diseño geométrico sector doña Limbania tunja

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA.

ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

PROYECTO VIAL-INFORME FINAL

DISEÑO GEOMÉTRICO VIA-SECTOR DOÑA LIMBANIA

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

TUNJA

2014

INGENIERIA CIVIL-UPTC 2014 Página 1




DISEÑO GEOMÉTRICO VIA-SECTOR DOÑA LIMBANIA

MÁRYURI KATHERINE CUBIDES ECHEVERRÍA

ANGIE CATALINA NUÑEZ SUAREZ.

DIANA ALEXANDRA PUENTES

ALICIA JUDITH RUBIANO

FABIO HARBEY NEIRA

Trabajo entregado a: Ingeniero Jorge Luis Rodriguez.

Monitor: Andres Leonardo Silva.

En el área de Diseño Geometrico y trazado de vías.

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

TUNJA

2014





1. INTRODUCCIÓN

La necesidad de comunicarse, ha hecho que desde el principio de su existencia, el hombre haya desarrollado diversos métodos para la construcción de vías; desde los caminos a base de piedra y aglomerante en la antigüedad, hasta nuestra época con métodos perfeccionados existentes en la malla vial de un país. Además de facilitar la comunicación y el traslado de personas de una población a otra, la infraestructura vial permite el desarrollo a un país, en términos comerciales, turísticos y tecnológicos, entre otros.

El proyecto de una vía incluye desde cuando se concibe la idea de construirla hasta cuando la carretera queda lista para ser usada. El diseño geométrico como técnica utilizada para situar el trazado de una carretera, se basa en condiciones del terreno como la topografía, la geología, el medio ambiente y la hidrología además de factores externos como los sociales y urbanísticos. Según las condiciones del terreno, se deben realizar diseños tanto horizontales como verticales, que se acomoden a unas limitaciones y que den como resultado una vía en la que se combinen factores de funcionalidad, comodidad, seguridad y estética.

Sin embargo, todos los diseños deben estar basados a la vez, en una normativa existente en cada país y de la cual su aplicación es indispensable; en Colombia el INVIAS es el encargado de regir dicha normatividad con el fin de garantizar a la sociedad la construcción, mejoramiento y mantenimiento de la infraestructura vial, contribuyendo así, al desarrollo sostenible y a la integración del país a través de una red eficiente, cómoda y segura.

De acuerdo con lo mencionado anteriormente, se pretende diseñar una vía siguiendo la normatividad vigente, basándose en las condiciones del terreno y en factores internos y externos que la limiten. El resultado final será una vía en la que la seguridad, la comodidad, la estética y el cuidado del medio ambiente estén presentes, logrando un diseño que haga parte de la infraestructura vial existente.





OBJETIVOS.

OBJETIVO GENERAL.

Elaborar el diseño de una vía en el sector Doña limbania en la ciudad de Tunja vía Tunja-Bucaramanga, siguiendo la normatividad vigente en el Manual de Diseño Geométrico Vial.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Elaborar el diseño de una vía en el sector Doña Limbania, siguiendo las etapas existentes en el sistema convencional de trazado.

Hacer un reconocimiento del terreno en el que se situará la vía, estableciendo sus condiciones topográficas y geológicas.

Conocer la normatividad vigente en el país y aplicarla en el diseño de la vía en el sector aledaño a Doña Limbania, ajustándose a las condiciones del terreno.

Elaborar el diseño de la vía en el sector de Doña Limbania, teniendo como premisa una vía en condiciones de comodidad, seguridad, estética, entre otros.

Ubicación del eje de la via, el cual se tomara como base para tomar topografía, y diseño del alineamiento.

Elaborar los planos planta-perfil, para el diseño horizontal y vertical de la vía.

Elaborar el informe en el que se relacionen las especificaciones de la vía diseñada.





1. DESCRIPCION DEL PROYECTO.

2.1 Descripción del proyecto:

El proyecto consiste en el diseño de una vía con ubicación el lote Limbania en la parte noroccidental de la ciudad de Tunja, con coordenadas de origen 1106148,27N 1079029,14E y coordenadas de destino 1078679,0600N 1106175.2269E en un tramo localizado entre la Ciudad de Tunja y el Municipio de Arcabuco, caracterizado por ser un terreno de tipo montañoso con presencia de cárcavas,zona de laderas y abundante vegetación.

Para el desarrollo del proyecto se tienen criterios específicos con los cuales se lleva a cabo el diseño de la vía, los puntos de paso obligado BOP y EOP establecen el inicio y el final de la infraestructura, materializados en el reconocimiento del terreno. Es importante la evaluación de los diseños horizontal y vertical, distancias de visibilidad y señalización con el fin de cumplir criterios de seguridad, comodidad y estética.

El propósito del proyecto es netamente académico; para este se tomó como referencia el Manual de Diseño Geométrico de Vías (INVIAS1) cuyas especificaciones para el diseño de esta se determinaron así: tipo de vía secundaria de un carril por sentido que presenta una pendiente máxima aproximada del 9%, por lo que se puede clasificar como un terreno montañoso, en donde se encontraron pendientes transversales de al eje de la vía entre seis y trece grados (6° - 13°).

Debido a condiciones propias del sitio la velocidad con que se diseña la vía es de 50 km/h, con alineamientos largos y curvas de gran longitud. Las demás especificaciones del diseño vertical, del diseño en planta así como de los elementos que conforman la vía se encuentran en este informe.

2.2 Localización y descripción del lote.

El proyecto se desarrolla en un lote ubicado sobre el costado Occidental de la ciudad de Tunja (Boyacá) en el sector denominado “Doña Limbania”. En la zona, el terreno está caracterizado por la presencia de pendientes pronunciadas, lo que permite clasificarlo como un terreno de tipo montañoso.

El sector está caracterizado por la presencia de abundante vegetación, los procesos de carcavamiento y las pendientes altas, elementos que limitan y condicionan el desarrollo del diseño de la vía. Mediante las distintas etapas del desarrollo del proyecto, se pretende conseguir la mejor combinación entre los factores externos existentes y los factores internos propios del diseño, con el fin de construir una vía secundaria con velocidad de tramo homogéneo de 50 km/h, en la que se pueda circular de manera cómoda y segura.

1 INSTITUTO NACIONAL DE VIAS 2008, capitulo 1: conceptos generales. En: tipos de terreno.





2. METODOLOGIA Y ALCANCE DEL ESTUDIO

3.1 METODOLOGÍA DE ESTUDIO.

Para la construcción y diseño de una nueva vía se requiere la realización de un análisis explícito de la cantidad de vehículos a la que va estar sometida la vía. Por tal motivo se pretende encontrar y elegir correctamente el tipo de vía, las intersecciones, los accesos y proyectar la demanda de transeúntes que transitara durante un intervalo de tiempo dado, la tasa de crecimiento y la composición vehicular, esto con ayuda fundamentalmente de estudios de tránsito, capacidad y nivel de servicio de la misma, y la magnitud en que esta disminuirá o aumentara el flujo en las otras vías aledañas.

Para el estudio sobre el diseño de una nueva vía que conecte la vía Tunja-villa de leyva con la vía Tunja-Moniquirá, para lo cual se plantea elaborar un estudio de transito futuro teniendo en cuenta información histórica sobre volúmenes de transito de los últimos 10 años, empleando la información de la estación 95 y estación 102 y haciendo un pronóstico a partir de estos datos para diseñar una vía con un periodo de 20 años y así conocer cuál será el volumen de transito anual entre el 2016-2036.

Por otra parte con el fin de conocer cuál sería el transito atraído más probable es necesario realizar encuestas origen destino, para conocer cuántos conductores les podría beneficiar la creación de una nueva vía. El vehículo de diseño escogido es el 3-S2 que es un tracto camión de tres ejes con semirremolque de dos ejes, adoptamos este vehículo para los efectos de los radios de giro requeridos en el diseño de enlaces en intersecciones y sobre ancho en curvas de radios reducido y además debido a que este es el vehículo que más transita en vías secundarias y por que deacuerdo con la información de la estación 95 y 102 es el que mas transita .

Estos estudios se llevaran a cabo para demostrar la necesidad o viabilidad del proyecto y por ende serán ejecutados completamente antes de iniciar con la obra. Con el estudio de tránsito se estimaran los volúmenes de tránsito esperados en el momento de dar en servicio la vía y el comportamiento a lo largo de su vida útil; en cuanto a la capacidad y al nivel de servicio se dará a conocer la calidad de servicio que ofrece la vía a los usuarios, este nivel de servicio está dado principalmente por dos elementos: la velocidad media de recorrido y la relación volumen / capacidad. A mayor velocidad mayor nivel de servicio y a mayor valor de la relación volumen / capacidad menor nivel de servicio; También se detallaran los datos expuestos en el INVIAS (Instituto Nacional de Vías) y así mismo se tendrán en cuenta la información ofrecida por los antecedentes y la probabilidad de crecimiento anual del paso de vehículos en las vías con las que se conecta este nuevo proyecto; por último se realizara un estudio de señalización donde se especificara y se dará la respectiva ubicación de las diferentes señales de transito tanto horizontales, como preventivas, informativas y reglamentarias empleadas para el caso.





Con el conocimiento de los volúmenes de las vías existentes y funcionalidad, se podrá diseñar y ejecutar el proyecto, realizar una proyección de los volúmenes futuros que podrían transitar la nueva vía, puesto que están relacionados con la capacidad de las vías ya existentes.

Se estudiara puntos o zonas que se consideren perfectamente seguras en donde se espera retener el tráfico al que se expone la vía. Se investigara la manera de disminuir la duración de paradas paralizadoras que incomodan al conductor.

3.2 ALCANCE DEL ESTUDIO.

Con el fin de descongestionar las vías que atraviesan la zona urbana de Tunja y dan acceso a la vía Tunja- Moniquira, surge la necesidad de diseñar y construir una intersección que comunique la vía Tunja-Villa de Leyva con la vía Tunja- Moniquira y así mejorar y facilitar la movilización de todo tipo de vehículo.

Los alcances esperados, incluyen los estudios de tránsito, capacidad y niveles de servicio, estos estudios contienen a nivel de detalle las obras necesarias requeridas para garantizar la estabilidad del proyecto, seguridad, comodidad y la proyección a futuro de la vida útil de la vía; reduciendo y mejorando los costos de operación y reducción de tiempos de viaje a los vehículos que transiten la nueva vía.

PROPUESTA ESTUDIOS DE ORIGEN Y DESTINO.

Empleamos como metodología para el estudio de trafico las encuestas o estudios de origen y destino el cual es un procedimiento efectivo para establecer los volúmenes de tráfico que circulan por una red vial, su distribución direccional y su composición en de realizar encuestas de origen y destino entre los transeúntes. De esta manera conocemos los propósitos de movimiento de los usuarios, con el objetivo del mejoramiento de carreteras en servicio y planeación adecuada de otras.

El estudio de origen y destino está diseñado para recopilar datos sobre el número y tipo de viajes, incluyendo movimiento de vehículos y pasajeros desde varias zonas de origen hacía varias zonas de destino. El estudio es utilizado principalmente con propósitos de planeación, particularmente en la localización, diseño y programación de caminos nuevos o mejorados, transporte público y estacionamientos. Este estudio es comúnmente designado como O y D o estudio O-D

Nosotros adoptamos el sistema de estudio origen destino tras la conveniente ubicación de estaciones de aforo en las vías de comunicación radial a partir de un centro importante de población en nuestro caso Tunja.

Con la aplicación de este sistema se registró la siguiente información:

-tipo de vehículo:





-Punto de partida u origen.

-Sitio final de llegada:

- especificación y peso de carga o número de pasajeros.

- objeto del viaje

-Frecuencia diaria, semanal o mensual:

PROPUESTA DE ENCUESTA ORIGEN Y DESTINO.

1. Donde empezó este viaje?2. Donde finaliza su viaje?3. Siempre usa este medio de transporte?4. Cuál es el propósito de su viaje?5. Con que frecuencia realiza este viaje?

Semanal_________Anual_________Diario_________

6. Que rutas usara para la parte de sus viaje?7. A qué hora estima llegar a su destino final?

CRITERIOS DE DISEÑO

4.1 VEHICULO DE DISEÑO

Para determinar las características geométricas de la vía y garantizar la circulación de los vehículos en todas las direcciones, se debe tener en cuenta el tipo de vía que se desea diseñar, la principal función de la misma y el impacto tanto económico como social que esta genere en la zona. En este orden de ideas es pertinente mencionar que el presente proyecto pretende el diseño de una vía secundaria cuya principal función es comunicar la vía Tunja-Moniquirá con la vía Tunja-Villa de Leyva evitando así el paso de vehículos por la zona urbana de la ciudad de Tunja.

Con la información de estudios de tránsito suministrados por las estaciones 102 y 95 se encuentra que por las vías mencionadas anteriormente circulan todo tipo de vehículos,





desde livianos hasta de carga pesada. Sin embargo, los radios de giro, dimensiones y trayectorias del vehículo de diseño que se elija, deben ser representativos para toda la composición vehicular de la vía.

Teniendo en cuenta los factores mencionados anteriormente, el vehículo seleccionado para el diseño de la vía es el 3S2 cuyas dimensiones y trayectorias de giro se presentan a continuación:

Figura 1. Dimensiones para el vehículo 3S2.

Fuente. Manual de Diseño Geométrico de Vías 2008. Capítulo 2.

Figura 2. Trayectoria de giro para el vehículo 3S2.





Fuente. Manual de Diseño Geométrico de Vías 2008. Capítulo 2

4.2 PENDIENTES MÁXIMAS DE DISEÑO.

Para definir las pendientes máximas de diseño se tiene en cuenta principalmente el tipo de terreno. dado que el terreno donde se proyecta la construcción de la vía es montañoso, la pendiente máxima longitudinal con la que se desarrolla el proyecto es del 9%. La pendiente máxima en el diseño vertical se halla de acuerdo a la tabla 4.1 y 4.2 del Manual del INVIAS, así:

Tabla1. Pendiente Media Máxima del corredor de ruta (%) en función de la Velocidad de Diseño del Tramo homogéneo (VTR).

.

Fuente: Manual de Diseño Geométrico de Vías 2008. Capítulo 4.





Tabla 2. Pendiente Media Máxima del corredor de ruta (%) en función de la Velocidad Específica de la Tangente Vertical.


La pendiente máxima utilizada en el diseño vertical es de 9%, seleccionada las tablas anteriores ,pero debido a las condiciones del terreno el tipo de curva que mas se ajustaba en nuestro caso es una curva en la cual coinsidan el PC de la curva 1 con el PT de la curva 2 La cual es una curva en s ,en la cual la pendiente máxima del corredor de ruta, puede ser excedida en un 2%. En este tipo de terreno generalmente se requiere grandes movimientos de tierra durante la construcción, razón por la cual se presentan dificultades en el trazado y en la explanación. En el terreno en el que se proyecta la ejecución predominan las laderas con altas pendientes, razón por la la vía se proyecta siguiendo estas mismas declinaciones con el fin de generar el menor movimiento de tierras posible, en el que la pendiente más crítica (longitudinal) es superior al 8%.

4.3 VELOCIDAD.

4.3.1 Velocidad de diseño (de tramo homogéneo):

Para fines de diseño vial y para condicionar las principales características de la carretera (curvatura, peralte y distancia de visibilidad) de las cuales depende la operación segura y cómoda de los vehículos, teniendo en cuenta que el terreno es de tipo montañoso y la vía es secundaria se tiene una velocidad de diseño de tramo homogéneo de 50 km/h.

Tabla 3. Valores de la Velocidad de Diseño de los Tramos Homogéneos (VTR) en función de la categoría de la carretera y el tipo de terreno.





Fuente: Manual Geométrico de Vías 2008. Capítulo 2.

4.3.2 Velocidad de operación:La velocidad de operación corresponde al percentil 85, por ser un parámetro que se mide cuando la carretera se encuentra en operación, para el presente estudio no se determina.

4.3.3 Velocidad Específica de la curva horizontal (VCH):Una vez hecho el análisis de velocidad pertinente, se establece que la velocidad específica de las dos curvas que incluye el proyecto es de 50 km/h, que corresponde a la velocidad del tramo homogéneo establecida anteriormente, dado que las longitudes de los segmentos rectos anteriores a cada una de ellas no supera los 250 m y que las deflexiones en ambos casos son superiores a 45°

4.3.4 Velocidad en la entre tangencia horizontal (VETH).Se establece que la velocidad específica de las entre tangencias es de 50 km/h, dado que estas se encuentran contenidas dentro de curvas horizontales de la misma velocidad (50 km/h).

4.3.4 Velocidad Específica de la curva vertical (VCV).La velocidad específica de la curva vertical es de 50 km/h, dado que las velocidades específicas de las curvas horizontales y de la entre-tangencia horizontal en las que están contenidas las dos curvas verticales que incluye el proyecto, tienen una velocidad específica de 50 km/h.

4.3.5 Velocidad Específica de la tangente vertical (VTV).La velocidad específica de la tangente vertical es de 50 km/h, dado que se encuentran ubicadas dentro de las entre-tangencias horizontales.

4.4 VISIBILIDAD.

4.4.1 Distancia de visibilidad de parada.

Se considera como distancia de visibilidad de parada de un determinado punto de una carretera, la distancia necesaria para que el conductor de un vehículo pueda detenerlo antes de llegar a un obstáculo que aparezca en su trayectoria al circular a la velocidad específica del elemento (VCH, VETH, VCV o VTV) en el cual se quiere verificar esta distancia de visibilidad. La longitud requerida para detener el vehículo será la suma de dos distancias: la distancia recorrida durante un tiempo de percepción y reacción y la distancia recorrida durante el frenado. La distancia de visibilidad de parada para pavimentos húmedos, se calcula mediante la siguiente expresión:





Dp=0,278∗V e∗t+0,039∗Ve2

a

Dp=0,278∗50∗2,5+ 0,039∗502

3,4

Dp=63,426

Dónde: DP: Distancia de Visibilidad de parada, en metros.Ve: Velocidad Específica del elemento sobre el cual se ejerce la maniobra de frenado (VCH, VETH, VCV o VTV), en km/h.t: Tiempo de percepción – reacción, igual a 2.5 s.a: Rata de desaceleración, igual a 3.4 m/s2.

Tabla 4. Distancias establecidas para la distancia de visibilidad de parada.

Fuente: Manual Diseño Geométrico de vías 2008. Capítulo 2.

La vía diseñada tiene tramos con diferentes pendientes; para calcular la distancia en estos tramos se aplica la siguiente fórmula que obedece a carreteras con pendientes de rasante superiores a tres por ciento (3%), tanto en ascenso (+p) como en descenso (-p).

d= Ve2

254∗( a9,81

± p100 )

Calculando la distancia con las diferentes pendientes de la carretera se obtiene:

Tabla 5. Valores de pendiente por tramos.





Fuente: Elaboración propia.

Estos valores sirven para hacer una corrección y obtener la distancia de parada teniendo en cuenta las pendientes en los diferentes tramos de la carretera.

Dp=0,695∗Ve+d

Tabla 6. Valores de distancia de visibilidad de parada según la pendiente del tramo

Pendiente (%) Dp (m)Tramo 1 5 59,568Tramo 2 11 56,306Tramo 3 8,38 57,619

Fuente: Elaboración propia.

Tabla 6. Distancias de visibilidad de parada según la velocidad especifica.

Fuente: Manual de Diseño Geométrico de vías 2008.

4.4.1 Distancia de visibilidad de adelantamiento (Da)Se dice que un tramo de carretera tiene distancia de visibilidad de adelantamiento, cuando la distancia de visibilidad en ese tramo es suficiente para que, en condiciones de seguridad, el conductor de un vehículo pueda adelantar a otro que circula por el mismo carril a una velocidad menor, sin peligro de interferir con un tercer vehículo que venga en sentido contrario y se haga visible al iniciarse la maniobra de adelantamiento. La distancia de visibilidad de adelantamiento debe considerarse únicamente para las carreteras de dos carriles con tránsito en las dos direcciones, donde el adelantamiento se realiza en el carril del sentido opuesto.


Pendiente (%) d (m)Tramo 1 5 24.818Tramo 2 11 21.556Tramo 3 8,38 22.869




Figura 5. Diagrama de etapas en la velocidad de adelantamiento


La distancia de visibilidad de adelantamiento, de acuerdo con la Figura 13, se determina como la suma de cuatro distancias, así:

Da=D 1+D2+D 3+D 4

Dónde:Da: Distancia de visibilidad de adelantamiento, en metros. D1: Distancia recorrida durante el tiempo de percepción y reacción, en metros. D2: Distancia recorrida por el vehículo que adelanta durante el tiempo desde que invade el carril del sentido contrario hasta que regresa a su carril, en metros. D3: Distancia de seguridad, una vez terminada la maniobra, entre el vehículo que adelanta y el vehículo que viene en la dirección opuesta, en metros. D4: Distancia recorrida por el vehículo que viene en sentido opuesto (estimada en 2/3 de D2), en metros.

D1: Distancia recorrida durante el tiempo de percepción y reacción, en metros

D1=0,278∗t 1∗(v−m+a∗t 12 )

D1=47,88m

D2: Distancia recorrida por el vehículo que adelanta durante el tiempo desde que invade el carril del sentido contrario hasta que regresa a su carril, en metros.





D2=0,278∗Ve∗t 2

D2=129,27m

D3: Distancia de seguridad, una vez terminada la maniobra, entre el vehículo que adelanta y el vehículo que viene en la dirección opuesta, en metros.

D3=distancia variableentre30 y 90.

Según la velocidad de la vía, el valor es: D3=30m .

D4: Distancia recorrida por el vehículo que viene en sentido opuesto (estimada en 2/3 de D2), en metros.

D4=23D2

D4=86,180m

La distancia de adelantamiento se obtiene de la suma de las cuatro ya obtenidas así:

Da=47,88m+129,270m+30m+86,180mDa=293,33m

Se debe procurar obtener la máxima longitud posible en que la visibilidad de adelantamiento sea superior a la mínima de la tabla anterior. Por lo tanto, como norma de diseño, se debe proyectar, para carreteras de dos carriles dos sentidos, tramos con distancia de visibilidad de adelantamiento, de manera que en tramos de cinco kilómetros, se tengan varios sub-tramos de distancia mayor a la mínima especificada, de acuerdo a la velocidad del elemento en que se aplica.

Tabla 8. Porcentaje mínimo de la longitud para la distancia de adelantamiento.

Fuente: Manual de Diseño Geométrico de Vías 2008.

De acuerdo al plano, nuestra distancia de adelantamiento es de 213 m.

La cual cumple con lo establecido en la norma, esta distancia se encuentra entre la absisa k0+0 y la absisa ko+





4.5. SECCION TRANSVERSAL.

Figura 6. Sección transversal típica en vías primarias y secundarias.

Fuente: Manual

de Diseño

Geométrico de Vías 2008. Capítulo 5.

4.5.1 Ancho de zona:

Según la categoría de la carretera se considera un franja de terreno destinada a construcción, mantenimiento, futuras ampliaciones (si la demanda de transito lo exige), servicios de seguridad, servicios auxiliares y desarrollo paisajístico. Zona a la cual no se le puede dar uso privado y se denomina ancho de zona. Como se ve en la tabla 5,1 del manual de diseño geométrico de INVIAS el ancho de zona para vía secundaria es de 20-24 m.





Tabla 10. Ancho de zona

Fuente: manual de diseño geométrico de vías 2008.

El ancho de zona seleccionado para el proyecto es de 24 m. Estos predios deben ser comprados por el estado, ya que esta zona estará destinada para mantenimiento, construcción inicial y futuras ampliaciones; y si la demanda de transito lo exige, servicios auxiliares, de seguridad y de desarrollo del paisaje. Como pasan a ser propiedad del estado no tienen uso privado.

4.5.2. Calzada

La calzada es simplemente la zona de vía designada para la circulación de los vehículos. Por ser la circulación vehicular en dos sentidos, la vía es una calzada con dos carriles en diferente sentido. El ancho de calzada se asigna de acuerdo a la tabla 5,2 del Manual de Diseño Geométrico, así:

Tabla 11. Ancho de calzada (m)






El ancho de calzada para la vía es de 7,0 m, es decir el ancho de cada carril de circulación es de 3,5 para el carril y la berma se debe establecer un pendiente transversal de bombeo para el escurrimiento de aguas. Pendiente que se le da tanto a la corona como a la subrasante. La pendiente depende de la superficie de rodadura y se asigna con la tabla 5,3 del manual:

Tabla 12. Bombeo de la calzada (m).

Fuente: manual de diseño geométrico de vías 2008

4.5.3 BERMAS

Es el tramo entre la cuneta y la calzada, es el espacio por el que no se circula libremente en condiciones normales y está destinado para detención de vehículos, maniobras de emergencia y protección del pavimento, entre otras funciones. Su buen funcionamiento depende de: ancho uniforme, estar libre de obstáculos y ser compactada homogéneamente en toda su sección.

Tabla 13. Ancho de Berma de acuerdo con la velocidad del tramo homogéneo, el tipo de terreno y el tipo de vía.






Según la tabla cada berma (una a cada costado) debe tener una ancho de 0.5 m, dichos elementos servirán en ocasiones de refugio para los usuarios y ayudarán con el drenaje de la vía.

4.5.4 ANDENESEl andén es la parte de la vía designada para la circulación de peatones y se localiza a los costados de la vía. Son de uso restringido en áreas rurales, dado su escaso número de peatones. El ancho requerido por una persona es de setenta y cinco centímetros (0.75 m) y para garantizar el cruce de las personas su ancho total debe ser mínimo de un metro con cincuenta centímetros (1.50 m). La elevación respecto de la corona adyacente debe estar entre diez y veinticinco centímetros (0.10 – 0.25 m). Dado que la vía será construida en una zona rural, no contará con estas estructuras dentro de su diseño.

4.5.5 CORONA

Es el conjunto formado por la calzada y las bermas. El ancho de corona es la distancia horizontal medida normalmente al eje entre los bordes interiores de las cunetas. Es decir para el proyecto la corona es de 8.0 m.





3. ALINEAMIENTO HORIZONTAL

El alineamiento horizontal diseño que está conformado por una serie de alineamientos rectos, curvos, circulares de radio específico y curvas de grado de curvatura de diferentes valores que permitan una transición suave que garantice los objetivos fundamentales al pasar de alineamientos rectos a curvas de diferentes radios. Lo que se quiere es procurar diseñar un alineamiento que garantice al usuario un parámetro mínimo de visibilidad, comodidad y seguridad.

5.1 TIPO DE CURVAS TRABAJADAS.

Para el diseño horizontal se trabajó con curvas en ¨S¨; este tipo de curvas favorecen el diseño de la vía proyectada debido a que por condiciones topográficas principalmente alta vegetación y para evitar un impacto ambiental negativo se seleccionó este tipo de vía, por otra parte debido a que al diseñar una curva espiral-circular espiral,esta no cumplia con los criterios de entretangencia y excedia la pendiente máxima(9%),para asi incrementando el nivel de operación y por lo tanto se prestara un mejor servicio.este diseño cuenta con alineamientos de gran extensión y deflexiones medias que permiten el la localización de estas curvas.

5.2 PERALTE

El tránsito de un vehículo tendrá una componente de fuerza centrípeta que puede hacerlo salir de su curso y ocasionar un accidente. El peralte es la inclinación de la sección transversal, con el fin de compensar esta fuerza que está en función del peso del vehículo. De esta misma manera el peralte según el tipo es progresivo, y sirve para evacuar aguas de la calzada, evitando la infiltración de esta en la estructura del pavimento. En este diseño las curvas se trabajan con un peralte máximo de 8% con el fin de proporcionar comodidad y la seguridad en las curvas y siguiendo la normatividad expuesta en el Manual del INVIAS..

5.3 GRADO DE CURVATURA

El grado de curvatura es el ángulo central que se obtiene en una cuerda unidad. Es el valor límite de curvatura para una velocidad específica con el peralte máximo y el coeficiente de fricción transversal máxima. Cuando se es definido el grado de curvatura es cuando solo se puede emplear el mínimo radio de curvatura, que solo puede emplearse en situaciones en las que no sea posible la utilización de radios de curvatura mayores.

Está definido como el ángulo central subtendido por un arco unidad o una cuerda unidad determinado de la siguiente manera:

Gc=2 sen−1(c /2 Rc)





Gc=2 sen−1( 102∗73 )

Gc=7 °51'17.59

De acuerdo con las tablas 3.1 (coeficiente de fricción transversal máxima) y 3.2 del manual de diseño geométrico, el radio de curvatura y el coeficiente de fricción transversal mínimo son:

Tabla 14. Coeficiente fricción trasversal mínima.

Fuente: Manual de Diseño Geométrico de Carreteras 2008.

Tabla 15. Radios mínimos para peralte máximo e máx. = 8 % y fricción máxima.


5.4 ENTRETANGENCIAS.

Para una curva s y con doble sentido de circulación se establece por el Manual de Diseño Geométrico que no se requieren entre-tangencias.





5.5 SOBREANCHO.

Según el Manual de Diseño Geométrico de Vías 2008, una curva no lleva sobre-ancho si se cumple que:

Sean vías de dos carriles y dos sentidos, para anchos de calzada en entre tangencia mayores de siete metros (7.0 m).

Curvas con ángulos de deflexión menores a ciento veinte grados (120°). Radio mayores a ciento sesenta metros (160 m).

El vehículo de diseño como se mencionó en el apartado 4.1 es el C3S2. El sobre-ancho de las dos curvas de nuestro proyecto sería entonces:

S = 0.83 m, con un valor de L = 7,80 (Camión tres ejes)

Dado que el valor de sobre-ancho es de 0,83 m, para la curva en S no se tiene en cuenta para el diseño de las curvas; la vía tendrá un ancho de calzada constante durante todo su recorrido.

5.4 TRANSICIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL PERALTE:

Según la norma, en el capítulo 3 Diseño en planta del eje de la carretera, en este diseño de las curvas a trabajar (espiralizadas), la transición del peralte se calculará de acuerdo a la siguiente ilustración (figura 3.20, INVIAS) cuando se gira alrededor del eje:

Figura 16. Desarrollo del peralte para curvas espirales de Transición.


a. Rampa de peralte Se define la rampa de peralte como la diferencia relativa que existe entre la inclinación del eje longitudinal de la calzada y la inclinación del borde de la misma.





Tabla 16. Valores máximos y mínimos de la pendiente longitudinal para rampas de peraltes.


b. Variación de la aceleración centrifuga.

En el manual del INVIAS señalan que diseñar la transición y distribución del peralte girando el pavimento de la calzada alrededor de su eje o línea central es el método más empleado en el diseño de carreteras porque permite un desarrollo más armónico y genera menor distorsión de los bordes de la corona, razón por la cual a continuación se muestran los cálculos correspondientes a la transición del peralte de las curvas ECE:

Tabla 18. Variación de la aceleración centrifuga (J).


c. Cálculos de la transición del peralte.

Se tienen dos curvas de diferente sentido, con las siguientes especificaciones:

CURVA Nº1 Radio curva circular: 73m Deflexión: 119° D





Abscisa del TE: k0+064.03 Abscisa del SPI: k0+300.59 Le: 60m Ancho de calzada: 7m Ancho que gira: 3.5m Bombeo normal : 2% Peralte requerido:8%

N= BN∗¿e

N=11 m

Para cálculos del peralte se ha tomado una pendiente longitudinal del 9% debido a que es la máxima en el terreno y las dos curvas junto con el alineamiento presentan está pendiente. Las abscisas para diagrama de peralte son las siguientes:

CURVA 1

SECCIÓN ABSCISACARRIL

IZQUIERDOCARRIL

DERECHO

Sección A : Region de entrada de transicionK0+069.0

3-2% -2%

Sección B : Bombeo desvanecidoK0+080.0

30% -2%

Sección C : Bombeo invertidoK0+091.0

32% -2%

Sección E : Inicio sección peralte requerido 124.03 8% -8%

Sección E : Sección peraltada final 240.59 8% -8%

CURVA 1

SECCIÓN ABSCISACARRIL

IZQUIERDOCARRIL

DERECHO

Sección E : Inicio sección peralte requerido K0+340.5 -8% 8%





9

Sección E : Sección peraltada final K0+484.5 -8% 8%

Sección C : Bombeo invertido K0+517.5 2% -2%

Sección B : Bombeo desvanecido K0+528.5 -2% 0%

Sección A : INICIO DE BOMBEO NORMALK0+540.9

3-2% -2%

DIAGRAMA DE PERALTES

faltaaaaaaaaaaa

SEÑALIZACIÓN

Para la seguridad en la vía y la regulación del tráfico, se adopta la utilización de señales de tránsito, teniendo en cuenta las especificaciones para su diseño y su adecuada ubicación a lo largo del proyecto; esto basado en un estudio de señalización que busca guardar armonía, estética y comodidad con el diseño geométrico de la vía y así ofrecer un recorrido fácil y agradable libre de sorpresas y desorientaciones para el conductor; para dicho estudio de señalización se tuvo en cuenta el manual de señalización del 2004 del ministerio de transporte donde se contemplan las diferentes señales de tránsito que indican las restricciones, las precauciones e información necesaria a los usuarios de la vía.

SEÑALES VERTICALES:

Estas señales se identificaran a lo largo del proyecto pues están dispuestas de placas fijadas en postes o estructuras instaladas sobre la vía o adyacentes a ella, estas señales cumplen las funciones prevenir reglamentar e informar al usuario.

Ubicación lateral Las señales verticales estarán ubicadas al lado derecho de la vía en sentido de circulación del tránsito de forma tal que la cara frontal de la señal y el eje de la vía formen un ángulo 90 grados, con el fin de que el





usuario de la vía tenga una adecuada visibilidad. La distancia a la que se ubicaran desde el extremo interior de la señal al el borde de pavimento 1.8m.

Ubicación de señales

Fuente: Manual De Señalización Vial 2004- Capitulo 2

Dimensiones de la señal La altura de la señal medida, desde el extremo inferior del tablero hasta el nivel de la superficie de rodadura no debe ser menor de 1,80m. Las dimensiones para los tableros de las señales verticales están en función del tipo y jerarquía de la vía. Teniendo en cuenta la tabla 2.2 del Manual De Señalización Vial se tienen unas dimensiones de 75x75 cm, para un ancho de corona en la carretera de 8m.TIPOS DE SEÑALES VERTICALES A UBICAR

Preventivas. Estas señales tienen por objetivo advertir al usuario de la vía sobre la presencia de situaciones peligrosas. Las señales preventivas utilizadas en el proyecto son:

SP-09. CURVA Y CONTRACURVA PRONUNCIADAS (IZQUIERDA - DERECHA) Y SP-10. CURVA Y CONTRACURVA PRONUNCIADAS (DERECHA IZQUIERDA)

Fuente: Manual De Señalización Vial 2004-Capitulo 2.

Esta señal se usará para indicar al conductor la proximidad de una curva seguida por una contra-curvatura con una entre tangencia menor de 150m.

ReglamentariasEstas señales tienen por objeto indicar al conductor las limitaciones, prohibiciones o restricciones sobre el uso de la vía. Las señales reglamentarias a utilizarse en el proyecto son: SR-30. VELOCIDAD MÁXIMA





Fuente: Manual De Señalización Vial 2004-Capitulo 2

Esta señal tiene como función notificar la velocidad máxima a la que se pueden circular por la vía (velocidad de operación).

SEÑALES HORIZONTALES. Esta señalización comprende marcas que se pintan sobre el pavimento, bordillos o sardineles y estructuras de la vía con el fin de canalizar el tránsito, marcas tales como líneas, flechas, símbolos y letras.

TIPOS DE SEÑALES HORIZONTALES A UBICAR

Marcas longitudinales

Líneas centrales: Estas líneas se usaran para indicar el eje de la calzada. Dichas líneas estarán conformadas por una línea segmentada de 12cm de ancho con un espaciado de 4cm.

Líneas de borde de pavimento: Esta línea separara el carril de circulación con la berma, es continua y cuenta con un ancho de 12cm.

OTROS DISPOSITIVOS PARA LA REGULACIÓN DEL TRÁNSITO

Delineadores de curva horizontal. Estos delineadores de curva horizontal se usan para indicar el cambio de dirección en el alineamiento horizontal de la vía. Estos dispositivos tiene unas dimensiones de 40 x 50 y deberán colocarse en postes similares a los utilizados para las señales verticales a una altura de aproximadamente 1,50 m







De acuerdo a la tabla 5.2 del Manual De Señalización Vial y teniendo el radio de curvatura que es de 73m la separación de los delineadores de curva horizontal se deben ubicar cada 12m.


diseño geométrico sector doña Limbania tunja

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