicular, la distribución horaria de
tránsito y finalmente el factor hora pico
Posteriormente, en tablas se procede a establecer el volumen total de todos los
vehículos por día que se desplazaron por ese tramo en todos los sentidos y por
medio de una gráfica establecer el porcentaje de vehículos según clasificación. Se
toma el volumen del periodo de tiempo en donde transitan el mayor número de
vehículos, y se divide por cuatro veces el mayor volumen de esos cuatro valores
que componen este intervalo, el resultado es el parámetro de factor de hora pico,
el cual indica un parámetro de homogeneidad de la carga, debe ser menor a la
unidad, y si se encuentra por debajo de 0.85, las cargas de carretera varían
considerablemente.
56
7.2.5 PROYECCIÓN DE TRÁNSITO
Para desarrollar esta etapa del proyecto se requiere información histórica de
estaciones maestras o base de la secretaria de movilidad, que se encuentren en
áreas cercanas al trayecto de estudio, para este caso, se solicitaron datos de tres
estaciones maestras, correspondientes a las estaciones: AK 72 X AC 17, AC 20 X
TV 39 BIS A y AK 10 X AC 19, que contienen información de los años 2010, 2011,
2012, 2013, 2014, 2015. Teniendo en cuenta los resultados obtenidos en los
aforos calculados, se procede a obtener la tendencia lineal de crecimiento del
volumen de tránsito, hallando parámetros requeridos para cálculos posteriores,
como lo son: el volumen horario de diseño (V.H.D.), el tránsito atraído (T.A),
tránsito generado (T.G.) y tránsito desarrollado (T.A). En la siguiente tabla se
definen los cálculos respectivos para hallar los valores de cada uno de los
parámetros mencionados. El objeto principal de este ítem es hallar el valor de
proyección del tránsito desarrollado, factor importante para los cálculos posteriores
para identificar elementos como el nivel de capacidad y el número de carriles que
debe tener el proyecto. Teniendo en cuenta que la proyección se debe hacer para
los próximos 20 años y presumiendo que la ejecución del proyecto tarde 3 años, la
proyección final se estimará para 23 años.
En la siguiente tabla se pueden observar los valores estimados para hallar los
parámetros de proyección de tránsito, donde se asume que el tránsito atraído
corresponde al 40%del volumen de diseño, el tránsito generado el 5% del tránsito
atraído más el tránsito atraído, y finalmente el tránsito desarrollado equivale al
15% del tránsito atraído más el tránsito generado:
Tabla 6 Parámetros de Proyección de Tránsito
Fuente: Elaboración propia
57
Debido a las diferencias en cuanto a las distancias de las estaciones maestras, se
tomó como referencia para el análisis y la capacidad de servicio, el aforo y la
estación maestra que corresponde a la zona oriental del proyecto, para la cual se
elaboró la tabla de proyección de volumen. Para obtener esta información, se
realiza una regresión lineal, que se reduce a la ecuación de la recta, con la
variable como independiente.
𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑏
Ecuación 1 Ecuación de la recta
Fuente: Ingeniería de Tránsito Conceptos Básicos 2012
Donde:
y: variable dependiente
x: variable independiente
m y b: parámetros que definen la posición e inclinación de la recta.
Por medio del método de mínimos cuadrados se obtienen los factores que
componen la fórmula de la recta:
𝑚 =𝑛∑xy − (∑x)(∑Y)
𝑛∑(x2) − ∑(x)2
Ecuación 2 Pendiente
Fuente: Ingeniería de Tránsito Conceptos Básicos 2012
Donde:
m: pendiente de la recta.
∑xy:a la suma de los productos x1y1 + x2y2 +…+xnyn
∑x: Suma de los valores x=x1+x2+…+xn.
∑y: Suma de los valores y=y1+y2+…+yn.
∑(x2): Suma de los valores de x2=x21+x22+…+x2n
n: Numero de datos.
58
𝑏 =∑(y) − m(∑x)
n
Ecuación 3 Ordenada de Origen
Fuente: Ingeniería de Tránsito Conceptos Básicos 2012
Donde:
∑x: Suma de los valores de x=x1+x2+…+xn.
∑y: Suma de los valores y=y1+y2+…+yn.
n: Numero de datos.
x: es el periodo de años históricos de volúmenes adquiridos a través de la
Secretaria de Movilidad
y: es el volumen respectivo para cada año.
Se debe determinar un valor de correlación entre al valor calculado y el valor real,
donde entre mas este cercano a cero, indicara que la asociación es más débil, si
se acerca a uno, indicara una buena asociación, el factor está dado por la
siguiente fórmula:
𝑟2 =
[
𝑛∑xy−∑(x)∑(y)
√[(𝑛∑ (x2) −∑(x)2) ∗ (n∑ (y2) −∑(y)2)]
] 2
Ecuación 4 Coeficiente de correlación
Fuente: Ingeniería de Tránsito Conceptos Básicos 2012
Donde:
∑xy:a la suma de los productos x1y1 + x2y2 +…+xnyn
∑x: Suma de los valores x=x1+x2+…+xn.
∑y: Suma de los valores y=y1+y2+…+yn.
∑(x2): Suma de los valores de x2=x21+x22+…+x2n
59
∑(y2): Suma de los valores de y2=y21+y22+…+y2n
n: Numero de datos.
En la siguiente tabla se puede apreciar los valores hallados aplicando las formulas
anteriores para hallar la ecuación que representa la dispersión de datos de los
volúmenes para los cinco años históricos:
Año Periodo TPD x^2 y^2 x*y
2010 1 122440 1 14991553600 122440
2011 2 121325 4 14719755625 242650
2012 3 126920 9 16108686400 380760
2013 4 136838 16 18724638244 547352
2014 5 139736 25 19526149696 698680
∑ 15 647259 55 84070783565 1991882
Tabla 7 Parámetros para proyección de volúmenes
Fuente: Elaboración propia
m= 5010.5
b= 114420.3
r= 0.8904386
Para estudios de tránsito es necesario que el coeficiente de correlación sea mayor
a 0.75, de no ser así, la información no ofrece fiabilidad para hacer la proyección
del volumen.
El valor de m y b se reemplazan en la ecuación para cada uno de los años,
proyectando el tránsito los años especificados anteriormente, en la siguiente tabla
se pueden apreciar los datos proyectados y los parámetros necesarios para
obtener finalmente el tránsito desarrollado para el año 2036.
60
Tabla 8Tránsito Proyectado
Fuente: Elaboración propia
Gráfica 1 Línea de Tendencia Conteos Históricos Estación Maestra AC_20_X_TV_39BISA
Fuente: Elaboración propia
y = 5010,5x + 114420R² = 0,8904
115000
120000
125000
130000
135000
140000
145000
0 1 2 3 4 5 6
TPD
Años
Proyeccion Transito Sector Oriental
61
Gráfica 2 Proyecciones de Tránsito
Fuente: elaboración propia
7.3 ESTUDIO DE VELOCIDADES
7.3.1 NÚMERO MÍNIMO DE MUESTRAS
Para realizar el proceso de análisis de velocidad, se debe segmentar la población
de vehículos que se desea, por lo tanto, a partir de las siguientes tablas tomadas
del manual de tránsito, se establecen ciertos parámetros para hallar el valor de la
muestra.
TIPO DE TRÁNSITO TIPO DE VÍA DESVIACIÓN ESTÁNDAR
RURAL DOS CARRILES 8.5
RURAL CUATRO CARRILES 6.8
INTERMEDIO DOS CARRILES 8.5
INTERMEDIO CUATRO CARRILES 8.5
URBANO DOS CARRILES 7.7
URBANO CUATRO CARRILES 7.9
VALOR REDONDEADO
8
Tabla 9 Desviaciones estándares de velocidades puntuales para distintos tipos de tránsito y vía (km/h)
Fuente: Ingeniería de tránsito conceptos básicos 2012
0200400600800
10001200140016001800
5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27
Nú
me
ro d
e A
uto
mó
vile
s
Año de Proyección
Proyección de Tránsito
TRANSITO ATRAIDO
TR. GENERADO
TR. DESARROLLADO
62
Valores de z para varios niveles de confianza
NIVEL DE CONFIANZA (%) VALOR DE LA CONSTANTE Z
68.3 1
90 1.64
95 1.96
95.5 2
99 2.58
99.7 3
Tabla 10 Valores de z para varios niveles de confianza
Fuente: Ingeniería de tránsito conceptos básicos 2012
Ecuación 5 Nº Mínimo de observaciones
Fuente: Ingeniería de tránsito conceptos básicos 2012
Nº mínimo de observaciones =(1.96x7.9)2
2= 60
Numero de muestras mínimo
Constante z: 1.96
Desviación estándar: 7.9
Error máximo tolerable: 2
Numero de muestras: 59.938564 60
Tabla 11 Calculo del mínimo número de muestras
Fuente: Elaboración Propia
Numero de muestras a tomar: 80
La distancia fija establecida para la toma de datos es de 60 metros.
63
7.3.2 TOMA DE VELOCIDADES
7.3.2.1 VELOCIDADES TOMADAS EN LA ZONA ORIENTAL DEL TRAMO
CALLE 26 CON CARRERA 30
A continuación se presentan los puntos donde se realizaron la toma de
velocidades para cada sentido respecto a la zona oriente del tramo Calle 26 con
Carrera 30.
Oeste- Este
Ilustración 14 Distancia de Referencia
Fuente: Elaboración Propia
Este-Oeste
Ilustración 15 Distancia de Referencia
Fuente: Elaboración Propia
Como las tomas de información se hicieron en días diferentes, según el
documento Ingeniería de Tránsito Conceptos Básicos(Vargas, Rincon, &Gonzales,
64
2012)“...Si la velocidad se mide en estudios anteriores y posteriores a un cambio
en la vía o en la regulación del tránsito, debe medirse siempre en días y horas en
que las condiciones sean similares y tratar de que se observe aproximadamente la
misma población de conductores."Para el desarrollo de la toma de información, se
utilizó una longitud fija, un cronometro, y dos personas que se encargaran de tener
la visual para inicio y fin de la longitud establecida, para este caso, 60 metros en
sentido occidente oriente en donde las losas de concreto que conforman la vía de
estudio mantienen unas dimensiones similares y los puntos escogidos como
partida y final, presentaban una visual apropiada para la toma de información. A
diferencia del sentido Oriente Occidente, donde se apreció que las losas tenían
distintas longitudes entre sí, por tanto se tuvo que tomar otra distancia de
referencia siendo esta 47.2m procurando que se pudiera observar plenamente el
flujo de vehículos que transitaban en el carril rápido.
Asemejándose al tipo de medición por medio de cronómetro y enoscopio explicado
en el manual para estudios de tránsito y transporte. Se tomaron 80 muestras en
sentido oriente, y 80 en sentido occidente, determinando las velocidades
puntuales y los tipos de vehículo que transitaron este trayecto, livianos, buses y
camiones, para posteriormente procesar la información haciendo uso de
estadística descriptiva a través de un histograma de velocidades, y un diagrama
de ojiva. Los valores registrados se encuentran en el
CorreaAbrilDavidAlejandro-ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-3.2.pdf.
7.3.2.2 VELOCIDADES TOMADAS EN LA ZONA OCCIDENTAL DEL TRAMO
CALLE 13 CON CARRERA 68
Se desarrolló esta toma de información en el separador ya que presentaba
condiciones ideales para ambos sentidos, sin embargo se disminuyó la distancia
debido a la existencia de algunos árboles que podrían dificultar la visibilidad entre
los dos aforadores encargados de tomar punto inicio y final del recorrido
determinado, donde la longitud base fue de 35 metros. El procedimiento que se
hizo fue exactamente igual al realizado en el muestreo anterior.
65
Ilustración 16 Distancia de Referencia
Fuente: Elaboración Propia
7.3.3 ANALISIS DE VELOCIDADES
Para determinar los rangos de las muestras, se halla la amplitud respectiva a las
velocidades obtenidas, posteriormente se calcula la raíz cuadrada del total de las
observaciones, con ello se establece el número de rangos en los cuales se debe
dividir el muestreo.
RANGO
PUNTO
MEDIO
OBSERVACIONES POR CLASE
DE A NUMERO %
%
ACUMULADO
37 41 38.95 5 6.25 6.25
41 45 42.95 1 1.25 7.5
45 49 46.95 7 8.75 16.25
49 53 50.95 21 26.25 42.5
53 57 54.95 12 15 57.5
57 61 58.95 13 16.25 73.75
61 65 62.95 10 12.5 86.25
65 69 66.95 8 10 96.25
69 73 70.95 3 3.75 100
Tabla 12 Agrupación de las velocidades de los vehículos, en clases y porcentajes de cada clase Calle
26 con Cr 30 Sentido W-E
Fuente: Elaboración Propia
66
Gráfica 3 Histograma de Velocidades Puntuales
Fuente: Elaboración Propia
Gráfica 4 Curva de distribución acumulativa de las velocidades puntuales
Fuente: Elaboración Propia
Para hallar los valores máximos y mínimos de la velocidad representativa con
la que transitan los vehículos en esta zona, se utilizó la siguiente fórmula,
extraída del manual de tránsito y transporte.
0
5
10
15
20
25
30
39,0 43,0 47,0 51,0 55,0 59,0 63,0 67,0 71,0% d
el t
ota
l de
ob
serv
acio
ne
s
Velocidades en Km/h
HISTOGRAMA Y POLIGONO DE FRECUENCIA
HISTOGRAMAVELOCIDADESPUNTUALES
Series2
0
20
40
60
80
100
120
39,043,047,051,055,059,063,067,071,0
% ig
ual
o m
en
or
a la
ve
loci
dad
ind
icad
a
Velocidades en Km/h
DISTRIBUCION ACUMULATIVA DE VELOCIDADES PUNTUALES
DISTRIBUCIONACUMULATIVA DEVELOCIDADESPUNTUALES
67
Límite = media de la muestra zdesviación estandar
número de observaciones
Ecuación 6 Límites de Velocidad representativa
Fuente: Ingeniería de Tránsito Conceptos Básicos 2012
MODA 60.00
MEDIANA 55.38
MEDIA 54.63
AMPLITUD 34.76
DESVIACION EST 7.94
PERCENTIL 15 48.00 Velocidad mínima
PERCENTIL 50 55.38 Velocidad Media
PERCENTIL 85 63.53 Velocidad Màximo
PERCENTIL 98 69.68 Velocidad de Diseño
LIMITE MAX 56.372 54.6 Km/h
LIMITE MIN 52.890
Tabla 13 Resultados Estadísticos Finales sentido W-E
Fuente: Elaboración Propia
7.3.4 ANÁLISIS DE CAPACIDAD Y NIVEL DE SERVICIO
Para obtener algunos parámetros de diseño fundamentales para el tramo de vía a
realizar, se utilizó el programa HCS 2000, este programa tiene instrucciones
definidas basadas en el manual estadounidense HMC (HighCapacity Manual), el
cual permite analizar la capacidad, según valores ingresados por el usuario y
determinar el nivel de servicio para intersecciones señalizadas, no señalizadas,
vías arteriales, autopistas multicarril, vías de dos carriles, entre otros.
68
Ilustración 17 Interface usuario HCS
Fuente; Elaboración propia
Según el análisis de la intersección o vía que se desee obtener el nivel de servicio
y el número adecuado de carriles que se deben usar, el software tiene diferentes
módulos que permiten especificar el tipo de vía o intersección, donde al ingresar
se deberá establecer ciertos parámetros como lo son: el volumen desarrollado
para el tránsito proyectado, la velocidad de diseño, el factor de hora pico, el factor
de impacto de buses y camiones, y el nivel de servicio deseado para dicha vía, los
valores que se ingresaron se pueden observar en la siguiente tabla:
Tabla 14 Parámetros para HCS
Fuente: Elaboración propia
Valor
1642
0.84
3.6
100
B
13%Factor de impacto para camiones y buses
Parametro
Volumen desarrollado
Factor hora pico (FHP)
Ancho de carril
Velocidad de diseño
Nivel de servicio esperado
69
Al ingresar al módulo"freeways", se debe establecer un nuevo proyecto donde se
define el tipo de análisis como diseño, y el sistema de unidades de medida en
metros. Posteriormente para salida de reporte solicita algunos datos como son en
nombre del analista, la compañía, dirección, descripción de proyecto, fecha y
periodo de análisis. En la siguiente ilustración se puede apreciar los datos
ingresados, los parámetros necesarios y el resultado obtenido posterior a los
cálculos realizados por el programa:
Ilustración 18 Análisis de proyección de tránsito en HCS
Fuente: Elaboración propia
70
Según los resultados obtenidos del análisis se requieren 3 carriles para que la
autopista a segundo nivel funcione a una velocidad a flujo libre de 95.2 kilómetros
por hora, esto corresponde en la clasificación de niveles de servicio a un tipo B
(>85 kilómetros por hora) para el correcto funcionamiento durante los años
proyectados para su uso.
Finalmente el modulo permite exportar un reporte en donde se resume los
parámetros ingresados y los resultados obtenidos. En el
CorreaAbrilDavidAlejandro-ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-5.pdf están
registrados en detalle los resultados obtenidos por el programa.
7.4 GENERACIÓN DEL MODELO DIGITAL DEL TERRENO (MDT)
7.4.1 REFERENCIACION DE LA INFORMACION OBTENIDA
Debido al formato entregado por el IGAC, es necesario realizar un procedimiento
de ajuste al modelo actual MAGNA SIRGAS acogido como sistema de referencia,
esto mediante el software ARCGIS específicamente su móduloArcMap, esto a
través de las coordenadas indicadas en cada plancha cartográfica, y se
establecen 11 puntos de control en la grilla de coordenadas por medio de la
herramienta de "Georreferencing" que dispone el software para la adecuada
ubicación de la plancha cartográfica, para cumplir con el modelo de interpolación
polinomial de tercer orden; es válido aclarar que una correcta distribución de los
puntos de control garantizará o no, un adecuado proceso de rectificación de las
planchas cartográficas.
71
Ilustración 19Georreferenciación Cartografías
Fuente: Elaboración propia
Ilustración 20 Error medio cuadrático
Fuente: Elaboración propia
El ajuste es adecuado dependiendo si el error medio cuadrático es inferior a 0.03,
por lo que se puede rectificar dicha imagen para la posterior digitalización. Este
proceso se realiza con cada una de las cartas cartográficas las cuales se
72
compilarán en un solo archivo para dibujar todas las curvas y dar paso a la
transformación de coordenadas para que su origen y características sea bajo el
sistema de coordenadas actual: Magna Colombia Bogotá.
7.4.2 DIGITALIZACIÓN DE LA INFORMACION OBTENIDA
Una vez obtenida la imagen georreferenciada, se establece como único elemento
necesario para el proceso de digitalización, cada curva de nivel presente en las
cartografías, se procede a cargar cada una de ellas en el software, como en la
siguiente imagen:
Ilustración 21 Cartografía corregida base
Fuente: Elaboración propia
Este proceso se realiza de manera semiautomática mediante la herramienta
ArcScan en el software ArcGis 10.1, que requiere un tratamiento previo a la
73
cartografía en formato .jpg para definir y rasterizar los pixeles que se encuentran
en la imagen de forma que se obtenga una imagen monocromática, especificando
solo pixeles blancos y negros con valores 0 y 255.
Este tratamiento inicia con la exportación a formato.TIFF de cada cartografía
habilitando la casilla de verificación "Use Renderer" que permite la posterior
clasificación en niveles de pixel de color. Al producto generado se debe asignar los
valores de pixel, gracias a la función de LayerPropertiesse clasifican en dos
rangos de color el raster.
Ilustración 22 Clasificación en dos niveles de color
Fuente: Elaboración propia
El resultado obtenido garantiza a la función ArcScan el correcto rastreo de puntos
sucesivos que conforman las curvas de nivel, así como cada elemento de las
cartografías. La comparación entre el archivo raster antes y después de la
clasificación se evidencia a continuación.
74
Ilustración 23 Comparación clasificación por niveles de color, Pre tratamiento (izquierda) Pos
tratamiento (Derecha)
Fuente: Elaboración propia
En la barra de herramientas de ArcScan permite modificar las curvas, ya que
eventualmente por la antigüedad de las cartografías, se encontraron trazos poco
definidos o borrados los cuales hubo que delinear por medio de la herramienta
"RasterCleanup/Rasterpaitingtoolbar"
Ilustración 24 Modulo ArcScan en ArcGis
Fuente: Elaboración propia
Se pueden hacer uso de dos alternativas para la digitalización, seguir la trayectoria
de un trazo "Vectorization Trace", o dependiendo de dos puntos "Vectorization
Trace BetweenPoints", que se genere la entidad para el caso poli línea formato
.shp, que se ha generado previamente para la representaciónde cada una de las
curvas de nivel.
Teniendo el compendio de todas las cartografías y haciendo uso de la versátil
herramienta que ofrece este software, se genera cada una de las curvas,
estableciendo en sus atributos la cota a la cual corresponde, esto con el fin de
poder generar posteriormente el modelo digital. Para este proceso se debe tener
cuidado al digitalizar las curvas, ya que algunas de ellas se difuminan o se
encuentran segmentadas, en otros casos desaparecen.
75
En la siguiente imagen se puede evidenciar la digitalización de todo el modelo por
el cual se estima diseñar la autopista.
Ilustración 25 Cartografías Georreferenciadas y Digitalizadas
Fuente: Elaboración propia
7.4.3 VERIFICACIÓN DE CURVAS DIGITALIZADAS
Como método de verificación de la precisión en curvas, se obtuvo información
proveniente de la Infraestructura de Datos Espaciales de Catastro (IDECA), en
donde desde su página, haciendo un registro básico, se pueden descargar las
curvas de nivel totales de Bogotá actualizadas.
76
Ilustración 26 Curvas de Nivel IDECA
Fuente: Elaboración propia
Se compara la información digitalizada haciendo una transformación del archivo
.shp generado como curvas, a un sistema de coordenadas actual, Magna
Colombia Bogotá, el cual tiene como origen x: 1'000.000, y: 1'000.000 y por medio
de ArcMap, se observó las diferencias que se encontraban de las curvas
obtenidas del IDECA y las curvas digitalizadas. Para lo cual inicialmente se
delimitóel conjunto total de las curvas de nivel de Bogotá, y por medio de un
polígono que abarcara la zona digitalizada, gracias a la herramienta de ArcGis
Clip, se extrajo la información 3d del área para el diseño.
Se puede observar que al cargar las curvas digitalizadas, contra las curvas del
IDECA, hay unos desfases importantes tan solo observando una perspectiva plana
del modelo, además de zonas más detalladas, por lo que se optó por tomar el
modelo del IDECA para la elaboración del diseño vial.
Teniendo las curvas digitalizadas se realiza la transformación del sistema de
coordenadas proyectado, a sistema de coordenadas geográficas, esto con el fin
77
de visualizar los obstáculos que se puedan presentar en el tramo, además de
digitalizar la vía existente sobre la cual realizara el diseño.
Ilustración 27 Comparación Curvas de Nivel IDECA (marrón) e IGAC (verde)
Fuente: Elaboración propia
En el CorreaAbrilDavidAlejandro-ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-1.jpg,
está registrado el modelo digital del terreno obtenido.
7.4.4 VISUALIZACION MODELO TIN
ArcGis ofrece la herramienta de creación del modelo TIN para observar la
conformación y elevaciones del terreno a partir de información de curvas de nivel
cargadas al programa. Para el proceso de triangulación, el programa cuenta con
diferentes métodos de interpolación, para este caso se realizó con el método
lineal, haciendo uso de la herramienta "CreateTIN fromFeature"del módulo
"Analyze Data", se le debe insertar ciertos parámetros, como lo son el área de
78
interpolación (700m) y el ancho que se tendrá en cuenta para realizar el modelo,
como se puede apreciar en las siguientes imágenes:
Ilustración 28 Creación Modelo TIN
Fuente: Elaboración propia
Como resultado de la modelación TIN del sector estudiado se presenta la
siguiente imagen:
Ilustración 29 Modelo TIN Área de estudio
Fuente: Elaboración propia
79
7.4.5 GENERACIÓN DE MODELO DIGITAL DEL TERRENO
Teniendo el modelo de las curvas del IDECA, se procede a elaborar el modelo
digital del terreno, este se realizara por medio del programa AutoCAD Civil 3d, por
medio de la herramienta "Surfacefrom GIS Data", el cual toma la información
.shp generada anteriormente y genera un contorno de 2m cada curva intermedia y
10 m cada curva índice:
Ilustración 30 M.D.T. Generado en Auto CAD Civil 3D
Fuente: Elaboración propia
7.4.6 INTEGRACION CON INFORMACION DE INFRAESTRUCTURA VIAL
EXISTENTE
7.4.6.1 MALLA VIAL
Para conocer la ubicación posible de los pilotes en etapas posteriores de este
proyecto, es necesario tener en cuenta los separadores de las calzadas
existentes, por lo tanto se complementó el modelo creado con un archivo SHAPE
obtenido a través del portal IDECA, donde se encontraban la malla vial de la
80
ciudad, y se realizó el mismo proceso llevado a cabo en ArcGis para la
delimitación de la zona de interés, y se filtró de manera más especifica la
información en AutoCAD Civil 3D destacando transversalmente el trayecto de
estudio como se observan en la siguiente imagen:
Ilustración 31 Inclusión malla vial más M.D.T.
Fuente: Elaboración propia
7.4.6.2 IMAGENES SATELITALES
Gracias a la plataforma de Google Earth, se seleccionaron algunas imágenes que
correspondieran a zonas sensibles del proyecto así como la detección precisa de
separadores de calzadas e intersecciones de vías principales, lo que facilitó el
trazado preliminar del eje del proyecto, como se evidencia en la siguiente imagen.
81
Ilustración 32 Integración Malla Vial más Imágenes Satelitales al M.D.T.
Fuente: Elaboración propia
Posteriormente se delimita la zona de interés, tomando como referencia los tramos
de vías existentes y aproximadamente 200 metros medidos transversalmente
tomando como referencia el los ejes del trayecto designado, eliminado errores en
interpolación para las curvas de nivel generadas por el programa.
7.5 DISEÑO GEOMÉTRICO VIAL
Complementando las curvas de nivel con imágenes satelitales de Google Earth, se
procede además de involucrar en el diseño la información obtenida del estudio de
volúmenes de tránsito, se establecen los parámetros geométricos normativos del
Instituto de Desarrollo Urbano (IDU) para el diseño geométrico vial de la autopista
a segundo nivel y su posterior elaboración.
Para el diseño geométrico de la carretera se siguieron las siguientes etapas:
82
7.5.1 DETERMINACIÓN DE PUNTO DE PARTIDA (BOP) Y DE LLEGADA
(EOP)
En cooperación con el director del proyecto, y partiendo de la información
existente de los sectores establecidos dentro del anillo vial, se disponen las
coordenadas de los puntos BOP y EOP, posteriormente se procede a hallar la
distancia entre los puntos y la diferencia de nivel, para obtener una pendiente
promedio base para la elaboración de la línea de ceros:
Tabla 15 Coordenadas BOP, EOP, distancia y diferencia de altura
Fuente: Elaboración Propia
7.5.2 ANÁLISIS DE PENDIENTES
Gracias a la herramienta de análisis de pendientes que ofrece AutoCAD Civil 3D,
permite observar fácilmente cual es el porcentaje de pendiente predominante del
sector de estudio. Para el caso, el terreno se clasifica como zona plana como se
observa en la siguiente imagen.
Tabla 16 Tabla de Pendientes
Fuente: Elaboración Propia
7.5.3 TRAZADO DE LÍNEA DE CEROS
Para trazar la línea de ceros (líneas que une puntos con una pendiente específica
sobre el terreno) , se establece como parámetro fundamental la pendiente máxima
PTO NORTE ESTE COTA DISTANCIA DIF_COTA PEND_PROMEDIO
BOP 1006144.561 994302.226 2565.000
EOP 1000686.946 1001889.674 2682.447-0.0139346.386 -117.447
83
para 100 km/h (VTR) asignada al 5% según el manual del INVIAS, además es
necesario aclarar que debido al cambio brusco en la topografía de la autopista
entrada en los cerros orientales de la ciudad se tuvo que desarrollar un tramo a 80
Km/h (VTR) a partir de la abscisa K7+500 hasta llegar al EOP, por lo tanto se
establece para este tramo una pendiente máxima del 6%.
En el momento de revisar información de infraestructura vial y urbana existente, se
produce una limitación espacial, diferenciada con el fin de ocupar el espacio
disponible en los separadores de las avenidas, dando como resultado el trazado
viable a diseñar, siendo este un viaducto en tramos mayoritarios a segundo nivel y
en ciertas excepciones segmentos a tercer nivel por estructuras elevadas
presentes. Que equivale un objeto clasificado como polilínea en el software
AutoCAD Civil 3d.
7.5.4 DISEÑO HORIZONTAL DEL PROYECTO
El trazado se planea ejecutar a una velocidad de 100 km/h debido a que es la
velocidad definida a nivel general en el anillo vial, sin embargo, debido a la
infraestructura existente, elevación de terreno en la terminación del tramo, y los
radios aceptados para este tipo de vías, se disminuyó la velocidad a 80 km/h a
partir de la abscisa K7+500, permitiendo así manejar una pendiente del 6% y un
radio mínimo de 280 adecuado para ajustar las últimas curvas a las estructuras y
terreno existente.
Para realizar el alineamiento horizontal se hace uso de la herramienta
proporcionada por el software AutoCAD Civil 3d,
"Aligment/CreateAligmentfrompolyline", al finalizar el trazado teniendo en
cuenta los PI's generados, se definen los tipos de curvas a diseñar. En la tabla 17
se observa las coordenadas de los puntos de intersección (PI`S) y sus
características.
En la siguiente figura se presenta el diseño horizontal calculado, teniendo en
cuenta parámetros de INVIAS 2008 y la AASHTO:
84
Tabla 17 Coordenadas PI'S Alineamiento Horizontal
Fuente: Elaboración propia
El trazado abarca una longitud de diez kilómetros con sesenta y siete metros
(K10+067.804). Como se había mencionado, para realizar el mejor trazado sobre
los kilómetros finales del alineamiento, se tuvo en cuenta un radio mínimo de 280
metros y un radio para una curva circular simple de 5500 metros; fue necesario
adaptar algunas curvas en "S" para el tramo de 80 km/h, específicamente en las
abscisas K8+466 hasta la K8+998 para que cumpliera la normatividad y las
85
transiciones adecuadas del peralte. En la siguiente tabla se presentan los valores
calculados y/o adaptados para que cada elemento estuviera bajo los parámetros
que rigen este proyecto. En el CorreaAbrilDavidAlejandro-
ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-6.4.pdf se encuentran discriminadas las
coordenadas del alineamiento horizontal y en el CorreaAbrilDavidAlejandro-
ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-6.2.pdf. Se describen los elementos
geométricos de cada elemento circular, además del CorreaAbrilDavidAlejandro-
ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-6.1.pdf. La referencia de diseño geométrico
horizontal.
7.5.5 DISEÑO DE CURVAS HORIZONTALES
Para la elaboración adecuada de las curvas horizontales, debido al terreno, fue
necesario desplazar los PI`S de tal manera que el diseño horizontal se ajustada de
la mejor manera a la infraestructura existente, para el diseño de curvas donde el
delta fue muy pequeño se tomaron los radios más grandes adaptándolos a curvas
circulares simples, y en otros, curvas espirales-espirales, pero debido a que el
programa AutoCAD Civil 3d no reconoce este tipo de curvas, se realizaron curvas
espiral circulo espiral definiendo la longitud circular menor a 4.9 centímetros, y de
esta manera realizar empalmes en "S". Los valores que se encuentran en la tabla
siguiente corresponden a radios mínimos y máximos, teniendo en cuenta la
velocidad de diseño, para un peralte máximo de 4%.
Tabla 18 Radios mínimos para peraltes de 4%
Fuente: AASHTO
Se interpolaron los valores intermedios en base a la tabla anterior. Para la
adecuada visualización de las curvas se debe ajustar la paleta de colores,
86
diferenciando el elemento espiral y el circular del segmento recto. Además de
mostrar las etiquetas de abscisado cada 100 metros y ticks de cada 10 metros.
Ilustración 33 Diseño de curvas horizontales
Fuente: Elaboración propia
7.5.6 CÁLCULOS DE PERALTES Y SOBREANCHOS
A partir de las formulas y parámetros necesarios para llevar a cabo el cálculo de
sobreancho y peraltes expuestos en el capítulo de Marco Teórico, peralte y
sobreancho, se presenta en la siguiente tabla un resumen de los resultados
relacionados con la curva ECE 1entre las abscisas K0+572.377 y K0+905.836:
87
Tabla 19 Cálculos peralte y sobreancho.
Fuente: Elaboración propia
Los cálculos correspondientes a peralte y sobreancho de la totalidad de las curvas
del alineamiento se encuentran en el CorreaAbrilDavidAlejandro-
ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-6.2.pdf.
7.5.7 DISEÑO DE ALINEAMIENTO VERTICAL
Complementando la información para la realización del diseño vertical, se acordó
con el sector occidental de este tramo del anillo la cota y las pendientes con las
cuales se dará inicio al trazado.
88
La pendiente mínima para el drenaje se determinó de 0.5% y según
especificaciones del manual del INVIAS (2008), una pendiente máxima de 5% y de
6% para velocidades de 100 y 80 kilómetros por hora respectivamente.
Definiendo los puntos del alineamiento donde se encontraban puentes peatonales
y vehiculares, así como suprimidos, se establecen las alturas mínimas de la
rasante como límite para la estructura, siendo este de 7.5 metros para el viaducto
a segundo nivel y a 15 metros a tercer nivel.
En el tramo de Cerros Orientales, barrio "La Paz" específicamente, es necesaria el
diseño de una vía a cielo abierto entre las abscisas K9+581 y K9+781 , debido al
relieve de la zona y teniendo en cuenta la pendiente máxima para este sector.
Para la realización de las curvas verticales es necesario tener en cuenta que estas
no deben quedar dentro de un elemento curvo horizontal, aunque en este caso
debido a un diseño existente no se tuvo como prioridad esta recomendación.
Como se puede observar en la siguiente imagen.
Ilustración 34 Diseño del Alineamiento Vertical
Fuente: Elaboración propia
Al adecuar el diseño vertical, se deben verificar las pendientes a lo largo del
trayecto para que cumpla con el parámetro comentando anteriormente, este valor
89
se puede observar en la siguiente tabla, además de las características de las
curvas verticales diseñadas. (CorreaAbrilDavidAlejandro-
ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-6.3.pdf)
Tabla 20 Características de las Curvas Verticales
Fuente: Elaboración propia
7.5.8 DISEÑO DE LA SECCION TRANSVERSAL
Al diseñar la sección transversal, se debe tener en cuenta que esta define las
características de la vía y relaciona el alineamiento horizontal con el vertical,
además del modelo digital del terreno. Esto permite que el programa desarrolle
reportes asociados a volúmenes, cortes, material, entre otros, se realizaron dos
tipos de secciones en orden a las condiciones topográficas del alineamiento,
inicialmente una sección para viaductos descrita de derecha a izquierda de la
siguiente forma: berma derecha o externa de 1.8 metros, 3 carriles de 3.6 metros,
berma izquierda o interna de 0.5 metros, un separador denominado "New Jersey"
de 0.6 metros de ancho, posteriormente un separador izquierdo o interno de 0.5
metros, seguido de 3 carriles, berma y barrera con las mismas dimensiones
establecidas.
90
Ilustración 35 Sección transversal típica viaducto
Fuente: Elaboración propia
La sección de vía a cielo abierto está compuesta de dimensiones similares para el
empalme con la sección anteriormente descrita, y con una estructura típica para
rehabilitación de vías: una carpeta asfáltica de 0.5 centímetros, una base de 0.15,
una sub base granular de 0.32 centímetros y una capa de mejoramiento de 0.3
centímetros y debido a que se encuentra en una zona de corte en su mayoría, se
establecen dos estructuras: hombro y cuneta para ajustar el ancho total de la
estructura. Las dimensiones se pueden apreciar en la siguiente ilustración:27
Ilustración 36 Sección transversal típica Cielo Abierto
Fuente: Elaboración propia
Ilustración 37 Estructura "UrbanCurbGutterGeneral" para corte
Fuente: Elaboración propia
27(IDU, 2012)
91
Ilustración 38 Estructura "ShoulderExtendAll" para terraplén
Fuente: Elaboración propia
Las anteriores estructuras mantienen las mismas dimensiones para vías de
rehabilitación mencionadas previamente. En el CorreaAbrilDavidAlejandro-
ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-9.1pdf. Se presentan los planos escala 1:500
de las secciones transversales del proyecto incluyendo las secciones de los
puntos geométricos horizontales.
7.5.9 VOLÚMENES
Para el cálculo de volúmenes de corte y relleno que genera este proyecto,
específicamente desde la abscisa K9+581 hasta la abscisa K9+781, se realizó una
superficie del corredor a partir de las secciones transversales, al cual se denominó
como Subbase, donde se referenció con relación al terreno natural y a los puntos
llamados "Top" y "Datum" de las estructuras realizadas por el software.
Posteriormente se realizó un cálculo denominado "Earthwork", donde por medio
de cubicación promedio, área y distancia, se estima el volumen de movimientos de
tierra. En la siguiente ilustración se evidencia la manera para realizar el cálculo
por secciones transversales. En el CorreaAbrilDavidAlejandro-
ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-8.pfd están consignados los valores
relacionados con el movimiento de tierras que genera el programa.
92
Ilustración 39 Área de corte y relleno
Fuente: Elaboración propia
8 COSTOS
Para la realización de punto, se llevó a cabo una comparación entre costos de
proyectos que involucraran viaductos y vía a cielo abierto, donde se evidenciaban
ciertas similitudes con respecto al proyecto de estudio y con los cuales se obtuvo
un costo tentativo por kilómetro. A continuación se presenta una tabla de resumen
de los proyectos hallados con sus respectivos parámetros técnicos.
93
Tabla 21 Proyecto de viaductos ejecutados en Colombia.
Fuente: Elaboración propia
Fuentes:http://www.contratos.gov.co/consultas/detalleProceso.do?numConstancia=10-1-53381;
https://www.contratos.gov.co/consultas/detalleProceso.do?numConstancia=14-1-128686;
http://webidu.idu.gov.co:9090/pmb/opac_css/doc_num.php?explnum_id=1842;
http://webidu.idu.gov.co:9090/pmb/opac_css/doc_num.php?explnum_id=1842
https://drive.google.com/file/d/0Bz3pddpEzDiIYjdhMWEyM2ItMjQ0MC00OGIzLWJhYzAtY2U0N2ZlMTk0NWNl/view?ddrp=1&hl=es#
94
Tabla 22 Proyecto de vías a cielo abierto ejecutadas y por ejecutar en Colombia.
Fuente: Elaboración propia
http://rutadelsol.com.co/en-servicio-10-km-nuevos-de-doble-calzada-en-ruta-del-sol-sector-2/
http://www.invias.gov.co/index.php/historico-cartelera-virtual/doc_download/
http://www.contratos.gov.co/consultas/detalleProceso.do?numConstancia=09-1-40364
https://www.contratos.gov.co/consultas/detalleProceso.do?numConstancia=14-1-128685
95
9 RESULTADOS
9.1 VOLÚMENES
9.1.1 CONTEOS VEHICULARES
Los valores resultado del proceso de la información y cálculos de volúmenes
determinaron que el volumen horario de máxima de demanda (VHMD) para la
zona oriental de Monserrate fue entre las 7:15 am y 8:15 am, con un volumen
registrado de 1941 vehículos.
Tabla 23 VHMD Zona oriental
Fuente: Elaboración Propia.
Mientras que para la zona occidental, el VHMD al analizar cada día de aforo fue
de 1897 entre las 8:00 am y las 9:00 am.
Tabla 24 VHMD Zona occidental
Fuente: Elaboración propia.
Los conteos manuales se encuentran en el CorreaAbrilDavidAlejandro-
ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-3.1.pdf. A partir de la información calculada
por medio de los aforos manuales, y complementándola con la información de la
estación maestra definida como referencia AC_20_X_TV_39BISA, dicha
información que se encuentra consignada en el CorreaAbrilDavidAlejandro-
ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-2.1, se determinó la proyección de tránsito
96
como se muestra en la Tabla 8. Tránsito proyectado, la cual presenta que el
tránsito desarrollado para el año 2036 será de 1642 vehículos.
9.1.2 VELOCIDADES
Como se presenta en la Tabla 13. Resultados Estadísticos Finales sentido W-E, la
velocidad representativa correspondiente a los vehículos que circulan en sentido
Occidente-Oriente, promediando los limites máximo y mínimo, con una
confiabilidad del 95%, siendo esta del 54.6 Km/h. El proceso correspondiente a la
obtención del valor de velocidad representativo para el sector occidental se
presenta en el CorreaAbrilDavidAlejandro-ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-
4.xls. Se obtuvo que la velocidad representativa fue de 55.6 Kilómetros por hora.
9.2 ANALISIS DE CAPACIDAD Y NIVEL DE SERVICIO
Según el procesamiento del programa HCS 2000, teniendo en cuenta los
parámetros ingresados para su cálculo, el proyecto vial necesita 3 carriles y con
una velocidad a flujo libre de 95.2 kilómetros por hora teniendo en cuenta el
tránsito desarrollado, operará con un nivel de servicio tipo B, teniendo en cuenta
que el parámetro esperado al cual dicha vía opere también se encuentre en un
nivel de servicio tipo B, la información detallada con respecto al reporte generado
por HCS 2000 se encuentra en el CorreaAbrilDavidAlejandro-
ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-5.pdf.
9.3 MODELO DIGITAL DEL TERRENO
Las curvas de nivel tomadas a partir del portal IDECA se delimitaron a la zona
requerida por el proyecto y se guardaron en formato .SHP para poder manipularlas
desde el programa AutoCAD Civil 3d, este archivo se encuentra en
CorreaAbrilDavidAlejandro-ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-1.jpg Este
modelo permitió reconocer el tipo de pendiente que predominaba el área y saber a
qué tipo de terreno corresponde, terreno plano.
97
9.4 DISEÑO GEOMÉTRICO
9.4.1 DISEÑO HORIZONTAL
El trazado consta de un eje con una longitud de 10.68 kilómetros, este inicia con
una entre tangencia de 572.377m que fue previsto para facilitar el empalme con
tramo previo asignado a otro sector del anillo vial, seguida de una curva espiral
circulo espiral (ECE) a derecha de longitud 333.46m , iniciando en la abscisa
K0+572.38 y finalizando en la K0+905.84 de radio 500m con espirales simétricas
de 65 m, posteriormente una entre tangencia de 224.97m finalizando en la abscisa
K1+130.81, seguido de una curva ECE de derecha con una longitud de 446.73m
terminada en la abscisa K1+577.53 de radio 500m y espirales simétricas de 65 m ,
continuada con una entre tangencia de 97.63m que concluye en la abscisa
K1+675.16, consecutivamente se encuentra una curva circular simple (CCS) a
izquierda de radio 3500m llegando a la abscisa K1+884.25, seguidamente se
encuentra una entre tangencia de 105.75m ajustándose a la siguiente curva con
una curva espiral-espiral (EE) de derecha en la abscisa K2+049.61, esta última
con longitudes de espirales simétricas de 59.607m que concluyen en la abscisa
K2+109.22, la cual da inicio a una entre tangencia de 300.28 m seguida
inmediatamente de dos curvas CCS de derecha con radios de 5500m y 2000m
respectivamente, separadas por una entre tangencia iniciada en la abscisa
K2+687.36 y terminada en la abscisa K2+886.94. En la abscisa K3+352.73 se da
inicio a una ECE de izquierda con longitudes simétricas de espiral de 79.00m y de
radio 750m, que alcanza una abscisa K3+962.67 donde empalma con una entre
tangencia de 2611.18 m, que finaliza en la abscisa K6+573.85, allí comienza una
ECE de derecha de radio 500 m y de longitudes de espiral simétricas de 65 m.
Debido al cambio brusco en la topografía del terreno, se establece en la abscisa
K7+500 un tramo de velocidad de diseño equivalente a 80 kilómetros por hora,
este cambio se da en la entre tangencia de longitud 838.380 m que se encuentra
seguida al último elemento descrito en el párrafo anterior, el cual finaliza en la
abscisa K7+898.69; en este punto parte una CCS de radio 2500 m de derecha
terminando en la abscisa de K8+095.47, que da lugar a una entre tangencia de
98
219.536 m que empalma con una ECE de izquierda en la abscisa K8+315.00, la
cual cuenta con longitudes espirales asimétricas siendo de 65 m en su espiral de
entrada y de 104.508 m en su espiral de salida. Este último hace parte de una
curva en "S" la cual empalma con una espiral-espiral de 59.859 metros e inicia una
curva en "S" con una curva espiral circulo espiral en la abscisa K8+714.35 con
longitudes de espirales asimétricas de 81.417 m de entrada y en su segmento de
salida 62.997 m, finalizando en la abscisa K8+922.94. Allí se da inicio a otro
empalme en "S" con espiral de entrada 71.996 m y una espiral de salida de 51 m,
que equivale a una curva ECE de radio 280 m, seguida de una entretangencia de
240.736 m, desde la abscisa K9+174.43 a una K9+415.17, en donde se encuentra
el último segmento curvo de este proyecto, con una longitud total de 336.7 m, que
equivale a un radio de 381 m, y para finalizar con una entretangencia de 315.936
m para llegar al EOP del trazado. La información donde se describe puntualmente
cada uno de los elementos del diseño geométrico y los cálculos de cada elemento
se encuentran en el CorreaAbrilDavidAlejandro-
ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-6.1.pdf y CorreaAbrilDavidAlejandro-
ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-6.2.pdf respectivamente. Las coordenadas
relacionadas con el alineamiento se encuentran consignadas en el
CorreaAbrilDavidAlejandro-ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-6.4.pdf.
9.4.2 DISEÑO VERTICAL
El diseño vertical se realizó teniendo como punto de partida una pendiente
constante que pudiera ser proyectada para el tramo anterior del proyecto general.
Posteriormente, y teniendo en cuenta las estructuras existentes: puentes
vehiculares, puentes peatonales; se manejó un promedio de alturas entre 7.5 y 15
metros de altura para tramos desarrollados a segundo y tercer nivel, teniendo en
cuenta que la pendiente mínima para la estructura estuviera sobre 0.5 por ciento
para el adecuado drenaje longitudinal. En el CorreaAbrilDavidAlejandro-
ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-6.3, está registrado el cálculo y el
cumplimiento de los parámetros para el alineamiento vertical del proyecto, además
99
en el CorreaAbrilDavidAlejandro-ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-5.pdf. Se
encuentran las elevaciones de todo el alineamiento.
9.4.3 SECCIONES TRANSVERSALES
El proyecto cuenta con dos tipos de secciones, una sección definida para el
segmento del viaducto, y otra para el segmento de vía a cielo abierto, estas están
descritas en el capítulo de secciones transversales. Los planos resultantes
respectivos a las secciones transversales cada 10 metros se encuentran
consignadas en el CorreaAbrilDavidAlejandro-
ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-9.1.pdf.
9.4.4 PERALTE
Se calculó cada peralte a excepción de las curvas circulares simples que se
realizaron y que superaban un radio de 2500 m, ya que dichas curvas solo
cuentan con el bombeo del 2% para cada calzada. Se calcularon las curvas
adicionales espirales, circulo, espirales y espirales-espirales, estas últimas de tal
manera que cuando se fueran a plasmar en AutoCAD Civil, se manejara con una
curva espiral circulo espiral con un segmento circular mínimo, y en zonas donde
no se cumpliera la longitud de aplanamiento, se realizaron empalmes en "S" en
donde se ajustaron para que la transición del peralte fuera total y adecuada para
cada curva independiente. Los cálculos de peraltes están registrados en el
CorreaAbrilDavidAlejandro-ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-7.pdf.
9.4.5 CALCULO DE VOLÚMENES
Se calculó el volumen de corte y relleno en el segmento de vía a cielo abierto, por
medio del software y, asignando parámetros de talud 1:1 en relleno y de 0.25:1 en
el corte; se tiene que el volumen total para corte es de 36688.13 metros cúbicosy
relleno es de 5413.27 metros cúbicos .En el CorreaAbrilDavidAlejandro-
ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-8.pdf. Esta registrado los cortes y rellenos
por cada sección que se encuentra en el segmento descrito.
100
9.5 PLANOS
Se realizaron 4 planos planta perfil y peralte, según formatos de INVIAS, escala
1:5000, en los cuales están registrados los datos relevantes de los elementos
geométricos. En el CorreaAbrilDavidAlejandro-
ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-9.2.pdf. Se pueden visualizar en formato .pdf.
9.6 ESTIMACIÓN DE COSTOS
Para realizar el cálculo aproximado de costos por kilómetro correspondiente al
tramo de viaducto, se descartó el uso del viaducto Pumarejo debido al tipo puente
y su elevado costo primordialmente por su estética y su importancia; y el viaducto
Pipiral por el sobre costo generado por la altura de las vigas de soporte que
alcanzan los 140m sobre el terreno, donde inicialmente se estimaron los costos
por kilómetro para la fecha de entrega con su respectivo salario mínimo legal
vigente, luego se estimó el costo del proyecto total basado en el salario actual,
para finalmente establecer el costo por kilómetro del salario del año en curso y
este se promedió para hallar el valor estimado según la comparativa de estos
proyectos asociados a la vía propuesta.
En la siguiente tabla se observa el costo total relativo al salario actual, el costo por
kilómetro y el costo proporcional según el tamaño de la sección (teniendo como
referencia el ancho total de la sección del proyecto 27.4 metros), y el costo
promedio por kilómetro por el salario mínimo legal vigente ($644.350).
101
COSTO PROMEDIO POR KM/ SMLV ACTUAL $ 55,257,970,560.39
Tabla 25 Costo Kilometro Viaducto a la fecha
Fuente: Elaboración propia
Con respecto a la sección a cielo abierto, se descartó únicamente el proyecto de
doble calzada Ancón Sur- Primavera, debido a que el precio total de la obra
incluye estructuras especiales : túneles y viaductos que encarecen
considerablemente el costo por kilómetro.
Tabla 26 Costo Kilometro Vía a Cielo Abierto a la fecha
Fuente: Elaboración propia
A raíz de los datos calculados para el segmento de viaductos y segmento de vía a
cielo abierto, se obtuvo el valor estimado de lo que costaría la obra según el valor
del salario mínimo legal vigente del 2015 y según las longitudes de estos tramos
se tienen los resultados en la siguiente tabla:
102
Tabla 27 Costo total estimado del proyecto
Fuente: Elaboración propia
10 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
A pesar de que las velocidades en los puntos de aforo representaban
movimientos a flujo libre, la circulación usual para estas zonas fue
restringida y dificultaba el desplazamiento de los vehículos, este es un
indicador preliminar que puede sustentar la necesidad de proyectos viales
alternativos como el desarrollado en este documento.
En el caso de los aforos de volúmenes vehiculares, se presentó un número
limitado de personal para desempeñar esta labor, por tanto, fue necesario
excluir el conteo de motocicletas. Sin embargo, esto produjo una variación
en cuanto a la estimación precisa del volumen de tránsito.
Para la obtención del modelo digital de terreno para el estudio de pre
factibilidad desarrollado en este proyecto era necesario información
cartográfica actualizada, es por ello que se descartóel uso del material
digitalizado proveniente de las planchas cartográficas del IGAC, debido a
las sensibles diferencias que presentaban con relación a los modelos
brindados por el portal IDECA, lo que generó un retraso en el cumplimiento
del cronograma de este proyecto, pero gracias a dicho portal, se compenso
los tiempos invertidos en la digitalización.
Con base a los cambios abruptos de la topografía de Bogotá, se tuvo que
manipular las curvas diseñadas en software de tal manera que los cálculos
que se realizaron para cada elemento horizontal cumpliera la normatividad,
como también que el programa reconociera estos elementos
adecuadamente para los procesos y cálculos internos y su representación
final fuera la esperada.
103
Las referencias respectivas a costos no fueron las adecuadas, debido a que
hasta el momento de la consulta, recién empieza la iniciativa por parte
estatal y privada de planeación y construcción de proyectos de gran
envergadura a nivel nacional relacionado a infraestructura vial, por tanto los
costos estimados para la ejecución en una fase posterior tendrán
variaciones significativas con respecto a las mencionadas en el documento.
La integración de programas basados en sistemas de información
geográfica brindan herramientas que permitieron agilizar los procesos de
generación cartografía digital, designar zonas específicas para el desarrollo
del proyecto y georreferenciación de imágenes satelitales, entre ellas se
destaca el móduloArcScan de ArcGis.
El programa AutoCAD Civil 3d ofrece una biblioteca que permite adecuar
estructuras de forma dinámica, esto favoreció y agilizóel proceso para la
generación del modelo a nivel estructural como también los cálculos
relacionados al material, y a los movimientos de tierra.
Mediante los procedimientos y cálculos que realiza el software HCS2000,
se pudo verificar que la velocidad para el tránsito proyectado a pesar de no
ser específicamente la velocidad de diseño establecida, se llegó a un rango
para un nivel de tránsito adecuado para la excelente circulación de sus
futuros usuarios.
Como se mencionóen el aparte anterior, para proyectos similares se debe
tener en cuenta las motocicletas para tener una precisión mayor en el
tránsito de volumen desarrollado.
Se sugiere realizar estudios de suelos específicos en el tramo a cielo
abierto para una etapa posterior, debido a que se tomó como sección
104
transversal típica una proporcionada por el IDU, usada en la rehabilitación
de vías.
11 BIBLIOGRAFÍA
Alcaldia Bogota. (s.f.). Obtenido de
http://www.alcaldiabogota.gov.co/sisjur/normas/Norma1.jsp?i=51241
Bogota, S. d. (30 de Noviembre de 2012). Movilidad Bogota . Obtenido de
http://www.movilidadbogota.gov.co/?pag=1284
Bogota, S. d. (03 de Mayo de 2012). Movilidad Bogota. Recuperado el 08 de 06 de
2014, de Boletin Cifras:
http://www.movilidadbogota.gov.co/hiwebx_archivos/audio_y_video/boletin%20cifr
as.pdf
CAF, D. d. (2011). Desarrollo urbano y movilidad en América Latina. Recuperado
el 10 de 09 de 2015, de
http://www.caf.com/media/4203/desarrollourbano_y_movilidad_americalatina.pdf
CARDENAS, C. Y. ( 2007). Ingeniería de tránsito: fundamentos y aplicaciones.
Editorial Alfaomega.
Contraloría. (20 de 4 de 2014). http://www.contraloriabogota.gov.co. Obtenido de
Contraloría Bogotá:
http://pqr.contraloriabogota.gov.co/intranet/contenido/informes/Estructurales/Subdir
%20Estudios%20fiscales%20%20economicos%20y%20sociales%20de%20Bogot
a/2012/Informe%20Autopistas%20Urbanas%20en%20Bogota.pdf
Contraloria, B. (28 de Septiembre de 2012). AUTOPISTAS URBANAS EN
BOGOTÁ. Recuperado el 08 de Agosto de 2015, de DIRECCIÓN DE ECONOMÍA
Y FINANZAS DISTRITALES:
http://www.contraloriabogota.gov.co/intranet/contenido/informes/Estructurales/Sub
105
dir%20Estudios%20Econ%C3%B3micos%20y%20Fiscales%20de%20Bogota/201
2/Informe%20Autopistas%20Urbanas%20en%20Bogota.pdf
Grisales, J. C. (2002). Diseño Geometrico de Carreteras. Bogotá: Ecoe Ediciones.
http://www.invias.gov.co/index.php/documentos-tecnicos-izq. (2014).
IGAC. (s.f.). Obtenido de
http://www.igac.gov.co/wps/portal/igac/raiz/iniciohome/nuestraentidad/!ut/p/c5/04_
SB8K8xLLM9MSSzPy8xBz9CP0os3hHT3d_JydDRwN3t0BXA0_vUKMwf28PIwNH
I30v_aj0nPwkoMpwkF7caj1NIfIGOICjgb6fR35uqn5BdnCQhaOiIgDx-
NPO/dl3/d3/L3dDb0EvUU5RTGtBISEvWUZSdndBISEvNl9BSUdPQkIx
INVIAS. (2008). http://www.invias.gov.co/. Recuperado el 18 de 08 de 2015, de
http://www.invias.gov.co/index.php/documentos-tecnicos-izq
Piñella, I. E. (s.f.). DISEÑO DE CARRETERAS UNI NORMAS DG CAMINOS I.
Recuperado el 12 de 08 de 2015, de https://sjnavarro.files.wordpress.com:
https://sjnavarro.files.wordpress.com/2011/08/manual-de-diseno-de-carreteras.pdf
Secretaria Distrital de Movilidad. (s.f.). Obtenido de
http://www.movilidadbogota.gov.co/?sec=3
tránsito, S. d. (2002). codigo nacional de tránsito. Recuperado el 10 de 06 de
2014, de http://www.movilidadbogota.gov.co/hiwebx_archivos/ideofolio/ley-769-de-
2002-codigo-nacional-de-tránsito_3704.pdf
Transportation, I. D. (2012). http://www.in.gov/.Recuperado el 12 de 08 de 2015,
de INDIANA DESIGN MANUAL:
http://www.in.gov/indot/design_manual/files/Ch43_2012.pdf
Universidad Pedagogica y Tecnologica de Colombia. (2007). CAPACIDAD Y
NIVELES DE SERVICIO DE LA INFRAESTRUCTURA VIAL. Tunja.
Vargas, W. E., Rincon, M. A., & Gonzales, C. J. (2012). Ingenieria de Tránsito.
Bogotá: UD Editorial.
106
Vergara, C. J. (09 de 2012). Apuntes de clase Diseño Geometrico de Vias
Universidad Distrital Francisco Jose de Caldas. Bogotá, Colombia.
12 ANEXOS
Con el fin de complementar y soportar el trabajo sobre la información que se
recoleto y la que se produjo, se adjunta los documentos de diferentes formatos en
medio magnéticos:
1. CorreaAbrilDavidAlejandro-ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-1.pdf.
2. Datos estaciones maestras.
2.1 CorreaAbrilDavidAlejandro-ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-2.1.xls.
2.2 CorreaAbrilDavidAlejandro-ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-2.2.xls
3. Conteos manuales.
3.1 CorreaAbrilDavidAlejandro-ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-3.1.pdf.
3.2 CorreaAbrilDavidAlejandro-ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-3.2pdf.
4. CorreaAbrilDavidAlejandro-ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-4.xls.
5. CorreaAbrilDavidAlejandro-ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-5.pdf.
6. Diseño horizontal.
6.1 CorreaAbrilDavidAlejandro-ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-6.1.pdf.
6.2 CorreaAbrilDavidAlejandro-ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-6.2.pdf.
6.3 CorreaAbrilDavidAlejandro-ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-6.3.pdf.
6.4 CorreaAbrilDavidAlejandro-ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-6.4.pdf.
6.5 CorreaAbrilDavidAlejandro-ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-6.5.pdf
107
7. CorreaAbrilDavidAlejandro-ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-7.pdf.
8. CorreaAbrilDavidAlejandro-ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-8.xls
9. Planos.
9.1CorreaAbrilDavidAlejandro-ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-9.1.pdf.
9.2 CorreaAbrilDavidAlejandro-ParraTinjacaJhonAndersonAnexo-9.2.pdf.
