PROPUESTA DE DISEÑO GEOMETRICO TIPO PLACA HUELLA …
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1 PROPUESTA DE DISEÑO GEOMETRICO TIPO PLACA HUELLA PARA VIA TERCIARIA EN LA VEREDA EL HOSPICIO DEL MUNICIPIO DE LA MESA CUNDINAMARCA. OSCAR EDUARDO CARREÑO CARREÑO COD 20151031962 EDUARD FELIPE CHAUZA OSPINA COD 20151031063 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES TECNOLOGIA EN TOPOGRAFIA BOGOTA 2020
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PROPUESTA DE DISEÑO GEOMETRICO TIPO PLACA HUELLA PARA VIA
TERCIARIA EN LA VEREDA EL HOSPICIO DEL MUNICIPIO DE LA MESA
CUNDINAMARCA.
OSCAR EDUARDO CARREÑO CARREÑO COD 20151031962
EDUARD FELIPE CHAUZA OSPINA COD 20151031063
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
TECNOLOGIA EN TOPOGRAFIA
BOGOTA
2020
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PROPUESTA DE DISEÑO GEOMETRICO TIPO PLACA HUELLA PARA VIA
TERCIARIA EN LA VEREDA EL HOSPICIO DEL MUNICIPIO DE LA MESA
CUNDINAMARCA.
OSCAR EDUARDO CARREÑO CARREÑO COD 20151031962
EDUARD FELIPE CHAUZA OSPINA COD 20151031063
Trabajo de grado para obtener el título de tecnólogo en topografía.
DOCENTE DIRECTOR
JULIO HERNAN BONILLA ROMERO.
INGENIERO CIVIL
MAGISTER EN GEOMATICA
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
TECNOLOGIA EN TOPOGRAFIA
BOGOTA
2020
3
NOTA DE ACEPTACION
_________________________________________
_________________________________________
_________________________________________
DIRECTOR:
________________________________________
Ing. Julio Hernán Bonilla
4
DEDICATORIA.
Esta tesis está dedicada la memoria de Zoraida Carreño, persona quién me enseñó y me
formó hasta ser la persona que soy y seré siempre. Por su valentía y coraje ante la
adversidad durante sus últimos días de enfermedad sólo me queda un profundo sentimiento
de gratitud. GRACIAS por guiarme en los momentos que lo necesitaba y por ser el pilar
que solidifica mi existir. Tu ejemplo me mantuvo en pie a lo largo de todo este tiempo.
Además, agradecemos cordialmente al apoyo incondicional de nuestras familias y a cada
uno de los profesores que aportaron en nuestro aprendizaje a lo largo de la carrera.
A la ingeniera Rubby Pardo mil gracias por el acompañamiento y asesoría a lo largo de
toda la carrera.
Oscar Eduardo Carreño Carreño
Edward Felipe Chauza Ospina
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TABLA DE CONTENIDO
TABLA DE CONTENIDO ........................................................................................................................ 5
GLOSARIO ............................................................................................................................................ 9
RESUMEN .......................................................................................................................................... 11
ABSTRACT .......................................................................................................................................... 12
INTRODUCCION ................................................................................................................................. 13
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. ................................................................................................... 15
OBJETIVOS ......................................................................................................................................... 17
General .................................................................................................................................. 17
Específico ............................................................................................................................... 17
JUSTIFICACION .................................................................................................................................. 18
ALCANCE DEL PROYECTO. ................................................................................................................. 19
ANTECEDENTES. ................................................................................................................................ 20
MARCO REFERENCIAL. ...................................................................................................................... 24
Marco conceptual ............................................................................................................................. 26
MARCO LEGAL. .................................................................................................................................. 43
MARCO AMBIENTAL. ......................................................................................................................... 44
MARCO GEOGRAFICO. ...................................................................................................................... 45
MARCO SOCIOECONOMICO. ............................................................................................................. 46
METODOLOGIA DEL PROYECTO. ....................................................................................................... 48
LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO ......................................................................................... 48
PRELIMINARES ....................................................................................................................... 49
VISITA A LA ZONA .................................................................................................................. 49
PLANEACION Y LOGISTICA FINAL .......................................................................................... 50
POSICIONAMIENTO SATELITAL.............................................................................................. 50
PROCESAMIENTO GNSS......................................................................................................... 53
RESULTADOS POSTPROCESO GNSS ....................................................................................... 55
CALCULO DE VELOCIDADES ................................................................................................... 56
TRASLADO DE COORDENADAS EPOCA ACTUAL A EPOCA 1995.4 ......................................... 56
TRASLADO DE COORDENADAS ELIPSOIDALES 1995.4 A PLANAS DE GAUSS ORIGEN CENTRAL
EPOCA 1995.4 ................................................................................................................................ 58
CALCULO DE ELEVACION GEOCOL ........................................................................................ 58
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RESUMEN COORDENADAS OBTENIDAS ................................................................................ 59
ABSCISADO EJE EXISTENTE. ................................................................................................... 61
LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO. ........................................................................................ 62
NIVELACION GEOMETRICA. ................................................................................................... 65
CONCLUSIONES. ................................................................................................................................ 67
RECOMENDACIONES. ........................................................................................................................ 68
BIBLIOGRAFIA. ................................................................................................................................... 69
7
TABLA DE ILUSTRACIONES
Figura 1-Via primaria ......................................................................................................................... 27
Figura 2-Via secundaria. .................................................................................................................... 28
Figura 3-Via terciaria. ........................................................................................................................ 28
Figura 4-Terreno plano. ..................................................................................................................... 29
Figura 5-Terreno Ondulado. .............................................................................................................. 30
Figura 6-Terreno Montañoso. ........................................................................................................... 31
Figura 7-Terreno Escarpado. ............................................................................................................. 31
Figura 8-Alineamiento Horizontal. .................................................................................................... 33
Figura 9-Curva circular simple. .......................................................................................................... 34
Figura 10-Curva circular Compuesta. ................................................................................................ 35
Figura 11-Curva Reversa.................................................................................................................... 36
Figura 12-Curva Convexa. .................................................................................................................. 40
Figura 13-Curva concava. .................................................................................................................. 40
Figura 14-Curva simetrica. ................................................................................................................ 41
Figura 15-Curva asimetrica................................................................................................................ 41
Figura 16-Ingreso piqueteadero Buen Amigo. .................................................................................. 45
Figura 17-Condiciones Climaticas Visita preliminar. ......................................................................... 49
Figura 18-Suelo con Material Rocoso................................................................................................ 50
Figura 19-Receptor GNSS Trimble. .................................................................................................... 51
Figura 20-Estaciones de Rastreo Permanente .................................................................................. 53
Figura 21-Vector de Determinacion GNSS ........................................................................................ 54
Figura 22-Vectores Óptimos Red ...................................................................................................... 54
Figura 23-Calculo de Velocidades ..................................................................................................... 56
Figura 24-Cambio epoca de Referencia ............................................................................................ 57
Figura 25-Vertices Georeferenciados ................................................................................................ 60
Figura 26-Posicionamiento GPS1 ...................................................................................................... 60
Figura 27-Posicionamiento GPS4 ...................................................................................................... 61
Figura 28-Tramo Levantado. ............................................................................................................. 62
Figura 29-Realizacion Poligonal Topografica. ................................................................................... 63
Figura 30-Levantamiento Topografico. ............................................................................................. 64
Figura 31-Nivelación Geometrica. ..................................................................................................... 65
Figura 32-Nivel sokkia B20 ................................................................................................................ 66
Figura 33-NIvelacion Borde via. ........................................................................................................ 66
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TABLA DE TABLAS
Tabla 1: Tabla de velocidad según el tipo de carretera. ................................................................... 29
Tabla 2: Valores de la Velocidad de Diseño de los Tramos Homogéneos......................................... 32
Tabla 3. Radios mínimos para peralte máximo emáx = 8 % y ........................................................... 36
Tabla 4. Radios y vel especifica Radios (RC) según Velocidad Específica .......................................... 37
Tabla 5. Relación de equipos ............................................................................................................ 51
Tabla 6. Tiempo de rastreo ............................................................................................................... 52
Tabla 7. Velocidades ......................................................................................................................... 56
Tabla8. Coordenadas Geograficas .................................................................................................... 57
Tabla 9. Coordenadas planas de Gauss............................................................................................. 58
Tabla 10. Coordenadas Geográficas Época 2017. ............................................................................. 59
Tabla 11. Transformación Época. ...................................................................................................... 59
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GLOSARIO
1. DISEÑO GEOMETRICO: De acuerdo con Choconta (1998)” El proceso de correlacionar
los elementos físicos de la vía con las condiciones de operación de los vehículos y las
características del terreno es lo que se conoce como diseño geométrico de una vía” (pag19).
2. CARRETERA: Infraestructura del transporte cuya finalidad es permitir la circulación de
vehículos en condiciones de continuidad en el espacio y el tiempo, con niveles adecuados de
seguridad y de comodidad. Puede estar constituida por una o varias calzadas, uno o varios
sentidos de circulación o uno o varios carriles en cada sentido, de acuerdo con las exigencias
de la demanda de tránsito y la clasificación funcional de la misma. (Glosario, INVIAS, 2013).
3. PLACA HUELLA: La placa-huella es una losa de concreto reforzado fundida sobre la
sub-base en la que su acero de refuerzo se entrecruza con el acero de refuerzo de la riostra y
con el acero de refuerzo de la placa-huella (Guía de Diseño de Pavimentos con Placa Huella;
INVIAS 2017)
4. ALINEMIENTO HORIZONTAL: Es la representación en planta del eje de la vía, y está
constituido por rectas que se conectan entre si generalmente por medio de curvas circulares
que proporcionan el correspondiente cambio de dirección que mejor acomode al correcto
funcionamiento de la vía. (Choconta, 1998, pag75).
4. RASANTE: Es la proyección vertical del desarrollo del eje de la superficie de rodadura de
la vía (Glosario Manual Diseño Geométrico INVIAS, 2008)
5. LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO: Un levantamiento topográfico corresponde a las
labores realizadas en campo para la representación de un terreno incluyendo características
naturales y construidas por el ser humano. Esta representación corresponde a la posición
relativa o absoluta entre puntos sobre un plano donde dichos puntos representan la
planimetría y altimetría del terreno.
6. NIVELACION GEOMETRICA: Procedimiento mediante el cual se determinan las
diferencias de nivel entre puntos, por medio de la medición o lectura de distancias verticales
de forma directa
7. POSICIONAMIENTO GNSS: Es el procedimiento geodésico que mediante el uso de la
Geodesia Satelital se obtienen las coordenadas de un punto según la medición de
pseudodistancias y rangos entre los satélites de las diferentes constelaciones y un receptor o
antena GPS
8.POLIGONAL: Consiste en una serie de líneas rectas sucesivas que se unen entre sí; a las
cuales en campo se le miden las distancias de cada una de estas líneas y los ángulos que
forman entre sí. (Planimetría; Vargas w; 2007)
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10. EJE: Línea de referencia equidistante de los bordes de la vía (Manual Diseño Geométrico
INVIAS, 2008)
11. CURVA HORIZONTAL: Trayectoria que une dos tangentes horizontales consecutivas.
Puede estar constituida por un empalme básico o por la combinación de dos o más de ellos.
(Glosario Manual Diseño Geométrico INVIAS, 2008)
12. CURVA VERTICAL: Curvas utilizadas para empalmar dos tramos de pendientes
constantes determinadas, con el fin de suavizar la transición de una pendiente a otra en el
movimiento vertical de los vehículos; permiten la seguridad, comodidad y mejor apariencia
de una vía. (Glosario INVIAS Manual Diseño Geométrico, 2008)
12. TRANSITO: Fenómeno causado por el flujo de vehículos en una vía, calle o autopista.
(Glosario Manual Diseño Geométrico INVIAS, 2008)
13. VELOCIDAD ESPECÍFICA: La velocidad máxima más probable con que sería
abordado cada elemento geométrico es justamente su Velocidad Específica y es con la que
se debe diseñar ese elemento. (Glosario Manual Diseño Geométrico INVIAS, 2008)
14. GPS: Corresponde al Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS) que nos permite
fijar a escala mundial la posición de un objeto, una persona, un vehículo o una nave. La
precisión del GPS puede llegar a determinar los puntos de posición con errores mínimos de
centímetros, aunque en la práctica hablemos de metros
15. GEOREFERENCIACION: Amarre de un proyecto ha determinado sistema de
coordenadas según un Datum para asignar una ubicación espacial a entidades cartográficas
(líneas, puntos). Todos los elementos de una capa de mapa tienen una ubicación geográfica
y una extensión específicas que permiten situarlos en la superficie de la Tierra.
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RESUMEN
El presente proyecto se basa en el levantamiento topográfico planimentrico y altimétrico para
el posible planteamiento de una propuesta de diseño geométrico para vía terciaria que permita
la interconexión entre la vereda el Hospicio del municipio de la Mesa con la vía que comunica
a la inspección de la Gran Vía del municipio de Tena Cundinamarca con Bogotá Colombia.
Dicha propuesta se plantea en la recolección y ajuste de los datos topográficos necesarios a
la hora realizar el levantamiento topográfico.
Dicha propuesta se elabora en la medida de que se hace latente falta de conexión de las
unidades productivas del país con los centros poblados por la falta de infraestructura vial, la
cual impide que un país con una actividad y privilegio agronómico como lo es Colombia,
explote toda su capacidad productiva en aras a un crecimiento económico y social tan
necesario para las condiciones de vida actuales en el país. Además de las problemáticas de
las infraestructuras viales aledañas. Problemáticas que corresponden a los movimientos en
masa en la vía que comunica el centro poblado de la Gran Vía con el caserío de la Esperanza
y el municipio de Cachipay.
Está remoción en masa corresponde al deslizamiento y hundimiento de media banca de
calzada de la vía que comunica estos lugares haciendo reducción a un carril ocasionando
retrasos en el flujo libre de los volúmenes de tránsito.
Cabe resaltar que es tan amplia la problemática en la infraestructura vial del país que estas
vías corresponden al 69.4% de la malla vial total a nivel nacional y según informes1 solo el
25% de las vías terciarias están en buen estado. De dicho 25% el 6% están pavimentadas, el
70% están afirmadas y el 24 % restante son caminos de herradura polvorientos e inseguros.
Es por ello que a raíz de ver la compleja situación en materia de infraestructura vial veredal
se plantea el actual proyecto. Este proyecto pretende realizar un Levantamiento Topográfico
y un circuito de Nivelación de la zona actual para dar las herramientas necesarias que
permitan hacer el Diseño Geométrico sobre el corredor a intervenir con aproximadamente
1000 metros longitudinales, donde la propuesta de diseño permita la circulación del tráfico
vehicular y peatonal de una manera segura, cómoda y eficiente para los habitantes de la zona.
El levantamiento Topográfico se fundamenta en la normativa que dicta la metodología y
requerimientos técnicos necesarios para la realización del mismo tales como la
Georreferenciación del proyecto, la generación de curvas de nivel, abscisado, condiciones de
la vía actual, perfiles transversales y longitudinales de la topografía actual del terreno etc.
1 LAS VIAS TERCIARIAS EN COLOMBIA, UNA OPORTUNIDAD PARA LA INGENIERÍA VIAL Y EL DESARROLLO DEL PAÍS.2017
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Palabra claves: Diseño Geométrico, Placa Huella, Levantamiento Topográfico,
Georreferenciación.
ABSTRACT
This project is based on the approach of a geometric design proposal for a tertiary road that
allows the interconnection between the village and the road that connects the main road with
Bogotá. This proposal is set around the development of horizontal, vertical and cross-
sectional designs.
The proposed design is the footprint way, taking into account the importance that
development of the roads as a fundamental axis for the development of neighboring
agricultural and tourist activities at the study site.
This proposal is elaborated to the extent that the lack of connection between the productive
units of the country and the centers populated by the bad state of the road infrastructure
becomes latent, which prevents a country with an agronomic activity and privilege such as
Colombia, exploit all its productive capacity for economic and social growth so necessary
for the current living conditions in the country. In addition to the problems of the surrounding
road infrastructure. These problems correspond to mass movements on the road that connects
the center of the Gran Via with the farmhouse of Esperanza and the municipality of Cachipay.
It should be noted that the problem in the country's road infrastructure is so wide that these
roads correspond to 69.4% of the total road network nationwide and according to reports only
25% of the tertiary roads are in good condition. Of that 25%, 6% are paved, 70% are affirmed
and the remaining 24% are dusty and insecure horseshoe roads. For that reason, the complex
situation regarding road infrastructure, the current project is proposed. This project intends
to carry out a Geometric Design based on a Topographic Survey of the current area on the
corridor to be intervened with approximately 1000 longitudinal meters, where this design
proposal allows the circulation of vehicular and pedestrian traffic in a safe, comfortable and
efficient way for the habitants of the area.
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INTRODUCCION
El diseño geométrico de vías es un aspecto de gran relevancia en países como el nuestro en
donde se deben establecer medios de comunicación entre centros administrativos, zonas de
producción y zonas de consumo como las capitales; es decir que actualmente hay gran cabida
para diseños viales en donde se establezcan medios de transporte tanto de pasajeros como de
carga por diversos medios, además de las interacciones turísticas como modelo económico
para muchas de las poblaciones colombianas. Siendo un punto relevante en el acuerdo de paz
enfocado a la inversión de dichas vías como medio de reinserción a la vida civil para la
población víctima del conflicto armado de los últimos años y el renacimiento del agro en
búsqueda de la dignidad del campesino y las poblaciones vulnerables.
Es importante resaltar lo fundamental que puede ser el transporte de carga o de pasajeros en
un país, ya que desde sus inicios esto ha sido necesario para el crecimiento de la economía,
tanto interna como externa, por tal razón el diseño de vías y carreteras que permitan el
traslado de un lado a otro de forma segura y eficiente, no solo tiene repercusiones en para el
aspecto ingenieril, sino también resulta en factores de tipo social económico político y
estructural.
Las Vías Terciarias son aquellas vías de acceso que unen cabeceras municipales con sus
veredas o unen veredas entre sí. Los principales atributos de éste tipo de Vías son:
- Ofrecer permanentemente condiciones de circulación satisfactorias durante un amplio
período de servicio.
- No requerir acciones de mantenimiento diferentes a la limpieza de las obras de drenaje y
las zonas laterales.
- Reducir los costos de construcción y mantenimiento.
- Ofrecer la posibilidad de utilización de materiales y mano de obra locales.
Colombia está en unas condiciones posicionales privilegiadas ya que es un país limitado por
dos mares el cual lo convierte en una ficha fundamental para el centro de exportaciones a
otros lugares del mundo, además del no contar con estaciones, lo cual hace nuestros suelos
ricos y fértiles. Por dicha razón este debe responder a una red vial en óptimas condiciones lo
cual permita establecer una integración en términos de transporte tanto nacional como
internacional respondiendo a la demanda de transporte y factores de globalización con otros
países.
Por todo lo anterior en el presente trabajo se pretende sintetizar de manera coherente toda la
metodología y procedimientos realizados en campo y oficina correspondiente al Diseño
Geométrico de la Vía Terciaria; dicha información hace referencia al Diseño Horizontal y
Vertical en perfil y de Secciones Transversales de un proyecto vial para la vía veredal o
terciaria de la vereda el Hospicio del municipio de la Mesa. En donde se podrá apreciar clara
14
y fácilmente los múltiples cálculos de alineamientos y trazado de curvas teniendo en cuenta
los requerimientos propuestos por el Manual de Diseño Geométrico de Vías 2008 y
especificaciones de la Guía de Diseños de Pavimentos con Placa Huella del Instituto Nacional
de Vías además de los conocimientos adquiridos da lo largo de la carrera para que el diseño
de la vía corresponda a las especificaciones de seguridad, comodidad y eficiencia.
Cabe mencionar que esta propuesta estará en función de proyecto de mejoramiento a la vía
actual teniendo en cuenta que el diseño no deberá presentar modificaciones bruscas o
extremas al actual trazado de dicha vía veredal pero las modificaciones serían acordes a
ajustes a la rasante para obtener un diseño en planta perfil lo más factible posible a la
topografía actual del terreno junto con posibles ampliaciones de la banca hacia el interior de
las curvas horizontales que requieran sobre ancho.
Además de la parte técnica es de gran importancia mencionar el componente socio integral
que posee el presente trabajo al ser la oportunidad para nosotros como estudiantes poner en
práctica los conocimientos adquiridos a lo largo de la carrera con un componente de
proyección social formándonos, así como profesionales integrales capaces de brindar
soluciones, que en ultimas es el propósito principal del actuar como topógrafos. Brindar
soluciones desde la parte técnica a las problemáticas que afectan el ámbito civil de una
comunidad.
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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
Actualmente en el país se registra una incertidumbre en cuanto a la cantidad de kilómetros
de vías primarias, secundarias y terciarias sobre la que se moviliza millones de pasajeros,
carga y mensajería. A ello se le suma que no se presenta un inventario claro con la
distribución de las mismas a lo largo del país. Para el caso de la zona a intervenir
(departamento de Cundinamarca) Actualmente se encuentra conformada por Terreno
natural, afirmado, material predominante en la mayor parte de las secciones típicas del tramo
a intervenir con características arcillosas y de gravas. En algunas zonas del tramo de estudio
se encuentra la superficie empedrada poco definida por la falta de mantenimiento y el
cubrimiento del lecho vegetal sobre la misma. En cuanto al tramo de estudio se observa en
el primer segmento cercano a la abscisa K0+250m una pendiente del 7% aproximadamente
y un ancho de 6m, al ir aumentando la longitud de estudio encontramos puntos críticos en
cuanto a la pendiente y el ancho de vía como en la abscisa K0+580m donde encontramos
gran contenido de gravas y un pequeño afluente de agua que se hace evidente en épocas de
lluvia con un ancho no superior a 2 m y una lámina de agua no superior a los 15 cm sobre
el contorno con pendiente del 40% y un ancho limitado de 4.50m por la falta de
acondicionamiento de los linderos aledaños a la abscisa, en la abscisa K0+640 se encontró
una estructura empedrada consolidada de unos 80 m de longitud acondicionada por los
propietarios de un predio aledaño para dar acceso al mismo. Cerca del final de nuestro tramo
de estudio en la abscisa K0+810 encontramos un ancho de vía promedio de 5.50m entre los
cerramientos conformado por el tránsito de los vehículos en afirmado. Por otra parte, no se
cuenta con un registro claro en cuanto a la extensión de infraestructura vial en el
departamento. Sumado a lo anterior se refleja que no se tiene el registro del deterioro actual
de la malla vial terciaria. Para el caso particular de las vías rurales de la zona de influencia
del proyecto actualmente expuesto en la vereda el Hospicio del municipio de La Mesa ,el
estado de sus vías rurales presenta un deterioro junto con la visible falta de mantenimiento
representada en la notable vegetación sobre la vía y falta de cunetas lo cual hace que se
deteriore rápidamente el afirmado que existe en algunos tramos de las zonas a intervenir,
junto con el encharcamiento de los zonas donde la vía es en materiales de terreno natural.
Cabe resaltar que se ve latente la falta de intervención por parte de la alcaldía municipal ya
que según habitantes de la zona el mantenimiento de la vía veredal existente la hacen entre
los mismos campesinos.
Esta falta de mantenimiento rutinario y técnico hizo que dicha vía veredal que conecta a la
vereda el Hospicio con la vía Bogotá - La Mesa por el oriente y a la vía que lleva del casco
urbano de la gran vía a la Esperanza por el occidente ;se viera afectada ,haciendo que las
labores agrícolas de algunos campesinos se dificultaran debido a que la movilidad y
transporte de concentrados, alimentos, cosechas y animales se entorpeciera porque la vía
rural está deteriorada presentando una superficie de rodadura insegura y en algunos casos
16
intransitable, lo que genera dificultad para transportar dichos productos e insumos agrícolas
y pecuarios que se compran en el Municipio de La Mesa o en La Gran Vía. Además de la
predominancia turística en la zona reflejada en el alquiler de fincas de descanso que se ven
beneficiadas por el clima de la zona, el cual es un atractivo para los habitantes del centro del
país.
Además, a lo anteriormente expuesto la vía principal de conexión presenta problemas de
estabilización de taludes haciéndose latentes complicaciones de movimiento de masas en la
vía que conecta a La Gran Vía con Cachipay y la cual es la vía de conexión de la vereda con
la ciudad de Bogotá. Estas dificultades técnicas hacen que dicha vía reduzca su sección
transversal a solo un carril presentando inseguridad en el flujo del tránsito de la vía lo hace
que se necesite trabajar en propuestas como la del presente trabajo de grado que permita la
interconexión de las comunidades con los centros poblados.
Al ver reflejado dicha problemática entorno a la falta de una vía terciaria optima, se pretende
generar una propuesta de Diseño Geométrico de Placa Huella que contribuya al
mejoramiento del nivel de servicio de las Vías Terciarias, que permita un tránsito optimo en
concordancia con las labores diarias de los habitantes de la zona en caso tal de que dicha
propuesta se lograra ejecutar por parte de los habitantes de la zona junto con el
acompañamiento de la alcaldía municipal.
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OBJETIVOS
General
Plantear una propuesta de Diseño Geométrico para Vía Terciaria de tipo Placa Huella la cual
permita la circulación segura, cómoda y eficiente de los habitantes de la zona entre las fincas
y las vías que conectan a las cabeceras municipales (vereda el Hospicio y casco urbano de la
Gran Vía del departamento de Cundinamarca)
Específico
1. Realizar el levantamiento topográfico georreferenciado que sirva de base para la
realización del diseño geométrico de la placa huella.
2. Realizar el respectivo plano topográfico con el fin de una representación topográfica
actual de la zona en estudio.
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JUSTIFICACION
La infraestructura vial de un país es un eje fundamental en la economía del mismo debido a
la importancia de la conexión entre comunidades y centros productivos del país. Esta
situación no es ajena a las vías terciarias en el país debido a que por ellas se transportan y
movilizan gran parte de la materia prima de primer orden junto con el insumo alimenticio del
país. Es decir que por las vías terciarias se moviliza el sector una gran parte de la economía
que sostienen al país. Entre esta economía es inevitable hablar de la importancia que tiene el
agro en la misma, ello no solo viéndolo desde un aspecto netamente económico, sino que
además en la construcción de país con relación a la importancia que tiene el campo con la
implementación de los acuerdos de paz. Allí se ve reflejada la necesidad de activar el campo
colombiano para la sustitución de cultivos ilícitos los cuales son la raíz de problemáticas
sociales como el consumo de sustancias psicoactivas y el narcotráfico. Pero estos cultivos
aun van en aumentos por la inexistencia de las vías rurales para que dichos cultivos ilegales
se sustituyan por cultivos avalados por la ley. Esta sustitución es complicada debido a la
complejidad de sacar los alimentos e insumos a los centros de acopio o en su defecto a plazas
de mercado debido a la falta de esta infraestructura vial. Ello genera un alto costo de
producción haciendo que los agricultores no puedas sacar los productos y tengan que verse
obligados a envolverse en los cultivos ilícitos. A dicha problemática la agrava la falta de
inversión a en materia vial, que a su vez lo agrava la corrupción en los contratistas y empresas
gubernamentales.
Si bien es cierto que esta inversión es necesaria también se conoce que es una inversión de
cuantiosa suma, es por ello que desde los últimos años desde el DNP y entidades a cargo de
las vías en el país se empezó a generar soluciones más económicas como lo son las placa
huellas, las cuales son más económicas que la elaboración de una vía convencional.
Esta es una técnica utilizada para reparar y mejorar la superficie de rodadura del terreno de
la vía actual y con la cual se rehabilita la vía terciaria; es decir que no se entraría a modificar
drásticamente las condiciones geométricas de la vía actual si no que se mejoran para
optimizar la seguridad y eficiencia de la misma.
Para ello se debe realizar un levantamiento topográfico con la finalidad de llevar a cabo una
descripción detallada del terreno incluyendo las características naturales como las
alteraciones efectuadas por el ser humano.
19
ALCANCE DEL PROYECTO.
El siguiente proyecto se realiza con un enfoque netamente de recolección de datos
topográficos del tramo según el desarrollo del planteamiento del problema; dichos datos
topográficos serán ajustados y representados en el producto final plasmados en el plano
topográfico que puede ser guía para un posible diseño geométrico de mejoramiento a la vía
existente en la zona de influencia.
Es de suma importancia mencionar que el proyecto presenta mayor relevancia en el
respectivo levantamiento topográfico de la zona junto con la nivelación de los respectivos
cambios de la poligonal planimetríca junto con los bordes y eje de la vía actual, además se
realizó el respectivo posicionamiento de dos parejas de placas con coordenadas ajustadas
según Postproceso. Dichas coordenadas se encuentran en Datum Magna Sirgas según
proyección Gauss Kruger origen central. Los respectivos cálculos de altitud ortométricas se
encuentras según modelo Geoidal Geocol 2004 debido a que se hace inviable el traslado de
cota por medio de nivelación geométrica desde un NP de la red vertical del IGAC por la
lejanía de un punto de dicha red hasta la zona del proyecto (el punto más cercano se encuentra
en el municipio de la mesa)
Por último, se hace necesario mencionar que no es alcance del proyecto el manejo de aguas
superficiales junto con las posibles obras civiles necesarias para el manejo integral de las
fuentes hídricas presentes en las zonas del proyecto debido a que en las inmediaciones de la
vía terciaria la atraviesa una quebrada. En tal virtud para este proyecto no se diseñará ni
calculará Box Culvert ni temas relacionados a la hidrología de la zona como curvas IDF
(curva de intensidad, duración y frecuencia) o demás aspectos técnicos relacionado.
20
ANTECEDENTES.
A continuación, se relacionan los trabajos de investigación y documentación técnica que han
realizado otros autores y que por la similitud y relación del tipo de trabajo junto con las
condiciones mismas de los diseños se tienen como referentes con información valiosa para
los cálculos o datos que podrían llegar a dar lineamientos para cálculos y demás elementos
importantes.
Dejando de lado la parte técnica entorno al diseño, es de gran importancia el papel que
cumple la conectividad del sector agropecuario hacia los centros de distribución y centros de
acopio para el agro colombiano. Tanto así que es punto infaltable en los planes de desarrollo
de un país.
En concordancia al desarrollo del agro y de las zonas rurales del país el gobierno nacional
crea programas para el apoyo a la rehabilitación, construcción y mantenimiento de dichas
vías. Uno de los programas más recientes programas es “caminos para la prosperidad “; el
cual brinda apoyo económico a la construcción de infraestructura vial para vías terciarias
como mecanismo de progreso para el país teniendo en cuenta la necesidad de impulsar la
economía del país con el aprovechamiento del campo colombiano el cual es uno de puntos
críticos para el plan nacional de desarrollo como una estrategia para disminuir la inequidad
y del mismo modo siendo una gran oportunidad para el fortalecimiento de las economías
locales.
Dicho programa va conjuntamente de la mano con la inversión del gobierno nacional
mediante la administración y ejecución del departamento nacional de planeación (DNP) y el
INVIAS. Este último ente al ser el encargado de los parámetros técnicos del desarrollo de
dichas obras, para el año 2017 realizó un manual guía y metodológico para el diseño de
pavimentos con placa-huella, donde se presentaron cinco (5) capítulos que imparten
parámetros para conocer los dictámenes y criterios de estructuración de un proyecto de
rehabilitación y construcción vial en los sectores rurales del país. Dicho manual nace bajo la
resolución 4401 de 2017 la cual dicta que dicho manual se adopta como guía para el diseño
y construcción de vías terciarias a cargo del instituto nacional de vías. Lo anterior
considerando que el INVIAS tiene como una de sus funciones el elaborar planes y programas
alrededor de temas de construcción, conservación, rehabilitación y demás obras relacionadas
con la infraestructura de los medios de trasporte por carreteras terrestres, fluviales, férreas y
marítimas en el país. “articulo 2 del decreto 2618 de 2013”
Por otra parte, se tienen como referencia aspectos y generalidades del documento
“REHABILITACION DE VIAS TERCIARIAS MEDIANTE EL USO DE PLACA
HUELLA “; documento que fue realizado por el Departamento Nacional de planeación a
cargo de la subdirección territorial y de inversiones públicas. Dicho documento presenta
21
lineamientos del sector transporte en el país, así mismo presenta los lineamientos de la
infraestructura vial junto con una breve descripción de los problemas a resolver mediante el
uso de este sistema para vías de baja demanda.
Este documento presenta un marco conceptual en el que se menciona trabajos de
mejoramientos de superficies en afirmado con el uso de placahuella haciendo énfasis en que
dicha técnica ha sido usada para la rehabilitación de buena parte de la infraestructura vial de
tercer orden en el país. Red que presenta afectaciones específicas por factores como ola
invernal sintetizados en factores climatológicos, deterioros por características de los suelos
o deficiencias en manejos de la escorrentía superficial, dificultades de transitabilidad por
superficies deterioradas en pendientes longitudinales exigentes (≥10%) siendo esta ultima la
característica más representativa en el uso de placahuella.
Allí se hace especial relevancia en que para el desarrollo del diseño de la placahuella es
necesario realizar un diagnóstico entorno a cuál fue la condición que llevó a la vía al nivel de
deterioro teniendo en cuenta parámetros específicos de capacidad portante de la superficie
subyacente, control de escorrentía o manejo de caudales, comportamientos geotécnicos o
geológicos de la zona.
Además, dicho documento presenta características de las zonas a intervenir para proyectos
de dicha índole para que de tal manera se lograra hacer una comparación con las
características de la zona actual del presente proyecto. En tal virtud encontramos
características muy similares como lo es el deterioro de la superficie de rodadura actual y
sumado a ello se acompleja la problemática con la falta de mantenimiento de las cunetas
haciendo que se sobreponga la cobertura vegetal sobre dichos elementos (cunetas) lo cual
agrava escorrentía de aguas superficiales haciendo empozamientos y charcos dañando el
afirmado de la vía.
Dicho documento también fue referente alrededor de las consideraciones que muestra de
estudios y diseños, específicamente en el apartado de localización del proyecto en la cual
menciona las generalidades de la manera de realizar el levantamiento técnico para la
adquisición de datos en campo. Además de dicho documento se referencian las dimensiones
del diseño de la placa huella; dictando que ancho de la vía, incluidas las cunetas debe ser
mínimo de 6 m. Sin embargo, considera sobreanchos en aquellos sitios en que se requiera
para el caso de curvas o zonas que se necesite permitir el paso de dos vehículos al tiempo.
También recomienda cunetas generalmente con un ancho de 70 cm y un espesor de 10 cm,
debe ser acorde con la topografía presente generando una sección que permita la canalización
de las aguas de escorrentía.
Entorno a los entregables el documento menciona que se debe entregar un plano de
levantamiento topográfico en escala legible en tamaño pliego o medio pliego según se
requiera, indicando lo siguiente:
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Norte, escala, curvas de nivel, puntos de referencia y amarre con coordenadas,
abscisado con detalle de puntos de inicio, hitos especiales (redes, quebradas, etc.),
perfiles de terreno, cuadro de convenciones.
ubicación de obras de drenaje existentes
Cabe mencionar que el documento presenta otras temáticas como los estudios hidrológicos,
planes de adaptación ambiental y procesos constructivos los cuales van más enfocados a la
fase de puesta en marcha o construcción cuya cabida no está inmersa en este proyecto
saliendo de los alcances del mismo. Así mismo se hizo uso de la norma de construcción de
placa huella implementada y utilizada por empresas públicas de Medellín EPM cual brinda
cortes de las secciones típicas usadas en los diseños con sus respectivas dimensiones y
sumado a ello parámetros relacionados a las pendientes de bombeo y peraltes
correspondientes. A su vez muestra elementos e información de tipo estructural para las
riostras y demás la cual no es alcance de este proyecto.
Por ultimo para comprender la dimensión de la problemática entorno a las vías es necesario
remontarse al desarrollo de las vías en el país. Concretamente desde el año 1873 hubo una
fiebre vial debido a la densidad de vehículos que circulaban y la cantidad de actividades que
realizaban para ello fue necesario implementar la estructuración de un plan vial, se
consideraba como carreteable una vía afirmada de menos de 4.6 metros de banca y como
carretera la que sobrepasara este ancho.
Una de las primeras en construirse fue la de Cúcuta a Los Cachos sobre el Rio Zulia, que
entro en servicio a pesar de no estar terminada debido al terremoto que azotó la ciudad en el
último año de construcción. Esto genero diferentes problemas ya que la conectividad desde
entonces ha presentado intermitencias dando como resultado que Colombia sea uno de los
países más atrasados en cuanto a estructura vial.
Por esto se debe identificar la relación entre las necesidades de infraestructura de transporte,
el conflicto y la pobreza. Puesto que el desarrollo de infraestructura mejora la economía y la
calidad de vida de los territorios.
En la actualidad la comunicación terrestre es difícil debido a que por una parte las vías están
en mal estado con restricciones o intransitables y por otra se evidencia un deficiente
mantenimiento. Esto genera congestiones en las vías, junto con el aumento de los tiempos de
viaje y baja comercialización de productos del municipio retrasando actividades como el
acceso oportuno a servicios médicos, aumento en los costos de transporte de carga y
pasajeros, inasistencia de estudiantes a entidades educativas, junto con un incremento de los
precios de los productos de la región.
En algunos tramos críticos es imposible el paso en épocas de invierno o se requiere
intervención para habilitarlo.
23
Dicho esto, la intervención física de las vías se planea de la siguiente manera
1. Mantenimiento rutinario con participación comunitaria
2. Mantenimiento periódico y construcción de obras de contención drenaje y placa huella
3. Aplicación de nuevas tecnologías
24
MARCO REFERENCIAL.
MARCO HISTORICO.
El desarrollo del transporte a lo largo de la historia del país es indiscutiblemente inseparable
de la necesidad de la conexión entre comunidades. Dicha necesidad ha perdurado a lo largo
de la historia. Historia que se remonta a tiempos tales como épocas prehispánicas, donde los
indígenas precolombinos tenían capacidades desarrolladas en el ámbito ingenieril, en tal
virtud de hasta lograr construir y desarrollar trochas y caminos a pesar de la topografía tan
variable que tiene Colombia, a ello se le suman las condiciones climáticas que predominan
las diversas latitudes del país. La construcción y demarcación de diferentes rutas con
pendientes variables tenían el fin de llegar a diferentes puntos donde se establecían diversas
comunidades con las cuales realizaban prácticas de trueque.
Del mismo modo se ve reflejada la creación de los caminos veredales de las zonas aledañas
del proyecto actual con lo mencionado anteriormente. Ello se hace visible con ejemplos tales
como los caminos reales cercanos a la zona de intervención del proyecto.
El camino real a tena es uno de dichos caminos reales, el cual antes de la llegada de los
españoles fue una trocha trazada por los muiscas hace cientos de años para establecer
contactos con otras comunidades indígenas y que hoy en día es un punto clave para la
biodiversidad del departamento.
Dicho camino real posee un registro por parte de José Celestino Mutis quien en 1772 en su
expedición encuentra en los montes de Tena especies arbóreas de Quina (árbol localizados
en los bosques lluviosos de sur américa).
Actualmente dichos caminos reales perduran 6 km de ruta la cual se encuentra en una reserva
natural que abarca un área de 65 hectáreas, localizada en la zona conocida como el Tambo;
vocablo que usualmente designaba los sitios de descanso de aquellos indígenas caminantes
que marcaban y trazaban los caminos y trochas que conectaban sus comunidades más allá de
la lengua, sino con aspectos culturales como el territorio.
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Dicho camino real conecta a sitios de gran majestuosidad natural como caídas de agua de
más de 40 metros como la quebrada la honda, desde donde actualmente existen bocatomas
para el suministro de agua para la población de tena y sus alrededores.
Estos caminos reales fueron considerados caminos de herradura por donde se realizaba el
transporte de materiales con el uso de animales de carga hacia las provincias de mayor
circulación, que para este contexto seria Santafé de Bogotá.
Dejando de lado los tiempos de la colonia, es importante mencionar que para los años de
1887 ya existía un número considerable de carros halados por bueyes.
A raíz de ello nace la ley 52 de 1852 la cual fue el primer pilar en la estructuración de un
plan vial para el país.
Entre dicho plan vial se estructuraba el camino que comunicaba a Santafé de Bogotá con
quito que poseía una longitud de 221 leguas según información del artículo del ingeniero
Ismael Osorio “Breve reseña histórica de las vías en Colombia “.
Partiendo de Santafé hacia la Gobernación de Popayán y la Presidencia de Quito, se tomaba
rumbo a Mariquita e Ibagué por una de dos rutas: una que se dirigía hacia el Magdalena,
pasando por Villeta, Honda, Guaduas y Mariquita; y otra que, por Funza, Tena, La Mesa y
Tocaima, iba hacia Ibagué. (I. Osorio, “Reseña histórica de las vías en Colombia”).
Además de la información anterior, en las visitas a campo al momento de realizar el
acercamiento con los habitantes de la zona del proyecto, mencionaban que dicho camino era
paso obligado de la mercancía que iba a Bogotá según la tradición oral de heredada de los
abuelos al habitante que mencionaba tal premisa. Según el mencionaba que en algunas
piedras había marcas del paso de los rieles que arrastraron por dicho camino para la
construcción de vías férreas para la sabana de Bogotá que iba desde Facatativá a Bogotá.
26
Marco conceptual
Transporte.
Actividad que consiste en trasladar personas u objetos de un lugar a otro con alto nivel de
seguridad y comodidad. Choconta, A. (2008) afirma que también” constituye uno de los
grandes sectores de la economía, junto con la industria, el comercio y la agricultura” (pag17).
Las modalidades de transporte se encuentran divididas en dos grandes grupos:
Los que no necesitan recurrir a dispositivos para transportar objetos de un
lugar determinado a otro. Choconta (1998) afirma que “sin necesidad de
móviles es posible “el transporte de energía eléctrica en baja, media y alta
tensión (mediante cables), el gas y vapor de agua (tuberías)...o derivados del
petróleo (oleoductos)” (pag17).
Los que requieren algún tipo de vehículo para trasladar objetos por medio de
una vía o algún camino construido. De acuerdo a los requerimientos de la vía
de transporte se pueden emplear alguno de los tres tipos de transporte
existente; terrestre, acuático o aéreo (Choconta, 1998).
Transporte Terrestre
Las actividades de transporte realizadas sobre el medio terrestre pueden ser:
Por vías que se encuentran en un bajo nivel de acondicionamiento, Donde
usualmente son transitadas por transportes primitivos.
Por carreteras con un buen nivel de acondicionamiento, donde el tránsito de
vehículos motores es el más común.
Por vías férreas donde transitan únicamente vehículos impulsados por un
sistema de locomotora. (Choconta, 1998).
Diseño Geométrico.
De acuerdo con Choconta (1998)” El proceso de correlacionar los elementos físicos de la vía
con las condiciones de operación de los vehículos y las características del terreno es lo que
se conoce como diseño geométrico de una vía” (pag19).
27
Carretera.
Infraestructura del transporte cuya finalidad es permitir la circulación de vehículos en
condiciones de continuidad en el espacio y el tiempo, con niveles adecuados de seguridad y
de comodidad. Puede estar constituida por una o varias calzadas, uno o varios sentidos de
circulación o uno o varios carriles en cada sentido, de acuerdo con las exigencias de la
demanda de tránsito y la clasificación funcional de la misma. (Glosario, INVIAS, 2013). Las
carreteras se encuentran de acuerdo a su funcionalidad y tipo de terreno. (INVIAS, 2013,
pag4)
Según su funcionalidad se ve determinada según la necesidad operacional o diferente intereses
Primarias
Son aquellas que permiten acceso a capitales de Departamentos que
cumplen con la función básica de integración de las principales zonas de
producción.
Figura 1-Via primaria
CONSTRUCCION PAN-AMERICANA, (24 de enero del 2011),
Carreteras por concesión se imponen en Latino América, Recuperado de
http://www.cpampa.com/web/cpa/2011/01/carreteras-por-concesion-se-
imponen-en-america-latina/
28
Secundarias
Son aquellas vías que unen las cabeceras municipales entre sí y/o que
provienen de una cabecera municipal y conectan con una carretera
Primaria.
Figura 2-Via secundaria.
Higmotor, (3 de agosto del 2011), Propuesta de reducción de velocidad
en las carreteras secundarias, Recuperado de
http://www.highmotor.com/propuesta-reduccion-velocidad-carreteras-
secundarias.html
Terciarias
Son aquellas vías de acceso que unen las cabeceras municipales con sus
veredas unen veredas entre sí. (INVIAS, 2008, pag5).
Figura 3-Via terciaria.
ELPILÓN, (30 septiembre del 2014), 175 kilómetros de vías serán pavimentados,
Recuperado de http://elpilon.com.co/175-kilometros-de-vias-seran-pavimentadas/
29
Tabla 1: Tabla de velocidad según el tipo de carretera.
Manual de Diseño Geométrico de Vías, 2013, pág. 128, Velocidad de Diseño del tramo
homogéneo, Recuperado de INVIAS.
Determinada por la topografía predominante en el tramo en estudio, es decir que al largo del proyecto pueden presentarse tramos homogéneos en diferentes tipos de terreno.
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 explanación. Sus
pendientes longitudinales son normalmente menores de tres por ciento
(3%). (INVIAS, 2008, pag5).
Figura 4-Terreno plano.
BIENES ONELINE, (Julio de 2010), Agrícola en Venta en Temuco
Cautín, Recuperado de http://www.bienesonline.cl/ficha-agricola-venta-
temuco-cautin_AGV6079.php
30
Terreno ondulado
Tiene pendientes transversales al eje de la vía 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 explanación. Sus pendientes longitudinales se
encuentran entre tres y seis por ciento (3% - 6%). (INVIAS, 2008, pag6).
Figura 5-Terreno Ondulado.
Depositphotos, Toscana terreno ondulado na sunset crete senesi esp… -
Imagen Stock, Recuperado de
http://pt.depositphotos.com/10208772/stock-photo-tuscany-undulating-
terrain-on-sunset.html
Terreno montañoso
Tiene pendientes transversales al eje de la vía entre trece y cuarenta grados
(13° -40°). Generalmente requiere grandes movimientos de tierra durante
la construcción, razón por la cual presenta dificultades en el trazado y en
la explanación. Sus pendientes longitudinales predominantes se
encuentran entre seis y ocho por ciento (6% - 8%). (INVIAS, 2008, pag6).
31
Figura 6-Terreno Montañoso.
Locanto, (2006), pag1, Terreno montañoso, agrícola y ganadero en
Chiapas con escritura, Recuperado de
http://chiapas.locanto.com.mx/ID_291593519/Terreno-montanoso-
agricola-y-ganadero-en-Chiapas-con-escritura.html
Terreno escarpado
Tiene pendientes transversales al eje de la vía generalmente superiores a
cuarenta grados (40°). Exigen el máximo movimiento de tierras durante
la construcción, lo que acarrea grandes dificultades en el trazado y en la
explanación, puesto que generalmente los alineamientos se encuentran
definidos por divisorias de aguas. Generalmente sus pendientes
longitudinales son superiores a ocho por ciento (8%). (INVIAS, 2008,
pag6).
Figura 7-Terreno Escarpado.
CHARQUINHO, (12 agosto del 2012), TERRENO ESCARPADO,
Recuperado de http://charquinho.blogs.sapo.pt/1221749.html
32
Velocidad de diseño.
En el proceso de asignación de la velocidad de diseño, se debe otorgar la máxima prioridad
a la seguridad de los usuarios. Por ello la velocidad de diseño a lo largo del trazado debe ser
tal que los conductores no sean sorprendidos por cambios bruscos y/o muy frecuentes en la
velocidad a la que se pueden realizar con seguridad el recorrido.
El diseñador, para garantizar la consistencia en la velocidad, debe identificar a lo largo del
corredor de ruta tramos homogéneos a los que por las condiciones topográficas se les pueda
asignar una misma velocidad. (INVIAS, 2008, pag37).
La longitud mínima de un tramo de carretera con una velocidad de diseño
dada debe ser de tres (3) kilómetros para velocidades entre veinte y
cincuenta kilómetros por hora (20 y 50 km/h) y de cuatro (4) kilómetros
para velocidades entre sesenta y ciento diez kilómetros por hora (60 y 110
km/h).
La diferencia de la velocidad de diseño entre tramos adyacentes no
puede ser mayor a veinte kilómetros por hora (20 km/h). Velocidad de Diseño del tramo homogéneo
La Velocidad de Diseño de un tramo homogéneo está definida en función de la
categoría de la carretera y el tipo de terreno. A un tramo homogéneo se le puede
asignar una Velocidad de diseño indicado. (INVIAS, 2008, pag37).
Tabla 2: Valores de la Velocidad de Diseño de los Tramos Homogéneos en función
De la categoría de la carretera y el tipo de terreno.
Manual de Diseño Geométrico de Vías, 2013, pág. 38, VELOCIDAD DE DISEÑO DE UN
TRAMO HOMOGENEO, Recuperado de INVIAS.
33
Velocidad Específica.
La velocidad máxima más probable con que sería abordado cada elemento geométrico es
justamente su Velocidad Específica y es con la que se debe diseñar ese elemento.
El valor de la Velocidad Específica de un elemento geométrico depende esencialmente de
los siguientes parámetros:
Del valor de la Velocidad de Diseño del Tramo Homogéneo en que se encuentra
incluido el elemento. La condición deseable es que a la mayoría de los elementos
geométricos que integran el tramo homogéneo se les pueda asignar como
Velocidad Específica el valor de la velocidad de diseño del tramo.
De la geometría del trazado inmediatamente antes del elemento considerado,
teniendo en cuenta el sentido en que el vehículo realiza el recorrido. (INVIAS,
2008, pag39).
Criterios para la asignación de la Velocidad Específica
La Velocidad Específica de una curva horizontal no puede ser menor que la
velocidad de diseño del tramo ni superior a ésta en veinte kilómetros por hora.
(INVIAS, 2008, pag40).
La Velocidad Específica de una curva horizontal debe ser asignada teniendo en
cuenta la Velocidad Específica de la curva horizontal anterior y la longitud del
segmento recto anterior. (INVIAS, 2008, pag40).
Alineamiento horizontal
Es la representación en planta del eje de la vía, y está constituido por rectas que se conectan
entre si generalmente por medio de curvas circulares que proporcionan el correspondiente
cambio de dirección que mejor acomode al correcto funcionamiento de la vía. (Choconta,
1998, pag75).
Figura 8-Alineamiento Horizontal.
TUTORIALES CIVIL3D, (2011), Edición de alineaciones en Civil 3D,
Recuperado de
http://www.civil3d.tutorialesaldia.com/tag/alineamiento/page/3/
34
Diseño Horizontal.
El alineamiento horizontal está constituido por alineamientos rectos, curvas circulares y
curvas de grado de curvatura variable que permiten una transición suave al pasar de
alineamientos rectos a curvas circulares o viceversa o también entre dos curvas circulares de
curvatura diferente. El alineamiento horizontal debe permitir una operación segura y cómoda
a la velocidad de diseño. (INVIAS, 2008, pag73).
Curvas Horizontales
El eje de una vía está constituido, tanto en el sentido horizontal como vertical, por una serie
de rectas unidas sucesivamente por curvas.
Curva Circular Simple
Una curva circular simple es un arco de circunferencia tangente a dos alineamientos rectos
de la vía y se define por su radio (R), que es asignado por el diseñador como mejor convenga
a la comodidad de los usuarios de la vía y a la economía en la construcción y el
funcionamiento.
El punto donde se intersecan o cortan los alineamientos rectos que van a ser empalmados por
la curva se llama punto de intersección (PI). El punto de la tangencia con el alineamiento
recto de llegada a la curva se llama principio de curva (PC) y el punto de salida de la curva
(PT). (Choconta, 1998, pag76).
Figura 9-Curva circular simple.
Doble vía, (19 de marzo 2007), Curvas circulares Simples, Recuperado de
https://doblevia.wordpress.com/2007/03/19/curvas-circulares-simples/
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Curvas circulares compuestas
Se denominan a las curvas formadas por dos o más curvas circulares simples consecutivas,
tangentes en un punto común y con sus centros al mismo lado de tangente común. El punto
de tangencia se llama punto de curvatura compuesta (PCC).
Hay relaciones que ligan entre si las diferentes curvas simples, aunque éstas también pueden
considerarse individualmente en forma independientemente.
(Choconta, 1998, pag72).
Figura 10-Curva circular Compuesta.
ALINEAMIENTO HORIZONTAL, clase4_alineamiento_horizontal3.pdf, Recuperado de
http://viasi.weebly.com/uploads/4/3/2/7/4327492/clase4._alineamiento_horizontal3.pdf
Curvas Reversas
Existen cuando hay dos curvas circulares con un punto de tangencia común y con centros en
lados opuestos de la tangente común. En general, están prohibidos por toda clase de
especificaciones y por tanto se deben evitar en ferrocarriles y carreteras, pues no permite
manejar correctamente el peralte en la cercanía del punto de tangencia; además de producir
dificultades en el funcionamiento vehicular. Sin embargo, se encuentran presentes en
terrenos montañosos y en carreteras urbanas. (Choconta, 1998, pag85).
36
Figura 11-Curva Reversa.
Nociones de topografía para proyectos Rodovarios, (2005), Capitulo 05, Figura 5.6,
ELEMENTOS GEOMETRICOS DAS ESTRADAS DE ROGAGEM, Recuperado de
http://www.topografiageral.com/Curso/capitulo%2005.php
Radio de Curvatura mínimo (RCmín)
El radio mínimo (RCmín) es el valor límite de curvatura para una Velocidad Específica
(VCH) de acuerdo con el peralte máximo (emáx) y el coeficiente de fricción transversal
máxima (fTmáx). El Radio mínimo de curvatura solo debe ser usado en situaciones extremas,
donde sea imposible la aplicación de radios mayores. (INVIAS, 2008, pag73).
.
Tabla 3. Radios mínimos para peralte máximo emáx = 8 % y fricción máxima.
Manual de Diseño Geométrico de Vías. 2008, pag104, Radios mínimos para peralte
máximo emax = 8 % y fricción máxima, Recuperado de INVIAS
37
Tabla 4. Radios y vel especifica Radios (RC) según Velocidad Específica (VCH) y Peraltes
(e) para emáx = 8%.
Manual de Diseño Geométrico de Vías. 2013, pag106, Radios (Rc) según Velocidad
Especifica (VCH) y Peraltes (e) para emax = 8%, Recuperado de INIVAS
Tipos de proyectos viales
Proyecto de carreteras nuevas
La construcción de una carretera Primaria nueva obedece a la necesidad de complementar
la malla vial existente para obtener ahorros en el costo del transporte. Como la motivación
es fundamentalmente de índole económica y teniendo en cuenta que se requiere una
inversión importante, por las altas especificaciones geométricas necesarias para ofrecer
el adecuado nivel de servicio al tránsito que haría uso de dicha carretera, es indispensable
que la decisión de construirla sea tomada con cautela.
(INVIAS, 2008, pag7).
38
Proyecto del mejoramiento de carreteras existentes
Las exigencias del tránsito en lo referente a la seguridad y a la velocidad de operación
obligan al mejoramiento continuo de los criterios de diseño y, por consiguiente, a su
aplicación en el mejoramiento de las carreteras existentes dado (INVIAS, 2008, pag7).
Criterios para el mejoramiento de una vía
1. El incremento en el volumen de tránsito. Un caso frecuente es la ampliación de la vía a
dos calzadas con separador central y la adecuación de la vía existente como una de las
calzadas unidireccionales.
2. Así la demanda del tránsito no lo exija, la pavimentación de una carretera obliga a realizar
mejoras en los alineamientos, compatibles con el aumento en la velocidad de operación
que dicha pavimentación implica. El incremento de la velocidad de los vehículos requiere
garantizar la distancia de visibilidad de parada y, además, a ofrecer, en las carreteras de
dos carriles, longitud suficiente con visibilidad de adelantamiento.
3. La necesidad de eliminar sitios críticos de accidentalidad originados por defectos en el
trazado de la carretera.
Proyecto de rehabilitación de una vía
Se refiere a la recuperación de las condiciones iniciales de la vía de tal forma que se cumplan
las especificaciones técnicas con que fue diseñada inicialmente. El INVIAS, (2008) afirma
que “En ésta Fase se elaboran los diseños detallados, tanto geométricos como de todas las
estructuras y obras complementarias que se requieran, de tal forma que un constructor pueda
materializar la carretera”
Diseño vertical.
Consiste en “La proyección del eje principal de la vía sobre una superficie vertical paralela
al mismo” (Agudelo, 2002), donde una serie de líneas tangentes unen curvas verticales
parabólicas o circulares que van determinando la rasante de la vía. El alineamiento vertical
se limita por la topografía determinada en la línea preliminar, las características de visibilidad
de la carretera, las cantidades de movimientos de tierras y la pendiente final.
Alineamiento vertical
Según INVIAS, (2008) afirma que: “Esta formado por una serie de rectas enlazadas por arcos
parabólicos, a los que dichas rectas son tangentes”.
El alineamiento vertical y el alineamiento horizontal deben ser consistentes y equilibrados,
de tal modo que los parámetros del vertical sean congruentes con el horizontal. Por ende, es
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fundamental que los elementos del diseño vertical tengan la misma velocidad específica del
diseño horizontal. (INVIAS, 2008, pag127).
1.1.1Pendiente mínima.
Afirma INVIAS, (2008) que: “La pendiente mínima longitudinal de la rasante debe garantizar
especialmente el escurrimiento fácil de las aguas lluvias. La pendiente mínima que me
garantiza esto, debe ser de (0.5%) y de (0.3%) en terrenos planos”.
1.1.2. Pendiente máxima.
La pendiente máxima de una tangente vertical está relacionada de manera directa con la
velocidad con la que circulan los vehículos sobre la carretera, por ello para todas las vías
dependiendo su tipo de carretera. Para vías primarias se establecen las velocidades altas que
son entre sesenta y ciento treinta kilómetros por hora (60-130Km/h) y para vías terciarias las
pendientes máximas se ajustan con velocidades entre los veinte y sesenta kilómetros por hora
(20-60 Km/h). (INVIAS, 2008, pag127).
Curvas Verticales.
Según INVIAS, (2008) afirma que: “Son las que enlazan dos tangentes consecutivas del
alineamiento vertical, para que en su longitud se efectué el paso gradual de la pendiente del
paso de entrada la de la tangente de salida. Deben dar por resultado una vía de operación
segura y confortable, apariencia agradable y con características de drenaje adecuadas”.
Existen cuatro tipos de curvas verticales, las cueles son:
40
1.2.1. Curvas Verticales Convexas.
Figura 12-Curva Convexa.
Manual de Diseño Geométrico de Vías. 2008
1.2.2. Curvas verticales cóncavas.
Figura 13-Curva concava.
Manual de Diseño Geométrico de Vías. 2008
41
1.2.3. Curvas simétricas.
Son aquellas las cuales su longitud de entrada es igual a la longitud de salida.
(INVIAS, 2008).
Figura 14-Curva simetrica.
Manual de Diseño Geométrico de Vías. 2008
1.2.4. Curvas asimétricas.
Son aquellas a las cuales su longitud de salida es diferente a la longitud de
entrada. (INVIAS, 2008)
Figura 15-Curva asimetrica.
CIVILMAO, (19 de octubre 2014), CURVAS VERTICALES ASIMETRICAS,
Recuperado de https://civilmao.wordpress.com/tag/diseno-geometrico/
PIV: Se le llama al punto de intersección de dos tangentes consecutivas. (INVIAS,
2008, pag131).
PCV: Se le denomina al punto común de una tangente y una curva vertical en su
origen. (INVIAS, 2008, pag131).
PTV: Al punto común de la tangente y la curva al final de ésta, se le llama PTV.
(INVIAS, 2008, pag131).
A: Se le denomina a la diferencia algebraica de pendientes en un punto. Es un valor
dado al tanto, por tanto. (INVIAS, 2008, pag131).
A = |S1 – S2|
42
Y: Ordenada verticalmente en cualquier punto, también llamada corrección de la
curva vertical. (INVIAS, 2008, pag134).
Y = 1
2∗ 𝑟 ∗ 𝑥²
Vd: Velocidad de diseño.
X: Distancia horizontal a cualquier punto de la curva desde el PCV o desde el PTV.
(INVIAS, 2008, pag134)
LV: Es la longitud de la curva vertical, medida por su proyección horizontal en
metros. (INVIAS, 2008, pag134).
Lv = 0.6 * Vd
Cota negra: Es la cota natural del terreno. (El gran topo, 2010).
Cota roja: Cota del proyecto o nivel de sub-rasante. (El gran topo, 2010).
Cota tangente: Es la cota que se ubica tangencialmente en una curva vertical, ya sea
cóncava o convexa. (CONSTRUMATICA, 2013).
Cota trabajo: Es la diferencia de altura que hay entre la cota negra o proyecto y la
cota negra, siendo positivo cuando se rellena y negativo cuando se corta. (Choconta,
1998).
43
MARCO LEGAL.
Es de suma importancia regirse bajo la normatividad vigente para así no caer en sanciones y
multas las cuales pueden afectar el desarrollo de la obra y así generar retrasos. A pesar de
que se tiene claro los alcances de este proyecto y se tiene claro que dicho proyecto es a modo
de propuesta mas no de intervención o construcción el presente marco da a conocer aspectos
en los dos ámbitos.
Es importante que tanto el constructor como nosotros como proponentes del presente diseño
conozcamos todas las leyes y decretos de la República de Colombia, además de las
ordenanzas, acuerdos y decretos expedidos por los órganos legislativos y ejecutivos
regionales y locales que pudieren afectar de alguna manera el desarrollo de un proyecto
similar o a fin a este en la vida profesional mas no solo como un aspecto netamente académico
junto con su cumplimiento como lo indica el instituto nacional de vías(invias,2012,pag 13-
cumplimiento de la normatividad legal).
Según el apartado de responsabilidades especiales del constructor del artículo 103-13 de
normas y especificaciones del INVIAS nos menciona que el constructor las debe saber debido
a que cualquier reclamo es consecuencia a la falta de cumplimiento de dichas disposiciones
y la responsabilidad correrá por parte de su personal (INVIAS, 2012, pag 13-calidad).
También es importante resaltar que el constructor debe manejar un sistema de gestión de
calidad que según el manual del INVIAS ISO 9001 vigente el cual servirá de guía para
posteriormente presentar un plan de calidad del proyecto para estudio y el cual debe ser
aprobado por parte del Interventor encargado en obra (INVIAS,2012, pag 13-calidad).
Según el artículo 103 se deben Implementar un sistema de detección de riesgos de
incumplimiento en todos sus procesos para poder tomar acciones preventivas de manera
oportuna. Para ello, el plan de calidad debe identificar no solamente los límites de aceptación
y rechazo de las especificaciones, sino límites de acción con valores más estrictos que los
límites de aceptación y rechazo, que generen la activación de acciones preventivas (INVIAS,
2012, pag 13-autocontrol).
Además, es importante mencionar que para el presente diseño se consideró el uso de las
normas vigentes junto con documentos técnicos de las diversas entidades privadas y
gubernamentales a cargo del desarrollo de las obras en material vial para Colombia. Entre
estas normativas se consideraron las siguientes:
Guía de Diseño de Pavimentos con Placa-huella: Dicho documento presenta los
lineamientos como alternativa de pavimentación y de aspectos metodológicos para
las vías de la red Terciaría vial del país
Norma de construcción de placa huella epm: Documentos de las empresas públicas
de Medellín entorno a los alcances, requisitos técnicos, aspectos constructivos. Es
44
necesario mencionar a norma y especificación general de construcción NEGC-508-
00.
Mejoramiento de vías terciarias mediante el uso de placa huella: documento del
Departamento Nacional de Planeación de la Subdirección territorial y de Inversiones
Públicas entorno al uso de placa huellas como aspecto de mejoramientos a la red de
vías terciarias del país.
MARCO AMBIENTAL.
Es de gran relevancia el tener en cuenta el posible daño ambiental que podría ser causado al
realizar el diseño en campo del trazado que se llevó a cabo debido a que según normatividades
vigentes se debe tener una licencia ambiental, la cual nos permitirá garantizarle a la nación
que la puesta en marcha de nuestro diseño de nuestra carretera no afectara en gran medida al
ambiente.
Según la guía de manejo ambiental para proyectos de perforación dicha licencia ambiental
es expedida por el ministerio de medio ambiente y el sistema nacional ambiental, dicha
licencia será el instrumento de gestión y planificación para que desde la etapa inicial se
contemplen las medidas de prevención, mitigación, corrección, compensación y manejo de
efectos ambientales que podamos tener al momento de la construcción de nuestra vía
(ministerio de medio ambiente, 1999, pag 11).
Lo anterior se debe a que actualmente es necesario consolidar nuestro trazado y diseño de
carreteras fundamentados en conceptos de desarrollo sustentable, los cuales se basan en que
todo se elabore sin que ello afecte posteriormente a generaciones venideras, debido a que es
necesario tener conciencia de la relevancia que posee el medio ambiente en la vida y
desarrollo de la humanidad, además lo que posiblemente los diseñadores pueden repercutir
en ello.
Según la guía básica para la perforación de pozos se estableció como una medida para toda
obra en la cual me modifique notoria o considerablemente al entorno paisajístico lo cual no
adentra a tener implicaciones en el ámbito ambiental ya que en cierto modo tendremos que
hacer modificaciones al entorno por donde debemos pasar nuestra carretera (ministerio de
medio ambiente, 1999, pag 11).
Cabe mencionar que no solo se deben evaluar aspectos ambientales sino también aspectos
socioculturales debido a que según la constitución el paisaje debe ser preservado debido a
que es considerado un patrimonio común de la sociedad (ministerio de medio ambiente,1999,
pag 11-principios generales de política ambiental). Lo cual nos lleva a decir que en el diseño
de carreteras se debe analizar minuciosamente cada detalle para que su diseño garantice la
eficiencia y armonía con diversos ámbitos.
45
MARCO GEOGRAFICO.
La propuesta de diseño se desarrolló buscando la necesidad de mejorar el tránsito de un lugar
en el departamento de Cundinamarca, que a su vez cumpliera con las dimensiones para
realizar el diseño generando la menor afectación sobre los predios aledaños ni mucho menos
los recursos naturales del municipio.
El municipio de La Mesa del departamento de Cundinamarca cuenta con 3 inspecciones y a
su vez con 42 veredas. El diseño propuesto se plantea iniciando 2 kilómetros al norte por la
vía secundaria que comunica la inspección de la gran vía del municipio de Tena con la
inspección de la esperanza del municipio de La Mesa. Dicha vía conduce al municipio de
Cachipay con la gran vía sobre la provincia del Tequendama.
El municipio posee tres pisos térmicos: el frío, el templado y el caliente, ubicado en la
cordillera oriental, el tramo en estudio para el diseño geométrico de placa huella corresponde
a la vía terciaria de las veredas El Hospicio, El Florián, Honduras; tramo con longitud de un
kilómetro aproximadamente iniciando en la anterior descripción hasta 270 metros al norte la
vía del cruce del piqueteadero el buen amigo, cruce localizado a 47 kilómetros desde la salida
occidental de la ciudad de Bogotá (Fontibón –desde el puente del rio Bogotá) hacia el
municipio de Mosquera por la vía Mosquera la mesa.
Es relevante mencionar que la zona presenta una elevación promedio de 1200 metros sobre
el nivel medio del mar con un clima templado, alrededor de los 22° centígrados.
Respecto a los afluentes hídricos, el cauce más representativo es el rio Apulo en el cual
desembocan otras 7 quebradas, pero que para este caso solo se menciona de manera general
para el municipio de La Mesa debido a que en la zona específica del diseño solo hay una
quebrada de caudales bajos cuya sección transversal es de menor cuantía.
En la figura se refleja el ingreso por el cruce del piqueteadero el buen amigo de la vía
principal que comunica al municipio de la mesa con Bogotá por la variante la mesa-
Mosquera; según la descripción mencionada anteriormente
Figura 16-Ingreso piqueteadero Buen Amigo.
46
MARCO SOCIOECONOMICO.
Cundinamarca es el tercer departamento más poblado de Colombia muestra de ello es la
diversidad étnica, social y económica, debido a la magnitud de materias primas e insumos
que entran y salen constantemente del territorio es considerado como uno de los mayores
sectores agroindustriales y de servicios además de ser un punto estratégico de conectividad
con el resto del país.
Población
La población de la Mesa es de 32.771 Habitantes, una superficie de 151Km2 (15.100 Ha),
con una densidad poblacional de 217.03 Hab /Km2 y con un entorno de desarrollo intermedio
ubicado en la región de centro oriente
Figura 17. Proyección poblacional.
Recuperado del Departamento Nacional de Planeación.
47
Figura 18. Población desagregada.
Recuperado del Departamento Nacional de Planeación.
Figura 19. Población étnica y por área.
Recuperado del Departamento Nacional de Planeación.
En cuanto a la economía representativa de La Mesa encontramos agropecuaria como insumos
para la producción de diferentes productos como panela y miel, frutos de clima templado
como mango, mandarina y guanábana, en la industria pecuaria el pasto imperial, el guineo,
el pará y el yaragua para el engorde de animales y la crianza de ganado blanco.
El turismo como eje fundamental puesto a la cantidad de miradores y corredores naturales y
la pesca deportiva
48
Características que son aprovechadas, pero no en su totalidad dado a la dualidad que
presentan puesto que según el gobierno nacional sea hecho una gran inversión en materia de
infraestructura vial pero el estado de las mismas es deplorable y en algunos lugares
inconsistente haciendo que la movilidad se dificulte para acceder a servicios básicos como
educación salud y comida puesto que el tramo a intervenir reduce el tiempo entre trayectos a
las áreas de servicios.
METODOLOGIA DEL PROYECTO.
Para la realización del actual proyecto de grado se plantearon diversas tareas entorno a las
labores de campo y oficina correspondiente a la toma de datos y de procesamiento y diseño
planteando las fases del siguiente modo:
LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO
FASE I Planteamientos generales.
En la actual fase se estudia las problemáticas junto con los alcances y las posibles
tareas a realizar para el desarrollo a feliz término del proyecto. En esta fase se hace
las consultas de información geográfica o cartográfica general de la zona para tener
las nociones básicas del terreno. Para esta fase se consultaron herramientas como
Google Earth y se chequearon los planos del Instituto Geográfico Agustín Codazzi
como respaldo teniendo en cuenta que dicha información era a modo de consulta mas
no remplazaría la información que se levantaría en campo.
FASE II. Recolección de información en campo.
En esta fase se realizaron las respectivas visitas para realizar la planeación final
entorno a los insumos y logística de equipos, además del análisis de seguridad para
los equipos debido a que dichos equipos no eran de nuestra pertenencia.
En esta fase se realiza el levantamiento topográfico de la zona de influencia del
proyecto y la nivelación de la respectiva zona. Además, se realizó las respectivas
labores entorno a los posicionamientos para la georreferenciación de la zona.
FASE III. Cálculos y procesos.
En esta fase se calcula toda la información tomada en campo correspondiente a las
labores de oficina en el ámbito netamente topográfico.
49
A continuación, se detallará cada una de las actividades realizadas en campo y oficina para
la puesta en marcha de dicho objetivo proyecto junto con los resultados de dichas actividades
topográficas.
PRELIMINARES
Determinación y diagnóstico de las condiciones de trabajo en campo para de tal modo realizar
la planeación del levantamiento topográfico. Para ello se consultó la cartografía de la zona,
cartografía que fue consultada en mapoteca del instituto Geográfico Agustín Codazzi para
tener una noción básica de las pendientes de la zona. Además, se consultaron otras
plataformas como Google Earth haciendo el trazado de la vía actual y visualizando el perfil
de dicho corredor; haciendo especial claridad en que solo fue un procedimiento cuya
información nos reflejaría un acercamiento parcial a la altimetría de la zona y que podría
estar alejado de la realidad de la topografía real.
Este diagnóstico daba las primeras nociones para la planeación en cuanto a suministros,
tiempos y equipos necesarios para el levantamiento topográfico.
VISITA A LA ZONA
Visita preliminar a la zona de estudio para determinar la planeación de tipo de levantamiento
entorno a la poligonal topográfica y la determinación de los amarres topográficos
correspondiente a la cantidad de placas topográficas a realizar. Allí se determina que se hace
inviable realizar una poligonal cerrada geométricamente debido a la longitud del proyecto;
por tal motivo se decide hacer un posicionamiento de DOS (2) pares de placas de amarre con
la cual se pudiera realizar una poligonal punto a punto con la cual se pudiera realizar el
cálculo y compensación de los errores de la misma.
Figura 17-Condiciones Climaticas Visita preliminar.
50
PLANEACION Y LOGISTICA FINAL
se analizaron las problemáticas observadas en la visita a campo de la vía planteando las
posibles soluciones desde un aspecto técnico entorno al componente topográfico. Entre ellas
encontramos la materialización de los deltas debido a que el material de la vía en su mayor
extensión era material rocoso el cual impedía materializar los deltas con estacas de madera.
Por otra parte, se evaluaron las condiciones de seguridad de la zona, allí se realizó el
acercamiento a la comunidad debido a que era una zona cuyos habitantes desconocían del
proyecto del equipo ejecutante del proyecto. Por último, se determinó los posibles tiempos
de desarrollo del proyecto y las actividades a desarrollar en campo.
Figura 18-Suelo con Material Rocoso
POSICIONAMIENTO SATELITAL.
Se realizó el posicionamiento GNSS de 2 pares de placas con coordenadas según postproceso
ajustado a las estaciones permanentes de la red magna eco del instituto geográfico Agustín
Codazzi. El postproceso de dicho posicionamiento se realizó por doble determinación con
las estaciones BOGA y ABCC ubicadas en la ciudad de Bogotá. Dichas placas fueron
materializaron en mojones de concreto de 20*20 cm y de 18cm de profundo hincando a la
placa a una varilla para la estabilidad de la misma tal como lo dicta la norma técnica
colombiana 6271 de estudios topográficos e información geográfica.
Para realizar el posicionamiento de los vértices se emplearon 2 GPS Trimble 5800 doble
frecuencia que cuentan con una precisión horizontal de +/- 0.25m+1ppm RMS y vertical de
+/-0.50m+ 1ppm RMS y un GPS 4700 con precisión horizontal de 5mm+ 1ppm y precisión
vertical 10mm+1ppm, 24 canales, L1/L2 portador de ciclo completo
51
DESCRIPCIÓN CANTIDAD
GPS Trimble 4700 1
GPS Trimble 5800 1
Topógrafos 2
Cadenero primero 1
Vehículo 1
Tabla 5. Relación de equipos
Figura 19-Receptor GNSS Trimble.
Para realizar el amarre al Sistema de referencia MAGNA-SIRGAS se identificaron las
Estaciones de Registro Continuo (CORS) que se encuentran en funcionamiento escogiendo
como base la estación BOGA localizada en las instalaciones del Instituto Geográfico Agustín
Codazzi y la estación ABCC ubicada en el Centro Comercial Hayuelos en la ciudad de
Bogotá, Cundinamarca.
Para la realización del rastreo se calcularon los tiempos de acuerdo al vector existente entre
los puntos y las estaciones de registro continuo con el fin de obtener la precisión requerida.
Por lo anterior los tiempos de observación fueron los siguientes:
52
Vértice Hora Encendido Hora apagado
GPS1 10:14 AM 02:53 PM
GPS2 11:08 AM 01:23 PM
GPS3 12:45 PM 02:42 PM
GPS4 01:38 PM 02:45 PM
Tabla 6. Tiempo de rastreo
DIAGRAMA DE TIEMPO
Figura 21. Diagrama de Rastreo
Figura 22. Diagrama de Rastreo
En el Anexo 1 se encuentran los archivos crudos y en el Anexo 2 se encuentran los archivos
Rinex correspondientes.
53
PROCESAMIENTO GNSS
La descarga de los respectivos datos crudos se realizó mediante el software Trimble Data
Transfer a partir de dicho programa se obtuvieron los archivos Rinex correspondientes los
cuales se presentan en el Anexo 3. El post-proceso y cálculo de coordenadas fue realizado
mediante el software ASHTECH SOLUTIONS 2.6.
Se define en el software un nuevo proyecto estableciendo los parámetros de procesamiento:
mascara de elevación, precisiones y niveles de confianza.
Luego de esto se cargan los archivos Rinex tanto de los vértices materializados como de la
estación de funcionamiento continuo y se ingresa la respectiva información de campo como
lo son la altura de las antenas y el nombre de los vértices geo posicionados.
Las coordenadas de las estaciones de registro continuo que se ingresan al software son
suministradas por el IGAC y son calculadas para la red SIRGAS de América por el Instituto
Alemán de Investigaciones Geodésicas dichas coordenadas se encuentran en la página web
http://www.sirgas.org/index.php?id=153&L=0. Cabe resaltar que estas coordenadas son
geocéntricas razón por la cual se realiza la transformación a elipsoidales para la realización
del cálculo mediante el software Magna Pro 3.0
Figura 20-Estaciones de Rastreo Permanente
.
Luego de tener toda la información correctamente cargada, se realiza el procesamiento, el
software determina la distancia y calcula la posición de cada vértice, quedando de color rojo
los vectores que no cumplen con la precisión ingresada y de color verde cuando si cumplen.
Para obtener un vector correctamente procesado, en ocasiones es necesario omitir satélites,
aumentar o disminuir la máscara de elevación y omitir tiempos de rastreo para lograr un
vector óptimo, en otras es necesario dejar fijo alguno de los parámetros mencionados
anteriormente y procesar varias veces hasta corregir el fallo, también existen vectores en los
que es necesario procesar eliminando satélite por satélite, es por esto que la combinación de
los procedimientos indicados son los que permiten el procesamiento de la información GPS.
54
El reporte del cálculo realizado se presenta en el Anexo 3.
ESQUEMA DE DETERMINACION
Figura 21-Vector de Determinacion GNSS
Figura 22-Vectores Óptimos Red
55
RESULTADOS POSTPROCESO GNSS
Luego de realizar el cálculo se obtienen las coordenadas geográficas época 2017 con su
respectiva altura elipsoidal, a continuación, se presentan los resultados obtenidos con sus
respectivas precisiones:
ID. 95% Estado Estado
Est. Nombre de Estación Coordenadas Error Fijac. Posición
1 GPS1 Lat. 4° 39’ 33.55317 N 0.015 Ajustado
Lon. 74° 25’ 26.10001 W 0.014
Elv. 1158.186 0.018
2 BOGA Lat. 4° 38’ 19.25692 N 0.000 Fijo Ajustado
Lon. 74° 04’ 47.81820 W 0.000 Fijo
Elv. 2609.819 0.000 Fijo
3 ABCC Lat. 4° 39’ 40.44618 N 0.000 Fijo Ajustado
Lon. 74° 07’ 36.92005 W 0.000 Fijo
Elv. 2576.246 0.000 Fijo
ID. 95% Estado Estado
Est. Nombre de Estación Coordenadas Error Fijac. Posición
1 GPS1 Lat. 4° 39’ 33.55317 N 0.000 Fijo Ajustado
Lon. 74° 25’ 26.10001 W 0.000 Fijo
Elv. 1158.186 0.000 Fijo
2 GPS2 Lat. 4° 39’ 30.67321 N 0.010 Ajustado
Lon. 74° 25’ 25.47166 W 0.009
Elv. 1164.787 0.017
3 GPS4 Lat. 4° 39’ 14.99257 N 0.012 Ajustado
Lon. 74° 24’ 59.72101 W 0.012
Elv. 1254.699 0.021
4 GPS3 Lat. 4° 39’ 20.70356 N 0.011 Ajustado
Lon. 74° 25’ 00.64231 W 0.011
Elv. 1269.937 0.019
56
CALCULO DE VELOCIDADES
Para realizar el cálculo de velocidades de cada uno de los puntos se utilizó el software
Magna Sirgas Pro v.2.0 como se observa en la siguiente figura:
Figura 23-Calculo de Velocidades
Las velocidades obtenidas para los vértices posicionados fueron las siguientes:
VERTICE Velocidades
V(x) V(y) V(z)
GPS1 0.0022 0.0018 0.0139
GPS2 0.0022 0.0018 0.0139
GPS3 0.0022 0.0018 0.0139
GPS4 0.0022 0.0018 0.0139
Tabla 7. Velocidades
TRASLADO DE COORDENADAS EPOCA ACTUAL A EPOCA 1995.4
Con las velocidades obtenidas anteriormente se realiza el traslado de época mediante el
software Concord en el cual se ingresan las coordenadas en época actual con la fecha en la
que se realizó el rastreo, las velocidades y se establece la fecha a la cual se desea realizar la
57
transformación que en este caso corresponde al 31 de mayo de 1995 es decir época 1995.4,
época de referencia establecida por el IGAC.
TRASLADO DE EPOCA
.
Luego de realizar la respectiva transformación para cada uno de los vértices se obtuvieron
los siguientes resultados:
VERTICE
COORDENADAS GEOGRAFICAS
EPOCA 1995.4
Latitud Longitud
GPS1 4° 39´ 33.54296” 74° 25´ 26.10191”
GPS2 4° 39´ 30.66300” 74° 25´ 25.47356”
GPS3 4° 39´ 20.69335” 74° 25´ 00.64421”
GPS4 4° 39´ 14.98236” 74° 24´ 59.72291”
Tabla8. Coordenadas Geograficas
Figura 24-Cambio epoca de Referencia
58
TRASLADO DE COORDENADAS ELIPSOIDALES 1995.4 A PLANAS DE
GAUSS ORIGEN CENTRAL EPOCA 1995.4
Para realizar el traslado de coordenadas elipsoidales a Planas de Gauss origen Central se
implementó el software Magna Sirgas Pro 3 Beta obteniendo los siguientes resultados:
VERTICE
COORDENADAS PLANAS DE
GAUSS ORIGEN CENTRAL EPOCA
1995.4
Norte Este
GPS1 1006989,019 961564,249
GPS2 1006900,544 961583,572
GPS3 1006593,928 962348,694
GPS4 1006418,486 962377,006
Tabla 9. Coordenadas planas de Gauss
CALCULO DE ELEVACION GEOCOL
Para el cálculo de la elevación GEOCOL se implementó la guía metodología para la
obtención de alturas mediante equipos GPS establecida por el IGAC para lo cual se tomó
como vértice de referencia el vértice LA-MESA-CASA. Para lo anterior se obtuvo la
ondulación geoidal de cada vértice mediante el software Magna Por 3.0 y se realizó el cálculo
de elevación correspondiente como se evidencia en el Anexo 4.
59
RESUMEN COORDENADAS OBTENIDAS
VERTICE
COORDENADAS GEOGRAFICAS
EPOCA 2017
Velocidades
Latitud Longitud V(x) V(y) V(z)
GPS1 4° 39’ 33.55317 74° 25’ 26.10001 0.0022 0.0018 0.0139
GPS2 4° 39’ 30.67321 74° 25’ 25.47166 0.0022 0.0018 0.0139
GPS3 4° 39’ 20.70356 74° 25’ 00.64231 0.0022 0.0018 0.0139
GPS4 4° 39’ 14.99257 74° 24’ 59.72101 0.0022 0.0018 0.0139
Tabla 10. Coordenadas Geográficas Época 2017.
VERTICE
COORDENADAS GEOGRAFICAS
EPOCA 1995.4
COORDENADAS PLANAS
CARTESIANAS EPOCA
1995.4 ORIGEN BOGOTA
ELEVACION
GEOCOL
Latitud Longitud Norte Este
GPS1 4° 39´ 33.54296” 74° 25´ 26.10191” 1006989,019 961564,249 1137.334
GPS2 4° 39´ 30.66300” 74° 25´ 25.47356” 1006900,544 961583,572 1143.935
GPS3 4° 39´ 20.69335” 74° 25´ 00.64421” 1006593,928 962348,694 1249.035
GPS4 4° 39´ 14.98236” 74° 24´ 59.72291” 1006418,486 962377,006 1233.807
Tabla 11. Transformación Época.
60
Figura 25-Vertices Georeferenciados
Fuente :Google Earth
Figura 26-Posicionamiento GPS1
61
Figura 27-Posicionamiento GPS4
ABSCISADO EJE EXISTENTE.
Se realiza el respectivo abscisado del eje aproximado de la vía existente iniciando en la
entrada noroccidental de la vía veredal. El abscisado inicia en el k0+000 en el respectivo
empalme a la vía secundaria que comunica a la inspección de la Gran Vía. Dicho abscisado
se materializo con tapa puntilla y se rotulaba con cinta de peligro o con pintura sobre piedras
o elementos aledaños que fueran visibles. Para dicho procedimiento se usó una escuadra de
agrimensor para mantener la alineación aproximada, aunque por la irregularidad del trazado
en sitios era complejo mantener dicha linealidad. El abscisado se materializo cada 10 metros
a lo largo de la vía.’
Este abscisado se realizó con el fin de realizar la nivelación geométrica del mismo para tener
un perfil de terreno que representara de manera precisa la altimetría del terreno para realizar
los diseños pertinentes.
62
LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO.
La actividad consistió en la realización de la poligonal punto a punto por ceros atrás partiendo
del GPS1 con vista al GPS2 para su respectiva orientación según azimut acorde a las
coordenadas de postproceso del posicionamiento. Cabe resaltar que se realizó la poligonal de
tipo punto a punto debido a que se hacía más impreciso hacer una poligonal cerrada por el
número de deltas para realizar el cierre de la poligonal en dicho método, además de la
complejidad para la realización de los cambios para que no se cruzaran los lados de la
poligonal. Al analizar las anteriores problemáticas se decidió realizar la poligonal de tipo
punto a punto con cierre en los GPS3 Y GPS4 para los respectivos cálculos y ajuste de los
errores de cierre angular y de distancia de la poligonal.
La poligonal se realizó a lo largo de la vía veredal existente materializando los respectivos
deltas con estacas de madera dura en las zonas donde el terreno presentará material limo-
arcilloso y varilla donde el terreno se conformará por materia rocoso o compactado. Dichos
deltas se materializaban de manera estratégica para la correcta visualización de la mayor
cantidad de detalles los cuales representan las condiciones actuales del terreno. Es clave
mencionar que dicha poligonal topográfica se realizó con lecturas directas e inversas para
realizar regla de Bezzel en los respectivos cálculos disminuyendo así el error por
excentricidad de la estación total.
Figura 28-Tramo Levantado.
63
Para dicha actividad se utilizó una estación total marca Topcon modelo GTS 236W con
precisión angular de 6” y aumentos del lente de 26x y MEDICIÓN ELECTRÓNICA de
distancias de 3,000 metros con prisma en condiciones atmosféricas favorables con una
resolución de milímetro.
Figura 29-Realizacion Poligonal Topografica.
En oficina se realizan los respectivos cálculos de la poligonal teniendo una precisión de
1:12.000 para una longitud de la poligonal de 1020.319 metros; precisión que es aceptable
para el tipo de trabajo a realizar (Placa Huella), según el Manual de Diseño de Placa Huella
del INVIAS no es necesario un levantamiento de alta precisión para dichas obras lineales.
Dicha precisión se le puede atribuir a las condiciones climáticas al momento de la toma de
datos como lo fue la reverberación por las altas temperaturas y la neblina en las horas de la
mañana cuando se inició el trabajo; factores que afectan la clara visibilidad del objetivo en
la toma de los datos.
Luego de la realización de la poligonal junto con su respectivo ajuste se inicia con la toma
de detalles correspondientes a la topografía del terreno. Todos los puntos recolectados fueron
radeados desde los 15 deltas con coordenadas ajustadas según compensación de errores de
cierre.
Los elementos espaciales levantados son los componentes más relevantes de la vía actual
tales como el eje, las cunetas (si existen), bordes de vía, terreno natural, entre otros. Dichos
puntos serán fundamentales para la elaboración de la triangulación del terreno para la
generación de la respectiva superficie del terreno. En total se tomaron 1131 detalles que
64
representan gráfica y espacialmente la zona de intervención del presente proyecto. Estos
detalles también fueron tomados con estación total marca Topcon modelo GTS 236W con
precisión angular de 6”.
Luego de la toma de datos en campo se procede a realizar los cálculos de las coordenadas de
dichos detalles para la respectiva realización de los planos topográficos realizados en
software CAD.
Figura 30-Levantamiento Topografico.
Los respectivos cálculos se adjuntan en la sección de anexos de la carpeta de entrega..
65
NIVELACION GEOMETRICA.
Se realizó una nivelación geométrica con nivel de precisión desde las placas GPS con cotas
ortometricas según modelo de velocidades Geocol2004.Para dicha nivelación se tomó la cota
del GPS3 como cota de arranque para toda la nivelación. Es necesario aclarar que dicho
levantamiento altimétrico se realizó en dos fases. La primera fase corresponde a la nivelación
y contra nivelación desde el gps3 hasta el BM ubicado en la abscisa k0+500. Luego de ajustar
dicha nivelación dentro de los márgenes de error permisibles se terminó la nivelación desde
la abscisa k0+500 hasta la abscisa k0+000 partiendo de la cota de la abscisa k0+500.
Se determinó iniciar la nivelación desde la cota del GPS3 debido a que acorde a la nivelación
del tramo GPS3 –GPS4 en la cual la diferencia de nivel según la nivelación geométrica es
igual a la diferencia de nivel según las cotas de los GPS por modelo de elevaciones Geocol;
caso contrario a las diferencias de nivel entre GPS1-GPS2 la cual difiere de la diferencia de
nivel por nivelación geométrica. Además, también se determinó hacer la nivelación desde el
GPS3 por efectos logísticos debido a que si se realiza la nivelación hacia el GPS1 se lograba
tener la luz del sol por más tiempo por las condiciones de vegetación.
Figura 31-Nivelación Geometrica.
En dicha nivelación la primera actividad que se realizo fue el ajuste de la poligonal de
nivelación dejando cambios o puntos de liga los cuales tenían distancias cortas entre ellos,
esto con el fin de que no se realizaran lecturas por encima del tercer cuerpo de la mira por
efectos de inclinación de la mira repercutiendo en la precisión de la nivelación. Para dicha
actividad se realizó la nivelación y contra nivelación obteniendo los errores acordes a la
precisión el nivel utilizado. Para dicha nivelación el nivel utilizado fue un Nivel Sokkia B20
con precisión de 1 mm por medio kilómetro nivelado.
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Figura 32-Nivel sokkia B20
Posterior a ello se realizó la nivelación de los bordes de vía, ejes y los respectivos deltas de
la poligonal desde donde se leyeron los respectivos detalles utilizados para la generación de
la superficie.
Figura 33-NIvelacion Borde via.
Se adjuntan los ajustes y cálculos de la nivelación junto con los detalles en la carpeta de
anexos del presente proyecto.
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CONCLUSIONES.
Se recomienda realizar el diseño geométrico de placa huella con una velocidad de
diseño de 20 km por hora bajo los parámetros de diseño dictados por la
guía de diseño de placa huella del instituto nacional del INVIAS.
Se elaboró el levantamiento topográfico georreferenciado amarrado a las placas con
coordenadas planas gauss kruger origen central según datum magna sirgas.
Se desarrolló la caracterización del terreno bajo la radiación de una nube de puntos
que representan la topografía dominante del terreno.
El mejoramiento de las vías terciarias permite un desarrollo en cuanto a la calidad
de vida de los habitantes de la zona al momento de la conectividad de los habitantes
con otros centros poblados brindándoles el acceso a bienes y servicios de salud,
recreación, etc
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RECOMENDACIONES.
Para optimizar el resultado final lo mejor es realizar a cabalidad de ser necesario la totalidad de las
obras hidráulicas con la finalidad de recoger las aguas subterráneas y superficiales de tal manera
que no afecte las estructuras a realizar y en lo posible de aprovecharlas.
En cuanto al aumento de la seguridad del tramo de estudio se hace necesario el mantenimiento, la
rehabilitación y la instalación de las luminarias con la finalidad de brindar mayor visibilidad de los
tramos críticos. No obstante, se hace imprescindible hacer un mantenimiento a los cerramientos de
las propiedades a lo largo de la zona de estudio puesto que la capa vegetal juega un papel negativo
en algunas zonas.
La implementación de una señalización Vertical es fundamental para brindar la información
necesaria con el fin dar a conocer las limitaciones, restricciones o advertir peligros. Sin olvidar no
instalar un número excesivo de señales en un tramo de vía corto ya que pueden perder la efectividad
y generar contaminación visual.
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DC, Colombia: Revista de ingeniería, n°45.
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Huella. Colombia: Invias.
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