Apuntes de Clase Actualizado 2010

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERA CIVIL Y AMBIENTAL

DISEO DE VAS APUNTES DE CLASE

TABLA DE CONTENIDO1 INGENIERA DE TRNSITO EN EL MARCO DE LA INGENIERA DE TRANSPORTE41.1 1.2 TRNSITO Y TRANSPORTE ........................................................................................................4 INGENIERA DE TRANSPORTE ...................................................................................................4 1.2.1 Planeacin..........................................................................................................................5 1.2.2 Diseo ................................................................................................................................5 1.2.3 Construccin ......................................................................................................................5 1.2.4 Operaciones .......................................................................................................................5 1.2.5 Mantenimiento....................................................................................................................5 INGENIERA DE TRNSITO..........................................................................................................6 DISEO GEOMTRICO.................................................................................................................6 EL SISTEMA GLOBAL DE TRANSPORTE ..................................................................................6

1.3 1.4 1.5

2

EL PROBLEMA DEL TRNSITO ..................................................................................72.1 2.2 RELACIN ENTRE LA DEMANDA VEHICULAR Y LA OFERTA VIAL ......................................7 FACTORES QUE INTERVIENEN EN EL PROBLEMA DEL TRNSITO ...................................10 2.2.1 Diferentes tipos de vehculos en la va ............................................................................10 2.2.2 Superposicin del trnsito en vas inadecuadas..............................................................10 2.2.3 Falta de planeacin del trnsito .......................................................................................10 2.2.4 Automvil no considerado como la necesidad pblica ....................................................10 2.2.5 Falta de asimilacin por parte del gobierno y del usuario ...............................................10 SOLUCIONES AL PROBLEMA DEL TRNSITO .......................................................................10 2.3.1 Solucin integral...............................................................................................................10 2.3.2 Solucin de alto costo ......................................................................................................11 2.3.3 Solucin parcial de bajo costo .........................................................................................11 METODOLOGA DE LA SOLUCIN ...........................................................................................11

2.3

2.4

3

LOS ELEMENTOS DEL TRNSITO .......................................................................................123.1 3.2 GENERALIDADES .......................................................................................................................12 CARACTERSTICAS DEL USUARIO..........................................................................................12 3.2.1 Peatn, conductor, visin y reacciones fsicas y psicolgicas.........................................12 3.2.2 Distancia para detener un vehculo .................................................................................12 CARACTERSTICAS DEL VEHCULO........................................................................................15 CARACTERSTICAS DEL SISTEMA VIAL .................................................................................15 3.4.1 Generalidades ..................................................................................................................15 3.4.2 Clasificacin de una red vial ............................................................................................16 3.4.3 Tipos de caminos .............................................................................................................17

3.3 3.4

4

VOLUMEN DE TRNSITO...................................................................................................204.1 4.2 GENERALIDADES .......................................................................................................................20 DEFINICIONES.............................................................................................................................20 4.2.1 Conceptos bsicos ...........................................................................................................20 4.2.2 Volmenes de trnsito totales..........................................................................................21

Profesor: Ing. MIC Fabin Tafur Snchez

1



4.2.3 4.2.4 4.3

Volmenes de trnsito promedio diario - TPD .................................................................22 Volmenes de trnsito horarios (TH) ...............................................................................22

CARACTERSTICAS DE LOS VOLMENES DE TRNSITO....................................................23 4.3.1 Distribucin y composicin de los volmenes de trnsito ...............................................23 4.3.2 Composicin vehicular .....................................................................................................24 4.3.3 Variacin mensual de los volmenes de trnsito durante un ao ...................................25 4.3.4 Variacin diaria de los volmenes de trnsito durante una semana ...............................25 VOLMENES DE TRNSITO FUTURO......................................................................................26 4.4.1 Relacin entre el trnsito horario de diseo (THD) y el trnsito promedio diario anual (TPDA) .............................................................................................................................26 4.4.2 Relacin entre el trnsito promedio diario anual (TPDA) y el trnsito promedio diario semanal (TPDS)...............................................................................................................27 PRONSTICO DE VOLUMEN DE TRNSITO FUTURO ...........................................................28 4.5.1 Clases de proyectos de carreteras ..................................................................................28 4.5.2 Ejemplo de clculo del THD.............................................................................................30

4.4

4.5

5

CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO.....................................................................315.1 5.2 5.3 5.4 INTRODUCCIN ..........................................................................................................................31 CAPACIDAD.................................................................................................................................31 NIVEL DE SERVICIO ...................................................................................................................31 PROYECTO DE TRNSITO ........................................................................................................33

6

PLANEACIN DE UN PROYECTO VIAL ....................................................................356.1 6.2 DEFINICIN .................................................................................................................................35 CATEGORAS ESTRATGICAS DEL PROCESO DE PLANEACIN ......................................35 6.2.1 Planes de Desarrollo:.......................................................................................................35 6.2.2 El Programa .....................................................................................................................35 6.2.3 Subprograma....................................................................................................................35 6.2.4 El Proyecto .......................................................................................................................35 CICLO DE UN PROYECTO DE CARRETERA............................................................................36 6.3.1 Etapa de preinversin ......................................................................................................36 6.3.1.1 Idea del proyecto .................................................................................................37 6.3.1.2 El perfil del proyecto............................................................................................37 6.3.1.3 El estudio de prefactibilidad ................................................................................37 6.3.1.4 El estudio de factibilidad......................................................................................38 6.3.1.5 Contenido de los estudios de Preinversin.........................................................38 6.3.1.6 Nivel de estudios tcnicos y grado de exactitud de las cuantificaciones en la preinversin .........................................................................................................39 6.3.2 Etapa de inversin ...........................................................................................................39 6.3.3 Etapa operacional ............................................................................................................40 6.3.4 Evaluacin expost ............................................................................................................40

6.3

7

SISTEMAS CONVENCIONALES DE TRAZADO .......................................................................417.1 7.2 7.3 7.4 EXPLORACIN............................................................................................................................41 TRAZADO ANTE-PRELIMINAR ..................................................................................................41 TRAZADO PRELIMINAR .............................................................................................................43 PROYECTO ..................................................................................................................................44

8

CRITERIOS DE DISEO .....................................................................................................45


2



8.1

VELOCIDAD .................................................................................................................................45 8.1.1 definicin ..........................................................................................................................45 8.1.2 Eleccin, designacin y requisitos ...................................................................................47 DISTANCIA DE VISIBILIDAD ......................................................................................................49 8.2.1 Principios..........................................................................................................................49 8.2.2 Distancia de visibilidad de parada ...................................................................................49 8.2.3 Distancia de visibilidad de adelantamiento ......................................................................51 ALINEAMIENTO HORIZONTAL ..................................................................................................54 8.3.1 Alineamientos rectos y curvos .........................................................................................54 8.3.2 Seccin transversal ..........................................................................................................54 8.3.3 Curvas Circulares.............................................................................................................55 8.3.3.1 Deflexiones menores entre tangentes ................................................................55 8.3.3.2 Entretangencias ..................................................................................................55 8.3.3.3 Peralte .................................................................................................................56 8.3.3.4 Coeficiente de friccin lateral ..............................................................................57 8.3.3.5 Valor mximo del peralte.....................................................................................57 8.3.3.6 Radios mnimos absolutos ..................................................................................57 8.3.3.7 Elementos de una curva circular simple .............................................................60 8.3.3.8 Curvas Compuestas............................................................................................61 8.3.3.9 Diseo de vas tarea 3 ...................................... Error! Marcador no definido. RELACIN DEL PERALTE, RADIO Y VELOCIDAD ESPECFICA ...........................................62 8.4.1.1 Transicin del peralte ..........................................................................................63 8.4.1.2 Rampa de peraltes ..............................................................................................63 8.4.1.3 Distribucin del peralte para curvas con radios superiores al mnimo................67 8.4.2 Sobreancho de la calzada................................................................................................68 8.4.2.1 Longitud de transicin y desarrollo del sobreancho............................................69 8.4.3 Curvas de transicin ........................................................................................................70 8.4.3.1 Tipos de espirales ...............................................................................................70 8.4.3.2 Valores lmite en el diseo de una espiral clotoide .............................................75 8.4.4 Criterios generales para el alineamiento horizontal.........................................................76 8.4.5 Ejemplos de aplicacin ....................................................................................................78 ALINEAMIENTO VERTICAL........................................................................................................81 8.5.1 Pendientes .......................................................................................................................81 8.5.2 Ecuacin General.............................................................................................................82 8.5.3 Ejemplo de Aplicacin......................................................................................................84

8.2

8.3

8.4

8.5

9 10

DIAGRAMA DE MASAS (REF. 04) ......................................................................................86 PRESUPUESTO Y CRONOGRAMA DE INVERSIONES .............................................................8910.1 EXPLANACIN ............................................................................................................................89 10.1.1 Desmonte y limpieza tem 1.1.......................................................................................89 10.1.2 Cortes en material comn y en roca tems 1.2 y 1.3 ....................................................89

11

BILIBIOGRAFA ...............................................................................................................91


3



1

INGENIERA DE TRNSITO EN EL MARCO DE LA INGENIERA DE TRANSPORTE

[Fuentes: Ref02, Ref05, Ref06, Ref09] 1.1 TRNSITO Y TRANSPORTE

En la medida en que la raza humana ha existido, el TRANSPORTE ha consumido una porcin considerable del tiempo de la sociedad y sus recursos. La primera necesidad por TRANSPORTARSE es de tipo ECONMICO que incluye VIAJES PERSONALES en busca de: Comida o trabajo Negocios o comercio Exploracin o conquista Metas personales Elevacin del nivel de vida Otros

Los anteriores son algunos de los objetivos bsicos del la necesidad de transportarse. El TRANSPORTE, que es el movimiento de personas y mercancas por los medios que se utilizan para ste fin, toma lugar para llenar esos objetivos bsicos, los cuales requieren transferencia de un lugar a otro. Por ejemplo: Un campesino deber transportar sus productos al mercado Un pas como el Japn, con pocos recursos naturales, depende fuertemente del transporte para importar materia prima y exportar productos manufacturados. Cada da millones de personas se desplazan hacia sus trabajos. En la India la movilizacin por va frrea de sus habitantes hacia centros de trabajo

Para muchos, el Transporte de Pasajeros es el de mayor importancia, especialmente en zonas urbanas; pero el transporte de carga (mercancas), es quiz de mayor importancia para el funcionamiento econmico de la sociedad. Ambos se deben considerar esnciales. La velocidad, el costo y la capacidad del sistema de transporte disponible tiene un impacto significativo en la vitalidad econmica de una regin y en la habilidad en el uso mximo de sus recursos naturales. Las sociedades ms desarrolladas e industrializadas se distinguen por poseer servicios de transporte de alta calidad. El transporte es til en dos aspectos: Utilidad de tiempo y utilidad de Lugar, trminos econmicos que significan contar con los pasajeros o mercancas en lugar especfico en el momento oportuno. 1.2 INGENIERA DE TRANSPORTE

La ingeniera de transporte es la aplicacin de los principios tecnolgicos y cientficos a la planeacin, al proyecto funcional, a la operacin y a la administracin de las diversas partes de cualquier modo de


4



transporte, con el fin de proveer la movilizacin de personas y mercancas de una manera segura, rpida, confortable, conveniente econmica y compatible con el medio ambiente. El Ingeniero de Transporte es aquel profesional que tienen que ver con la Planeacin, el diseo, la construccin, la operacin, el manejo y mantenimiento de un sistema de transporte, tal como los muestra el siguiente diagrama. DISEO

PLANEACIN

GEOMTRICO PAVIMENTO DRENAJE ESTRUCTURAL EXPERIENCIA

CONSTRUCCIN

TRNSITO

1.2.1

PLANEACIN

La planeacin en el transporte tiene que ver con la seleccin de proyectos para diseo y construccin. El planificador del transporte comienza por definir el problema, recolectar y analizar datos, y evaluar varias alternativas de solucin. Tambin se involucra en el proceso de pronostico del trnsito futuro, estima los impactos del sistema en los usos del suelo, el medio ambiente y la comunicacin, y determina los beneficios y costos que resultarn si el proyecto se construye. El planificador del transporte investiga la factibilidad fsica de un proyecto y realiza comparaciones entre varias alternativas para terminar la ptima. 1.2.2 DISEO

El diseo en transporte tiene que ver con las especificaciones de todas las caractersticas del sistema de transporte, de tal manera que el funcione eficientemente de acuerdo a las leyes de la naturaleza. El proceso de diseo termina con un conjunto detallado de planos que pueden ser usados para estimar los costos del sistema y llevar a cabo su construccin. Para una va, el proceso de diseo involucra la seleccin de todas las dimensiones de todos los elementos geomtricos, tales como: alineamiento horizontal, curvas verticales, seccin transversal (carriles, separadores, bermas, derechos de va, etc), estructuras de drenaje y defensas (barreras). Diseo de la estructura del pavimento, diseo de puentes. Provisin para los dispositivos de control para la regulacin del trnsito (sealizacin), adecuacin de reas laterales y paisajismo. 1.2.3 CONSTRUCCIN

Altamente relacionada con el diseo, que para el caso de vas tiene que ver con todos los aspectos del proceso de construccin: preliminares y replanteo, descapote, cortes y terraplenes, pavimento, obras de arte y conservacin. 1.2.4 OPERACIONES

En ste sentido se debe trabajar en el entendimiento del conductor, y de las caractersticas del peatn y la utilizacin d estos en el mejoramiento de la capacidad de las carreteras y calles. Se centra en los aspectos como: anlisis de accidentes, parqueaderos, zonas de cargue y descargue terminales, sealizacin. Esta actividad propende a la mejoramiento de la seguridad y circulacin vial. 1.2.5 MANTENIMIENTO

Para el caso de vas, tiene que ver con todo el trabajo necesario para asegurar que el sistema vial se maneja en buen estado (bacheo, rehabilitacin, etc.). En este sentido actualmente las vas concesionadas, como parte de su objeto, continuamente estn realizando mantenimiento.5




1.3

INGENIERA DE TRNSITO

La ingeniera de transito es aquella fase de la ingeniera de transporte que tiene que ver con la planeacin, el proyecto geomtrico y la operacin del trnsito por calles y carreteras, sus redes, terminales, tierras adyacentes y su relacin con otros modos de transporte. Como puede verse, la ingeniera de trnsito es un subconjunto de la ingeniera de transporte, y a su vez el diseo geomtrico es una etapa de la ingeniera de trnsito. 1.4 DISEO GEOMTRICO

El diseo geomtrico de calles y carreteras, es el proceso de correlacin entre sus elementos fsicos y las caractersticas de operacin de los vehculos, mediante el uso de matemticas, fsica y geometra. Una calle o una carretera se define geomtricamente por el proyecto de su eje en plata (alineamiento horizontal) y su perfil (alineamiento vertical) y por el proyecto de su seccin transversal.

1.5

EL SISTEMA GLOBAL DE TRANSPORTE Las conexiones o Medios Las unidades trasportadoras Las terminales

La misin del transporte se lleva a cabo mediante la provisin de redes compuestas por:

La mayora de las actividades de transporte se llevan a cabo en los siguientes grandes sistemas:Sistema Medio Ubicacin Movilidad Eficiencia Modo Servicio de pasajeros Servicios de carga Interurbano, local y rural, hacia los centros de procesamiento y mercados. Cargas pequeas y contenedores. Interurbano y local Interurbano y local Local y recreacional Interurbano y local Paquetes (Interurbano) Objetos personales Insignificante Interurbano. contenedores Ninguno alto valor. En Volumen

Carretero

Carreteras y calles

Muy alta. Acceso directo a la propiedad lateral. Rutas directas limitadas por la topografa y el uso del suelo

Velocidades limitadas por factores humanos y No tan alta en controles. Baja capacidad trminos de vehicular, pero alta seguridad, energa disponibilidad de y algunos costos vehculos

Camin

Auto Bus Automovil Bicicleta Ferrocarril

Ferroviario

Rieles

Generalmente Limitada por la alta inversin Mayor velocidad y alta, pero los en la estructura de rutas y capacidad que los modos costos laborales por la topografa por carretera pueden bajar la eficiencia.

Metro

Regional y urbano

Areo

Aire

Acuatico

Mares y ros

Moderadamente Aviacin Los costos de aeropuertos Las velocidades so las baja en trminos comercial reducen la accecibilidad. ms altas, con capacidad de energa y Rutas completamente vehicular limitada costos de directas Aviacin General operacin Muy alta por los Rutas directas. Accecibilidad bajos costos y Barcos limitada por la disponibilidad Baja velocidad. Capacidad poco consumo de de mares y rios navegables y muy alta por vehculo energa. La puertos seguros seguridad es Cabotaje y fluvial variable Limitadas por las pocas rutas y puntos de acceso Bajas velocidades. Alta capacidad Generalemten alta. Bajos costos por consumo de energa Ductos Bandas Cables

Interurbano a grandes Mercancias de distancias. Contenedores Transocenico Interurbano, recreacional Poco y de negocios Trnsito de crucero En volumen Contenedores

(petrleo).

Transbordo en lanchas y Volmenes medianos de carga. barcazas Ninguno Lquidos y gases

Flujos continuos

euctos, rodillos, cables

Escaleras y bandas a Manejo de materiales nivel Transporte de cabinas Manejo de materiales


6



2 EL PROBLEMA DEL TRNSITO2.1 RELACIN ENTRE LA DEMANDA VEHICULAR Y LA OFERTA VIAL

Patrn Urbano:Es lo deseable. Mnimas demoras y aceptables niveles de operacin Se llega a la capacidad del sistema. El trnsito es inestable. Empieza la congestin No deseable. Grandes demoras. Detenciones o paradas frencuente. Operacin Forzada. No hay mayor problema

DEMANDA < VEHICULAR

OFERTA VIAL

DEMANDA = VEHICULAR

OFERTA VIAL

DA DEMANLAR U VEHIC

OFERT A VIAL

DEMANDA > VEHICULAR

OFERTA VIAL

Si.

DEMANDA VEHICULAR DEMANDA > VEHICULAR

OFERTA VIAL OFERTA VIAL

Si.

Problemas a resolver

La oferta vial se puede cuantificar en trminos de su capacidad. A continuacin se muestra el evento mas comn en un escenario urbano, as:

CONGESTIN (FLUJO FORZADO)

VOLUMEN (VEHCULOS)

DEMANDA VEHICULAR q

Horas 0 3am q fl = 0.400 fl (promedio) = (0.315 + 0.400) / 2 = 0.358 Los conductores con visin 20/20 pueden leer la seal (con letras de 15 cm de altura) a una distancia = 18m (15cm / 2.5cm) = 108 metros Por lo tanto los conductores con visin 20/40 podrn leer la seal a una distancia igual a la mitad: d=108 / 2 = 54 metros. De esta manera la seal debe ser colocada antes del enlace de salida a una distancia : X = Dp d = 123.54 54 = 69.54 metros. 3.3 CARACTERSTICAS DEL VEHCULOV1=90 km/h p=-1% d BOGOTA FUNZA xEn

Dp AUTOPISTA

90 2.0 90 2 40 2 Dp = + = 123.54 m 3.6 254 (0.358 0.01)

la ce

Estudiar el capitulo No. 5 de la [Ref-02]. 3.4 3.4.1 CARACTERSTICAS DEL SISTEMA VIAL GENERALIDADES

Se entiende por camino, aquella faja de terreno acondicionada para el trnsito de vehculos. La denominacin de camino incluye a nivel rural las llamadas carreteras y a nivel urbano las calles de la ciudad. El diseo geomtrico de las carreteras y calles, incluye todos aquellos elementos relacionados con el alineamiento horizontal, el alineamiento vertical y los diversos componentes de la seccin transversal.


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3.4.2

CLASIFICACIN DE UNA RED VIAL

CLASIFICACON FUNCIONAL Dentro de un criterio amplio de planeacin, la red vial, tanto rural como urbana, se debe clasificar de tal manera que se puedan fijar funciones especficas a las diferentes carreteras y calles, para as atender las necesidades de movilidad de personas y mercancas, de una manera rpida, confortable y segura, y a las necesidades de accesibilidad a las distintas propiedades o usos del rea colindante. Para facilitar la movilidad se debe contar con carreteras y calles rpidas y para tener acceso es indispensable contar con carreteras y calles lentas. Las carreteras y las calles urbanas pueden clasificarse en tres grandes grupos: Principales (arterias), secundarias (colectoras) y locales. A continuacin se muestra la relacin entre movilidad y accesibilidad de acuerdo a la clasificacin de las vas.Principales

Clasificacin funcional de un sistema vial

Locales Principales Secundarias ACCESIBILIDAD

MOVILIDAD Secundarias

Locales

No exisnte trnsito local

SISTEMA VIAL URBANO En el siguiente grfico se muestra, en trminos de movilidad y accesibilidad, la clasificacin de un sistema vial urbano.

MOVILIDAD Aumenta el trnsito de paso y velocidad

No existe trnsito de paso

Control total de accesos

Control parcial de accesos

Aumenta el uso Sin resde los servicios triccin de a las propiedades accesos

ACCESIBILIDAD


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Calles Locales

Calles Arterias Colectoras Menores

Arterias Mayores

Autopistas



Se utilizar la siguiente clasificacin: Autopistas y vas rpidas: Son las que facilitan el movimiento de grande volmenes de trnsito entre reas, a travs o alrededor de una ciudad o rea urbana. Son divididas, con control total de sus accesos y sin comunicacin directa con las propiedades colindantes. Un autopista tiene separacin total con los flujos conflictivos, se pueden tener intersecciones a desnivel, pero tambin pueden ser una etapa anterior a una autopista. Estos tipos de arterias forman parte del sistema o red vial primaria de un rea urbana. Calles principales: Son las que permiten el movimiento del trnsito entre reas o partes de la ciudad. Dan servicio a los generadores principales de trnsito, y se conectan con el sistema de autopistas rpidas. Con frecuencia son divididas y pueden tener control parcial de sus accesos. Las calles principales se combinan entre s para formar un sistema que mueve el trnsito en toda la ciudad, en todas las direcciones. Calles colectoras: Son las que ligan las calles principales con las calles locales, proporcionando a su vez acceso a las propiedades colindantes. Calles locales: Proporcionan acceso directo a las propiedades, sean residenciales, comerciales, industriales, etc, adems facilitan el trnsito local. Se conectan directamente con las calles colectoras y/o calles principales.

3.4.3

TIPOS DE CAMINOS Clasificacin de transitabilidad: o o o Camino de tierra o en terracera: transitable en tiempos de secas Camino revestido: transitable todo el tiempo Camino pavimentado: tratamiento superficial, asfalto o concreto

En Colombia se pueden distinguir los siguientes tipos de caminos:

Clasificacin administrativa: Por lo general es independiente de las caractersticas tcnicas del camino. Hay una divisin segn la dependencia del gobierno que tiene a cargo su construccin, conservacin u operacin, o o Camino Nacional: Son aquellas que cumplen la funcin bsica de integracin de las principales zonas de produccin y consumo del pas y de ste con los dems. Camino Departamentales: Son aquellos a cargo del departamento, las que comunican entre s dos cabeceras municipales, as como la porcin territorial correspondiente de las vas Inter-departamentales que no sena parte de la red nacional. Caminos distritales y municipales: Son a cargo de los municipios y distritos capitales, construidas para la movilizacin interna e intercomunicacin con la red nacional o departamental. Caminos vecinales o veredales: Son a cargo de los municipios y en algunas oportunidades construidos por particulares.

o

o


17



Clasificacin segn sus caractersticas: o o o Autopistas: Es una va de calzadas separadas, cada una con dos o mas carriles, con control total de accesos y salidas. Carreteras multicarriles: Son carreteras divididas, con dos o mas sentidos, con control parcial o total de acceso y salida. Carreteras de dos carriles: Constan de una sola calzada de dos carriles, uno por sentido de circulacin, con intersecciones a nivel y accesos directos desde sus mrgenes.

Clasificacin por el tipo de terreno o Camino de Terreno plano: combinacin de alineamiento horizontal y vertical que permite a los vehculos pesados mantener su velocidad aproximadamente igual a los vehculos livianos. (pendientes del terreno entre 0 y 5%) Camino de Terreno Ondulado: combinacin de alineamiento horizontal y vertical que obliga a los vehculo pesados a reducir sus velocidades significativamente por debajo de las de los vehculos de pasajeros, sin ocasionar el que aquellos operen a velocidades sostenidas en rampa por un intervalo de tiempo largo. (pendientes del terreno entre el 5 a 25%) Camino de Terreno montaoso: Es la combinacin de alineamiento horizontal y vertical que obliga a los vehculos pesados a circular a velocidad en rampa durante distancias considerables o intervalos frecuentes. (pendientes del terreno entre el 25 al 75%) Camino de Terreno Escarpado: Es la combinacin de alineamiento horizontal y vertical que obliga a los vehculos pesados a operar a menores velocidades sostenidas en rampa que aquellas a las que operan en terreno montaosos, para distancias significativas o a intervalos muy frecuentes. (pendientes del terreno mayores al 75%)

o

o

o

Partes integrantes de una carretera: o o o Calzada o superficie de rodamiento: es aquella faja que se ha acondicionado especialmente para el trnsito. Carril: es aquella parte de la calzada o superficie de rodamiento , de ancho suficiente par ala circulacin de una sola fila de vehculos. Bermas: son faja a ambos lados de la calzada que dan confinamiento lateral a la superficie de rodamiento y eventualmente se utilizan como estacionamiento provisional en casos de emergencia. Corona: es la superficie terminada de la carretera. Incluye calzada mas bermas. Hombro: es la lnea de interseccin entre las lneas definidas por el terrapln y la corona, o por esta in la parte interior de la cuneta. Cunetas: paralelas a las bermas y destinadas para evacuar el drenaje superficial. Contra-cunetas: es en aquellos lugares donde se debe desviar corrientes de agua y evitar que invadan la carretera. Taludes: son superficies inclinadas , comprendidas entre las cunetas y el terreno natural.

o o o o o


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o

Drenaje Transversal: esta formado por las alcantarillas circulares y de cajn y estructuras mayores (puentes), que permiten que el agua cruce de un lado a otro de la va. Rasante: es la proyeccin vertical del desarrollo del eje real de la superficie de rodamiento de la carretera. Sub-rasante: es aquella superficie de terreno especialmente acondicionada sobre la cual se apoya la estructura del pavimento. Pavimento: es la superficie especialmente tratada con materiales perdurables y que permiten un trnsito rpido, eficiente y sin polvo.

o o o

SECCIN TIPICA PARA TERRENO ESCARPADO TALUD VARIABLEVARIABLE

C LCORONA MURO BERMACUNETA CARRILBOMBEO O PERALTE 20 %

1

ROCA

CALZADA CARRILBOMBEO O PERALTE

BERMA

0.30

BERMACUNETA REVESTIDA CONCRETO ASFLTICO BASE GRANULAR SUBBASE GRANULAR

RASANTE SUBRASANTE

Especificaciones de la seccin transversal: Estas especificaciones provienen principalmente de la American Association of State Highway ans Transportation Officials (ASSHTO), que generalmente han sido adoptadas en Amrica. o o o Ver recomendaciones [Ref 01], paginas 141 y 143 Ver recomendaciones [Ref 02], paginas 110 y 111 Ver recomendaciones [Ref 03], paginas Generalidades:315, 316 Vas Urbanas: 387 y 388 Arterias urbanas y rurales: 428 y 429 Autopistas: 508


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4 VOLUMEN DE TRNSITO4.1 GENERALIDADES Cargan las carreteras, calle e intersecciones En el Tiempo los vehculos consumen tiempo y realizan desplazamientos en pocas del ao, das de la semana y horas del da. En el Espacio: Los vehculos ocupan un lugar al ir de un origen a un destino Los volmenes de trnsito:

El volumen de trnsito es la medida bsica de la ingeniera de trnsito. Es sinnimo de conteo, o aforo de vehculo, peatones o pasajeros.

4.2 4.2.1

DEFINICIONES CONCEPTOS BSICOS El volumen y tasa de flujo La demanda La Capacidad

Los conteos o aforos se usan para estimar:

Estos tres parmetros se relacionan estrechamente y usan las mismas unidades , si embargo no significan lo mismo. Volumen (Q): Es el nmero de vehculos (o personas) que pasan por un punto durante un tiempo especfico. La Demanda (D): Es el nmero de vehculo (o personas) que deseen viajar y pasar por un punto durante un tiempo especfico. Capacidad (C): Es el nmero mximo de vehculos que pueden pasar por un punto durante un tiempo especfico.

Cuando la congestin la congestin existe, es por que la demanda es mayor que los volmenes actuales. Por esto, en algunos viajes se desvan por rutas alternas, y simplemente algunos viajes no se realizan debido a las restricciones del sistema. Los volmenes Q actuales nunca podrn se observados a niveles mayores que la capacidad C, pero hay situaciones en que esto parece que ocurre, debido a que la capacidad ha sido calculada (estimada) y no directamente observada. A continuacin se muestran situaciones de malas estimaciones de la Demanda, con base a mediciones de volmenes: A) La demanda D no alcanza el punto de medicin Q, si haber sido distorsionada.INTERSECCIONES D Q PUNTO DE MEDICIN


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B) El volumen observado Q refleja la descarga corriente abajo del cuello de botella, mas no la demanda D, corriente arriba del cuello de botella.PUNTO DE MEDICIN CUELLO DE BOTELLA C D Q

La demanda D es una medida del nmero de vehculos o personas que esperan ser servidos en el intervalo de tiempo dado, distinto del nmero de los que si pueden ser servidos C. Solo si D < C => Q = D - La estimacin de D con base a Q es correcta. En ste caso Q se expresa como: Q=n/t Donde: Q = vehculos en unidad de tiempo n = vehculos que pasan t = tiempo (periodo)

4.2.2

VOLMENES DE TRNSITO TOTALES => Q = TA => Q = TM => Q = TS => Q = TD => Q = TH => Q = q = trnsito anual = trnsito mensual = trnsito semanal = trnsito diario = trnsito horario = tasa de flujo

Es el nmero total de vehculos (n) que pasan durante un tiempo unitario determinado (t=1) Si t = 1 ao Si t = 1 mes Si t = 1 semana Si t = 1 da Si t = 1 hora Si t < 1 hora

t = 1 ao = 1 meses = 52 semanas = 365 das = 8760 horas

TA = TM m = TS s = TDd =m =1 s =1 d =1

12

52

365

8760 h =1

TH

h

m, s ,d ,h = mes, semana, da y hora del aoS D 7

TM m = TS i = tD ji =1 j =1

, tambien, TS s = TD jj =1


21



4.2.3

VOLMENES DE TRNSITO PROMEDIO DIARIO - TPD

TPD =

N 1 da t 1 ao

N = Nmero de vehculos que pasan durante t das, TPD = vehculos / da

TPDA =

TA 365 TM 30

Trnsito promedio diario Anual

TPDM = TPDS =4.2.4

Trnsito promedio diario Mensual

TS 7

Trnsito promedio diario Semanal

VOLMENES DE TRNSITO HORARIOS (TH) Transito horario mximo anual TH : Es la hora de mayor volumen de las 8760 horas del ao

Transito horario pico THP : Es el mximo nmero de vehculos que pasan durante 60 minutos consecutivos

Transito horario Dcimo, vigsimo, trigsimo Anual 10TH, 20TH. 30TH Es el volumen horario de un ao determinado que es excedido por 9, 19 y 29 volmenes horarios, respectivamente.

Transito horario de Diseo THD : Es el volumen utilizado para definir las caractersticas geomtricas de la va.


22



4.3

CARACTERSTICAS DE LOS VOLMENES DE TRNSITO

4.3.1

DISTRIBUCIN Y COMPOSICIN DE LOS VOLMENES DE TRNSITO

A nivel urbano, con vas de tres carriles y separador central, por el carril central se general la mayor velocidad y capacidad, por los carriles laterales el flujo es ms lento por la friccin lateral (giros paraderos, etc).

PARADEROS

CARRIL CENTRAL MAYOR VELOCIDAD Y CAPACIDAD

CARRILES EXTREMOS FLUJO MAS LENTO POR FRICCIN LATERAL (GIROS, PARADEROS, ETC)

A nivel rural, en vas con separador central y dos carriles, por el carril izquierdo los vehculos se desplazan ms rpido y para adelantamientos., por el carril derecho hay mayores volmenes.

CARRIL IZQUIERDO VEHCULOS MS RPIDOS Y PARA ADELANTAMIENTO

CARRIL DERECHO MAYORES VOLMENES

En vas rurales de dos carriles, en Colombia, generalmente se presenta una distribucin direccional 50/50.


23



4.3.2TIPO DE VEHICULO

COMPOSICIN VEHICULARESQUEMA CARGA POR EJE (Ton) TIPO DE VEHICULO ESQUEMA CARGA POR EJE (Ton)

AUTOMOVIL AUTOS CAMPERO PICK-UP CAMIONETA MICROBUS

C41.00 EJE 1 1.00 EJE 2 EJE 1 6 6 EJE 2 EJE 3 TAN 22

39 Ton

BUSETAEJE 1

3.00

6.00 EJE 2

C2 S26 EJE 1 11 EJE 2 EJE 3 TAN 22

C4 BUSEJE 1 4.00 8.00 EJE 2

39 Ton

C3 S1 BUS METROPOLITA NO6 EJE 1 4.00 EJE 1 9.00 EJE 2 50 Ton EJE 2 TAN 22 11 EJE 3

BUSES

CAMION PEQUEO

12 Ton

C2P

C53.00 EJE 1 9.00 EJE 2

C3 S26 EJE 1 22 EJE 2 TAN EJE 3 TAN 22

CAMION GRANDE

17 Ton 6.00 EJE 1 EJE 2 6 EJE 1 28 Ton 6.00 22.00 EJE 2 TAN 22 EJE 2 TAN 11.00

52 Ton

C2G

>C5

C3 S324 EJE 3 TRID

C3 C3

EJE 1

27 Ton

C2 S15 EJE 1 EJE 2 11 EJE 3 11

Los vehculos anteriores son categoras INVIAS


24



4.3.3

VARIACIN MENSUAL DE LOS VOLMENES DE TRNSITO DURANTE UN AOPEAJE ANDES - CARRETERA BOGOTA - BRICEO - 2002 VOLMENES MENSUALES TRNSITO PROMEDIO DIARIO MENSUAL TRANSITO No. MENSUAL (TM) ENERO 1 541 555 FEBRERO 2 501 920 MARZO 3 557 418 ABRIL 4 527 441 MAYO 5 554 376 JUNIO 6 567 386 JULIO 7 567 570 AGOSTO 8 581 425 SEPTIEMBRE 9 566 706 OCTUBRE 10 589 108 NOVIEMBRE 11 583 447 DICIEMBRE 12 651 458 TOTAL 6 789 810 PROM - TPMA = 565 818 MES DEL AO TRANSITO No. MENSUAL TPDM(TM) DIAS (TM) ENERO 31 541 555 17 470 FEBRERO 28 501 920 17 926 MARZO 31 557 418 17 981 ABRIL 30 527 441 17 581 MAYO 31 554 376 17 883 JUNIO 30 567 386 18 913 JULIO 31 567 570 18 309 AGOSTO 31 581 425 18 756 SEPTIEMBRE 30 566 706 18 890 OCTUBRE 31 589 108 19 003 NOVIEMBRE 30 583 447 19 448 DICIEMBRE 31 651 458 21 015 TOTAL 6 789 810 PROM - TPDM = 565 818 18 598 MES DEL AO

TA= TMm = 6 789810m=1

12

TPDA=

TA 36512

=

6 789810 365

= 18 602

vehculos da

TMm 6 789810 vehculos TPMA= m=1 = = 565818 mes 12 12700 000 600 000 VEHCULOS MES 500 000 400 000 300 000 200 000 100 000 1 2 3 4 5 6 7 MESES 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 M ESES 8 9 10 11 12 25 000

TPMA=565 81820 000 VEHCULOS MES 15 000 10 000 5 000

TPDA=18 602

4.3.4

VARIACIN DIARIA DE LOS VOLMENES DE TRNSITO DURANTE UNA SEMANATRANSITO DIA RIO (TD) LUNE S 15 859 M ARTES 16 615 M IERCOLE S 17 411 JUEV ES 17 279 V IERNE S 20 363 S AB ADO 22 643 DOM INGO 18 181 TOTAL 128 351 P ROM - TP DS = 18 336 DIA DE LA S EM ANA25 000 20 000 VEHCULOS MES 15 000 10 000 5 000 1 2 3 4 M ESES 5 6 7

TPDS= 18 336


25



4.4 4.4.1

VOLMENES DE TRNSITO FUTURO RELACIN ENTRE EL TRNSITO HORARIO DE DISEO (THD) Y EL TRNSITO PROMEDIO DIARIO ANUAL (TPDA)8760 h =1

TA =

TH

h

Con la ecuacin anterior se tienen 8760 trnsitos horarios (TH) en un ao de 365 das (h=1, 2, ......., 8760 horas)

Kh =

TH h TPDA

, TH expresado como porcentaje del TPDA.

Organizando los THh de mayor a menor se tiene:

TH como % del TPDA

PUNTO DE INFLEXIN TOMANDO PARA DISEO TH30 = K30 (TPDA) = THD

K30

0

10

20

30

40

8760

NMERO DE HORAS DEL AO CON TRNSITO HORARIO (TH) MAYOR AL INDICADO

Para CARRETERAS EN Colombia, el K30 varia entre el 8% y el 20%, dependiendo del tipo de carretera en Colombia. Como el INVIAS solo dispone de los volmenes horarios (TH), durante siete das (168 horas), con el propsito de obtener un Kh de diseo, una buena aproximacin puede ser:

K=

THMS Volumen de trnsito horario maximo semanal = TPDS Trfico promedio diario semanal


26



AO 1 996 1 996 1 996 1 996 1 996 1 996 1 996 1 995 1 995 1 997 1 997 1 997 1 998

SECTOR Mediacanoa - Loboguerrero Dagua Loboguerrero Loboguerrero El Pailn Mediacanoa Buga Vijes Mediacanoa Guacar Buga Buga Tula Florencia Aeropuerto El Doncello Puertorico Aguazul - Yopal Astillero Zulia Zulia - Ccuta Ventaquemada - Villapinzn

THMS (*) 329 224 297 1063 836 890 1200 310 94 387 140 1044 140

TPDS (**) 3271 2299 3324 9551 7411 8507 12270 2304 950 4028 1590 4990 6348

K 0.101 0.097 0.089 0.111 0.113 0.105 0.098 0.135 0.099 0.096 0.088 0.209 0.112

* THMS = Vehculos mixtos / hora / ambos sentidos ** TPDS = Vehculos mixtos / hora / ambos sentidos Obsrvese que un valor promedio de K es de 0.10, que se puede usar en ausencia de informacin.

4.4.2

RELACIN ENTRE EL TRNSITO PROMEDIO DIARIO ANUAL (TPDA) Y EL TRNSITO PROMEDIO DIARIO SEMANAL (TPDS)

Con base en el TPDs (trnsito promedio diario semanal), se puede calcular el TPDa (trnsito promedio diario anual), con un intervalo de confianza, mediante procedimiento estadstico. TPDa = TPDs K Donde , N : das del ao (365 o 366) n : nmero de das del conteo (7) B : Valor adoptado para el coeficiente de confianza

B K = n

N n N 1

1 B= 1 Cc

: Desviacin estndar (valor dado en la cartilla) Cc : porcentaje de confiabilidad requerido

=2 i =1

n

(xi TPDs )2n


27



4.5

PRONSTICO DE VOLUMEN DE TRNSITO FUTURO Derechos de vas : Puentes : Pavimentos : Trnsito (diseo vial ): 100 aos 25 a 100 aos 10 a 20 aos 10 a 20 aos Volumen de Trnsito actual Incrementos de los volmenes de trnsito

Vidas esperadas:

Pronstico del Volumen de trnsito futuro

TF =

TAVolumen que usar la va mencionada o la nueva va, en el momento de darse completamente al servicio

+

ITEsperado al final del periodo de diseo o ao meta seleccionado para diseo

4.5.1

CLASES DE PROYECTOS DE CARRETERAS Construccin : Es el conjunto de todas las obras de infraestructura a ejecutar en una va proyecta, en un tramo faltante mayor al 30% de una va existente y/o en variantes. Mejoramiento: Consiste bsicamente en el cambio de especificaciones y dimensiones de la va o puentes; para lo cual, se hace necesaria la construccin de obras en infraestructura ya existente, que permitan una adecuacin de la va a los niveles de servicio requeridos por el trnsito actual y proyectado. Rehabilitacin: Actividades que tienen por objeto reconstruir o recuperar las condiciones iniciales de la va, de manera que se cumplan las especificaciones tcnicas con que fue diseada. Mantenimiento Rutinario: Se realiza en vas pavimentadas y no pavimentadas, se refiere a la conservacin continua ( a intervalos menores de un ao)de las zonas laterales y a intervenciones de emergencias de la banca, con el fin de mantener las condiciones ptimas para la transitabilidad en la va. Mantenimiento peridico: Se realiza en las vas pavimentadas y en afirmado. Comprende la realizacin de actividades de conservacin a intervalos variables, relativamente prolongados (3 a 5 caos), destinados primordialmente a recuperar los deterioros de la capa de rodadura ocasionados por el trnsito y por fenmenos climticos. Tambin podr contemplar la construccin de algunas obras de drenaje menores y de proteccin faltantes en la va.


28



Volumen de Trnsito actual

Trnsito existente

Trnsito atrado

TA

=

TE

+

Tat

Una va existente tiene un TA = TE Si la va mejora tendr TA = TE + Tat Una nueva va tendr un TA = Tat

Los usuarios componentes del TAt por una va alterna, no cambia ni su origen ni su destino, ni su medio de viaje ( es un trnsito desviado). Eligen la va alterna por mejora en: Distancia Geometra Comodidad Seguridad Volumen de Trnsito actual Crecimiento normal del trnsito Trnsito Generado Trnsito Desarrollado

IT =

CNTCrecimiento del parque automotor

+

TGViajes que no se hubieran generado si la va no se construye

+

TDPor mejoras del suelo lateral

TF = TA + IT TF = TA + CNT + TG + TDSea FP igual al factor de proyeccin: es un factor (nmero) por el cual hay que multiplicar al trnsito actual para obtener el trnsito futuro TF

TF = TA (FP) FP = TF / TA = ( TA + CNT + TG + TD ) / TA FP = 1.00 + (CNT / TA) + (TG / TA) + (TD / TA) donde, 1.5 < FP < 2.5 para periodos de diseo de 20 aos TG/TA = 0.05 a 0.25 TD/TA = 0.05


29



4.5.2REGRESIN LINEAL

EJEMPLO DE CLCULO DEL THDREGRESIN LOGARITMICA

6 200 6 200

y = 85.385x - 164727 R2 = 0.7048 TPDs 5 700

y = 170354Ln(x) - 1E+06 R2 = 0.7046

TPDs 5 700 5 200 5 200 4 700 1 990 1 992 AOS 1 994 1 996 1 998 2 000 2 002 4 700 1 990

AO 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 5 4 8 16 10 9 9 11 13 14 10 121 992 1 994 1 996 AOS

TPDS 5 416 5 019 5 574 5 274 5 544 5 674 5 676 5 814 5 667 5 891 5 834 6 515 3.16227766

70 68 66 62 60 66 65 64 63 60 62 61

DISTRIBUCIN 15 28 26 22 30 25 26 25 24 26 28 27

1 998

2 000

2 002

A - Autos

B - Buses C - Camiones

B=

=REGRESIN POTENCIALy = 2E-95x R = 0.7097 TPDs2 29.831

REGRESIN EXPONENCIALy = 6E-10e 6 2002 0.015x

N= n= K= R=6 200 TPDs 5 700 5 200 4 700 1 990 1 992 1 994 1 996 AOS 1 998 2 000 2 002

555 365 7 658 2.50%

R = 0.7099 5 700

5 200

3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

791 413 679 270 326 745 689 721 570 535 617 974

812 1 405 1 449 1 160 1 663 1 419 1 476 1 454 1 360 1 532 1 634 1 759

271 201 446 844 554 511 511 640 737 825 583 782

4 700 1 990 1 992 1 994 1 996 AOS 1 998 2 000 2 002

Regresin Lineal

DESCRIPCIN ( Se adopta para el ejercicio la ecuacin lineal)

REGRESIN LINEAL A-B-C3 700 6 465 7 917 3 200 2 700 TPDs y = 19.126x - 34556 R2 = 0.1164

Proyeccin Interes Compuestos Y = TPDs ( 1+ R)n Crecimiento TPDa = TPDs - TPDa = TPDs Crecimiento TPDa = TPDs - TPDa = TPDs del TPDs K +K del TPDs K +K 6 515 5 857 7 173 6 515 5 857 7 173 6 470 5 812 7 128 7 191

6 641

5 983

7 299

7 555

6 792

8 318

2 200 10 942 9 838 12 047 1 700 1 200

y = 47.102x - 92564 R2 = 0.4685

7 921

7 264

8 579

a = Ao del Aforo: 2 001 b = Ao Existente = (y = 85.385 x 2 005 (2005) - 164 727) - Ecuacin lineal c = Duracin cosntruccin (aos) 2 d = Ao Base = = (y = 85.385 x (2007) 2 007 - 164 727) - Ecuacin lineal e = Aos de la Proyecin 15 f = Ao de la Proyecin = (y = 85.385 x 2 022 (2022) - 164 727) - Ecuacin lineal b = Trnsito Existente (TE) g = Trnsito Atraido (Tat) = 25% TE = 0.25 x b h = Trnsito Actual (TA = TE + Tat) = b + g i = Crecimiento Normal del Trnsito (CNT) = f - b Fp = 1 + CNT/TA + TG/TA + TD/TA = TG / TA = 0.2 TD / TA = 0.05 Trnsito Futuro = TF = TA x Fp = Trnsito Horario de Diseo = THD = 0.20 TPDa 6 470 1 617 8 087 1 452 1.43 5 812 1 453 7 265 1 452 1.45 7 128 1 782 8 910 1 452 1.41 7 191 1 798 8 989 3 751 1.67 11 561 2 312 10 533 2 107 12 589 2 518 14 988 2 998

6 465 1 616 8 081 3 372 1.67

7 917 1 979 9 897 4 130 1.67

700 200 1 990 13 474 2 695 16 501 3 300

y = 39.988x - 79220 R2 = 0.491

1 992

1 994

1 996 AOS

1 998

2 000

30Profesor: Ing. MIC Fabin Tafur Snchez



5 CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO5.1 INTRODUCCIN

Una buena parte de los anlisis de Capacidad y Niveles de servicio se apoyan en el Manual de Capacidad Vial (HCM Highway Capacity Manual) del TRB (Transportation Research Board). [Ref 05] La capacidad en un sistema vial, refleja la habilidad para acomodar una corriente vehicular. La capacidad y los Niveles de Servicio, se necesitan para llevar cabo decisiones y acciones en la planeacin del transporte. La capacidad tiene que ver con los siguientes aspectos: o o o o Cual es la calidad del servicio ofrecido por un sistema vial existente y que tanto incremento de trnsito puede tolerar. Que tipo de sistema vial necesita para acomodar un flujo vehicular dado. Que configuracin de carriles se necesitan para diversos TPD en autopistas y carreteras Que diseos de carreteras y calles se necesitan (capacidades) para servir a un plan vial.

5.2

CAPACIDAD

La capacidad en un sistema vial se define como la tasa mxima horaria a la cual personas o vehculos se espera que razonablemente puedan pasar por un punto o seccin uniforme de un carril o calzada durante un intervalo de tiempo dado, bajo las condiciones prevalecientes de la va, el trnsito y los controles. La capacidad es una medida puntual. se realiza para segmentos que tienen condiciones uniformes de la va, el trnsito y de los controles. La capacidad es una tasa (en 15 minutos), no es el mximo volumen que se acomoda en una hora. Es el intervalo de mximo flujo

5.3

NIVEL DE SERVICIO

Usa medidas cualitativas, que caracterizan las condiciones de operacin dentro de una corriente vehicular y su percepcin por motorista y pasajeros. Factores que se usan: La Velocidad El tiempo de Viaje La libertad de maniobrar Las Interrupciones del Trnsito El confort La conveniencia31Profesor: Ing. MIC Fabin Tafur Snchez



Niveles: A : Las mejores condiciones de operacin B C : Para propsitos de diseo y planeacin D E : su mximo volumen representa la Capacidad F : Las peores condiciones de operacin.

Para fines prcticos de la realizacin del proyecto vial, se utilizar el programa CNS97 de la Universidad del Cauca, con el cual se determinar la capacidad y nivel de servicio para vas de dos carriles. El programa se ejecuta desde DOS, haciendo doble clic, desde el explorador de windows, en el archivo CNS97.EXE, y con el siguiente procedimiento: Al iniciar el programa de debe hacer click en el men desplegable de CLCULOS. En el ltimo tem de este desplegable aparece uno llamado CLCULO DE CNS DE UNA SECCIN, sobre el cual se deber hacer click. En ste momento pregunta CDIGO DE SECCIN, y sobre la cual se deber asignar el cdigo que usted considere conveniente, ej. 0001, 0010, etc. A continuacin aparece un men desplegable, el cual se deber llenar de acuerdo a las indicaciones de clase. Terminados de introducir los datos, se presiona F8 = CNS, y en la cual se indica los valores parciales del clculo realizado. Aqu se puede ir verificado rpidamente el resultado obtenido, y chequear si corresponde al esperado. Con ESC = escape del teclado se termina esta ventana. Luego con F6 = HOJA DE TRABAJO, se puede imprimir (tenido en cuenta que la impresora debe estar conectada directamente al puerto, no se puede en red) o se puede visualizar los resultados por pantalla. La tecla de funcin F10, finalizada cada una de las ventanas.




5.4

PROYECTO DE TRNSITO

Determinar la velocidad media y el nivel de servicio para un corredor existente al cual se le realizar un mejoramiento cuya construccin ser en periodo de 12 meses. Para ste efecto realizar: De acuerdo a la Cartilla de Volmenes de Trnsito del INVIAS 2002, tomar una estacin de aforo y realizar la proyeccin de la serie histrica de los TPDs, para automviles, buses y camiones. Las proyecciones se realizarn mediante regresiones: lineal, logartmica, exponencial y potencial; para el ao base y para un ao de proyeccin de 20 aos a partir del ao base. Presentar las grficas de cada una de las proyecciones. Explicar cual regresin de adopt para la proyeccin del TPDs. Proyectar la serie de datos con la ecuacin de inters compuesto, con una rata de crecimiento anual del 3.0%, y establecer criterios y comparaciones con las proyecciones anteriores. Establecer el TPDs y la redistribucin de los porcentajes de A-B-C, para el ao base, para el ao de construccin y para el ao de proyeccin. Determinar el TPDA, para el ao base y el ao de proyeccin. Realizar comentario y conclusiones de los resultado obtenidos Establecer el factor de proyeccin FP y determinar el THD, de acuerdo a los conceptos expuestos en clase. Explicar y realizar los comentarios del caso. Argumentar como se determin el volumen de trfico atrado, generado y desarrollado. Con la utilizacin del programa CNS-97 del la Universidad del Cauca, determinar la capacidad y nivel de servicio del tramo seleccionado, teniendo en cuenta lo siguiente: o o o o o o De acuerdo al THD y el TPDA, se deber seleccionar el ancho de carril, bermas y de calzada para la va, de acuerdo a las tablas de AASTHO y el manual del INVIAS. Utilizar como tipo de terreno uno congruente con el tramo de va seleccionada. Para terreno Planos se deber utilizar pendiente longitudinal de 1, 2 y 3%, y zonas de no rebase el 20% Para terreno Ondulado se deber utilizar pendiente longitudinal de 3, 4 y 5% , y zonas de rebase el 40% Para terreno Montaoso se deber utilizar pendiente longitudinal de 5, 6 y 7% , y zonas de no rebase el 60% Para terreno Escarpado se deber utilizar pendiente longitudinal de 6, 7 y 8%, y zonas de no rebase el 80%

Este proceso se deber realizar, tanto para el ao base como para el ao de proyeccin. Utilizar como radio mnimo 100 metros y deflexin 40 grados. Se utilizar como IRI = 2 m/km (ndice de rugosidad internacional) para el ao de construccin. Se utilizar como IRI = 4 m/km (ndice de rugosidad internacional) para el ao proyectado. Colocar la distribucin de A-B-C obtenida en las proyecciones. Utilizar como factor direccional 50% y explicar por que.33Profesor: Ing. MIC Fabin Tafur Snchez



Se debe presentar un anlisis de los resultados obtenidos, comparando el nivel de servicio del ao base con el ao de proyeccin, para cada una de las pendiente longitudinales, y efectuar las correspondiente recomendaciones. Adicionalmente, para el ao base y para el de proyeccin, disear las caractersticas de la va para que se obtenga un nivel de servicio C, y compararlo con los obtenidos anteriormente.




6 PLANEACIN DE UN PROYECTO VIAL[Fuentes: Ref-01, Ref-03, Ref-04, Ref-07] 6.1 DEFINICIN

La planeacin es un proceso continuo de previsin de recursos y servicios requeridos para obtener objetivos determinados segn el orden de prioridades establecido y que permite escoger la o las soluciones ptimas entre varias alternativas. 6.2 CATEGORAS ESTRATGICAS DEL PROCESO DE PLANEACIN

La planeacin se desarrolla en diferentes instancias jerarquizadas por niveles de responsabilidad y alcance. Los planes de desarrollo constituyen la categora superior, a partir de la cual se desprenden las unidades de gestin, que dan solucin a los problemas especficos de la poblacin. Las unidades de gestin son: Programas Subprogramas Proyectos, que por su carcter de medios de accin, subordinan sus objetivos y estrategias a los establecidos en los planes de desarrollo.

6.2.1

PLANES DE DESARROLLO:

Comprenden el anlisis de la problemtica econmica, social y ambiental a nivel nacional, departamental y municipal, a partir de la cual definen una estrategia de solucin a seguir a mediano y largo plazo. La estrategia incluye la definicin de los objetivos y metas del plan.; de las polticas generales y sectoriales; de los principales programas de gobierno; y del plan de inversiones para el perodo analizado. 6.2.2 EL PROGRAMA

Es la estrategia de la accin cuyas directrices determinan medio que articulados gerencialmente permiten dar una solucin integra a los problemas. El objetivo general de un programa, que por definicin debe tener carcter multisectorial, generalmente corresponde a uno de los objetivos establecidos por el plan de desarrollo. A partir del objetivo general se definen objetivos especficos, las metas, los tipos de proyectos y el plan de inversiones del programa. 6.2.3 SUBPROGRAMA

Es la desagregacin de un programa de grupos homogneos de proyectos. Esta homogeneidad no corresponde a un criterio nico, ya que puede definirse por tecnologa, ubicacin, tamao, etc., de acuerdo con las necesidades particulares de clasificacin de un programa. El objetivo general de un subprograma, corresponde a un objeto especfico del programa. 6.2.4 EL PROYECTO

Es la misma unidad operacional que vincula recursos, actividades y componentes durante un periodo determinado y con una ubicacin definida para resolver problemas o necesidades de l poblacin. El objeto general de un proyecto debe estar relacionado con algunos de los objetivos especficos de un programa o subprograma y, en consecuencia, con los objetivos del plan de desarrollo.35Profesor: Ing. MIC Fabin Tafur Snchez



6.3

CICLO DE UN PROYECTO DE CARRETERA

Un proyecto de carretera comienza en el momento que se identifica un problema o necesidad por solucionar y termina en el momento en que se logra solucionar o satisfacer dicha necesidad alcanzando as los objetivos esperados del proyecto. Las diferentes etapas por las que debe pasar el proyecto es los que se llama ciclo del proyecto. Estas etapas son: Preinversin Inversin Operacin

Tal como se muestra en la siguiente figura:

IDEA ETAPA DE PREINVERSIN PROYECTOS ABANDODADOS ETAPA OPERACIONAL ETAPA DE PREINVERSIN

PERFIL DEL PROYECTO

PRE-FACTIBILIDAD

FACTIBILIDAD

En muchos proyectos, de acuerdo con el tipo del mismo y el estado de la va, dos o mas etapas pueden ocurrir simultneamente.CONSTRUCCIN MEJORAMIENTO REHABILITACIN DISEO DEFINITIVO

MANTENIMIENTO RUTINARIO MANTENIMIENTO PERIODICO EVALUACIN EX-POST PROYECTOS POSTERGADOS

6.3.1

ETAPA DE PREINVERSIN

En sta etapa se realizan todos los estudios necesarios para tomar la decisin de realizar o no el proyecto. Tiene por objeto examinar la viabilidad del proyecto de carretera mediante la identificacin del mismo, la preparacin de su informacin tcnica, financiera econmica y ambiental, el clculo de cantidades de obra, costos y beneficios, y la preparacin de los bosquejos o anteproyectos que se requieran. Durante esta etapa, a partir de la idea del proyecto de carretera, se desarrollan los denominados estudios de preinversin, a saber:




Perfil del proyecto Estudio de pre-factibilidad Estudio de factibilidad

6.3.1.1 Idea del proyectoConsisten en identificar de forma muy preliminar la necesidad o problema existente y las acciones mediante las cuales se podra solucionar, se deriva de los planes generales de desarrollo econmico y social de polticas generales, de planes sectoriales, de otros proyectos o estudios porque puede parecer atractivo emprender el proyecto. La idea, adecuadamente presentada, servir de base para predecir acerca de la conveniencia de emprender estudios adicionales.

6.3.1.2 El perfil del proyectoSirve para: reunir la informacin de origen secundario (proyectos similares, mercados, beneficiarios, aspectos ambientales, por ejemplo) verificar todas las alternativas del proyecto y estimar sus costos y beneficios de manera preliminar realizar la versin preliminar del diagnstico ambiental de alternativas descartar algunas (o todas) de las alternativas y plantear cuales son susceptibles de estudios detallados.

6.3.1.3 El estudio de prefactibilidadEs un proceso de descarte de alternativas y estudio de una, dos o mas de las mismas. En una primera parte se establece un diagnstico econmico preliminar y se definen las grandes orientaciones de los estudio tcnicos, financieros, econmicos y ambientales del proyecto. Posteriormente, se seleccionan las soluciones por evaluar, coordinando aspectos tcnicos, financieros, econmicos y ambientales (los tcnicos basados principalmente en informacin existente; fotografas areas, restituciones, mapas, carteras de trnsito, otros y mnimo necesario de actividades de campo). Mas tarde se estiman costos y beneficios de cada una de las soluciones, se comparan entre s y con una solucin de referencia (Alternativa sin proyecto) sobre la base de indicadores econmicos (relacin beneficio costo B/C, tasa interna de retorno TIR, valor presente neto VPN, tasa nica de retorno TUR, con los correspondiente anlisis de sensibilidad. Se eliminan las soluciones menos convenientes, para reducir el estudio a una, preferentemente, o dos, si as se justifica, en la etapa siguiente o en el estudio de factibilidad.

En general, a todo proyecto de carretera se le debe adelantar el estudio de prefactibilidad, con el fin de tener informacin que permita a nivel decisorio de la entidad duea del proyecto adoptar uno o cualquiera de los siguientes tres caminos: Pasar a una etapa de inversin Descartar el proyecto Ordenar el estudio de factibilidad37Profesor: Ing. MIC Fabin Tafur Snchez



6.3.1.4 El estudio de factibilidadConsiste en perfeccionar la alternativa recomendada en la prefactibilidad, tiene por objeto reducir al mximo la incertidumbre asociada con el proyecto de inversin de la carretera. En general, aqu se afinan los estudios de las soluciones, o se amplan los aspectos tcnicos como financieros, econmicos y ambientales, con el fin de recomendar lo mas conveniente y ptimo par ala comunidad.

6.3.1.5 Contenido de los estudios de PreinversinEl contenido mnimo de cada uno de los estudios de preinversin de un proyecto de carretera es el siguiente: Localizacin geogrfica del proyecto Descripcin de la zona de influencia del proyecto Aspectos tcnicos del proyecto. Considerar como mnimo o o o o o o o o Topografa Geologa y geotecnia Aspectos hidrolgicos e hidrulicos Criterios de diseo Descripcin de alternativas Planos en planta perfil sobre cartografa existente de cada alternativa Secciones transversales Esquemas de obras de drenaje y estructuras.

Programa para la ejecucin del proyecto (debe comprender todas las actividades de la etapa de inversin del proyecto) Inversiones en el proyecto. En su cuantificacin se tendrn en cuenta los siguientes costos: o o o o Costos de los estudios de investigaciones preparatorias y de los estudios tcnicos detallados. Costos de construccin Costos de derechos de va Costos de administracin (los requeridos para el funcionamiento de la unidad dentro de la organizacin de la entidad ejecutora, responsable directa de administrar la ejecucin del proyecto) Imprevistos.

o

Cotos de conservacin Financiacin del proyecto Flujo de caja del proyecto Evaluacin econmica y social Evaluacin ambiental (debe contemplar el diagnstico ambiental de alternativas)




6.3.1.6 Nivel de estudios tcnicos y grado de exactitud de las cuantificaciones en la preinversinEl nivel de los estudios tcnicos y el grado de exactitud de las cuantificaciones en la preinversin, se resumen a continuacin:

Tipo de Estudio Perfil del proyecto Estudio de prefactibilidad Estudio de Factibilidad 6.3.2 ETAPA DE INVERSIN

Nivel de los estudios tcnicos Bosquejos Anteproyecto preliminar Anteproyecto definitivo

Grado de exactitud de las cuantificaciones 55 a 60% 65 a 70% 75 a 80%

La etapa de inversin, tambin llamada de ejecucin, se inicia con la conformacin del grupo encargado de la Gerencia del Proyecto y la elaboracin de los estudios tcnicos definitivos, a nivel de construccin. En esencia, comprende las siguientes actividades: Conformacin, dentro de la entidad duea del proyecto, o entro de la organizacin del concesionario de la carretera, del grupo encargado de la gerencia del proyecto. Elaboracin de los estudios tcnicos definitivos, con preparacin de planos detallados para la construccin de las obras, y con un grado de exactitud de las cuantificaciones de 90 a 100% . Se deben basar en los aspectos tcnicos descritos en los estudios de preinversin. En sta etapa se debe entregar como mnimo la siguiente informacin: o o o o o o o o o o o o o o Estudio de trnsito, capacidad y niveles de servicio Estudio de Diseo geomtrico Estudio de sealizacin Estudio de geologa para ingeniera y geotecnia Estudio de suelos para diseo de fundaciones Estudio de estabilidad y estabilizacin de taludes Estudio Geotcnico para el diseo de pavimentos Estudio de hidrologa, hidrulica y socavacin Estudio estructural para diseo de puentes Estudio de impacto ambiental Estudio de prefactibilidad de valorizacin Estudio para pliegos de condiciones, cantidades de obra y anlisis de precios unitarios Evaluacin econmica Estudio de afectacin predial




Gestiones relacionadas con la obtencin de los recursos financieros previstos para el proyecto durante la preinversin. Preparacin de las licitaciones para la construccin de las obras, estudio de propuestas y adjudicacin de contratos Construccin de obras Supervisin o Interventora de la construccin de obras Presentacin y entrega del proyecto construido a la entidad que se encargar de su operacin y mantenimiento.

En esta etapa se realiza el seguimiento fsico-financiero del proyecto, con el cual se busca garantizar la correcta utilizacin de los recursos de inversin asignados en el presupuesto. Este seguimiento permite observar las variaciones sobre lo previsto, determinar sus causas e introducir ajustes pertinentes. 6.3.3 ETAPA OPERACIONAL

sta etapa se inicia cuando los vehculos comienzan a circular sobre la va. Durante la misma el mantenimiento o conservacin de la carretera, tanto rutinario como peridico, es responsabilidad de la entidad duea del proyecto o del concesionario de la misma. Generalmente, en los proyectos continuos (concesiones) la etapa de operacin se presenta simultneamente con la etapa de inversin. 6.3.4 EVALUACIN EXPOST

Para la correcta operacin del proyecto, se recomienda realizar el seguimiento y evaluacin de resultados del proyecto. El propsito de ste ltimo es ayudar a asegurar la operacin eficiente, identificando y abordando los problemas que surjan en la operacin. La evaluacin de los resultados, desde la perspectiva ms amplia, intenta determinar las razones de xito o de fracaso, con el propsito, en un futuro de replicar las experiencias exitosas y evitar problemas ya presentados. La evaluacin de resultados tambin debe dar informacin sobre la eficacia y efectividad de cada uno de los proyectos en el cumplimiento de los objetivos planteados en los estudios de preinversin.




7

SISTEMAS CONVENCIONALES DE TRAZADO

[Fuentes: Ref-01, Ref-03, Ref-04, Ref-07] Una carretera es una faja de terreno con un plano de rodadura especialmente dispuesto para el trnsito adecuado de vehculos y esta destinada a comunicar entre s dos regiones o sitios poblados. Este tipo de va se define por la denominacin de los puntos geogrficos que vincula o va a vincular, si esta en proyecto, los cuales constituyen puntos de control primario. Los estudios para trazado y localizacin de carreteras cubren cinco etapas: Reconocimiento o exploracin, que es un examen general del terreno par determinar la ruta o rutas posibles de unin entre los puntos primarios de control que sealan al ingeniero de vas. Trazado ante-preliminar o seleccin de ruta, en el cual se adopta la mejor o las mejores ubicaciones de sta indicacin debe puntos secundarios de control y de pendientes longitudinales distintas. Trazado preliminar, que se realiza sobre la ruta escogida con aparatos de precisin para el levantamiento topogrfico de una zona de terreno en el cual va ha proyectarse. Proyecto, que comprende los diseos en planta y en perfil del eje de la va, elaborados en la oficina con observancia de las normas que regulan el diseo geomtrico de carreteras. Localizacin, consiste en las labores necesarias para transferir al terreno el eje de la va determinado en el proyecto en planta.

7.1

EXPLORACIN Terreno Plano, son aquellos cuya pendiente general en el sentido de avance es inferior a la pendiente mxima estipulada para la va, esto es donde no hay problema de pendiente longitudinal. Como primera medida se debe determinar la orientacin de la lnea recta que una los puntos de control determinados. Terrenos ondulados a escarpados, el factor determinante en todo reconocimiento o exploracin en terrenos ondulados a escarpados, es la pendiente longitudinal para la va. En ste caso, la orientacin que pueda determinarse de la recta imaginaria entre dos puntos consecutivos de control primario servir para ceir lo ms posible a ella la direccin general del trazado. Pueden determinarse puntos de control en las hoyas de corrientes de agua, y en la parte alta de las cordilleras o de sus estribaciones. , con el doble criterio de que se aparten lo menos posible de la direccin rectilnea entre los sitios que van a comunicarse y que aquellos puntos puedan unirse con lneas de pendiente aceptable. Las diferentes alternativas que ofrecen los puntos bajos y altos dan a lugar una diversidad de rutas cuyo anlisis comparativo puede debe adelantarse despus con los factores de distancia, de pendiente, de inclinacin transversal y clase de terreno, de nmero y magnitud de obras y estructuras. TRAZADO ANTE-PRELIMINAR

Para el trazado de carreteras se debe tener en cuenta el tipo de terreno, as:

7.2

En terrenos planos, en las labores de reconocimiento puede efectuarse la seleccin de ruta y procederse al trazado preliminar. No as en terrenos ondulados a escarpado, en los cuales, una vez sealados los puntos secundarios de control, debe estudiarse entre stos el trazado ante-preliminar, o sea la determinacin de un eje para la va que satisfaga, en primer lugar, las condiciones de pendiente previstas.41Profesor: Ing. MIC Fabin Tafur Snchez



Para determinar la lnea de pendiente entre dos puntos de nivel diferente se utiliza in clismetro o el ms comnmente utilizado, un nivel adney. Leer el captulo 1, el numeral de Lnea de Pendiente, [Ref 04] Croquis de un trazado ante-preliminar La lnea de pendiente debe marcarse en campo con varas largas con banderolas intervisibles, mediante trochas o desmonte. Se levanta una poligonal con brjula y cinta, navegador o GPS, mediante el sistema de rumbo y distancia mas o menos ceida a la lnea de pendiente que se levanto en campo, abscisandola cada 20 metros Se fina una cota en el inicio de la poligonal y se procede a realizar la correspondiente nivelacin. En los puntos dela poligonal que se consideren indicados por la configuracin del terreno, se levantan secciones transversales, para determinar la distancia al eje de las curvas de nivel con diferencias de 5 o 10 metros, segn el grado de detalle que se requiera del croquis topogrfico. En la siguiente figura se muestra el croquis obtenido

K 0+ 000

K0+2 00

El proceso anterior se puede realizar con GPS, evitado el proceso de medicin con brjula y cinta, y generado simultneamente el modelo digital de terreno. Se puede llevar una cartera de secciones, como la que aparece a continuacin:

K0+100

K0 +3 00

IZQUIERDA

EJE

DERECHA

650 35 660 30

640 25 650 20

630 16 640 11

625.35 K0+020 635.35 K0+100

620 11 630 6

610 18 620 13

600 25 610 20




7.3

TRAZADO PRELIMINAR

Consiste en el trazado preliminar en el levantamiento topogrfico con aparatos de precisin, de la zona del terreno necesaria para elaborar el diseo en planta del eje de la va. Cuatro etapas deben cubrirse para realizar esta labor: trazado de la poligonal con estacn, nivelacin de la poligonal, acotamiento de la zona con curvas de nivel y dibujo. Lnea de Trnsito. A lo largo de la lnea ante-preliminar marcada en el terreno se traza una poligonal estacin (con cartera electrnica), abscisada cada 10 metros mas lo quiebres de terreno (filos y drenajes), escogiendo los alineamientos mas largos posibles sin apartarse mucho de tal lnea, el cual debe conservar el centro de la zona por acotar. Para el punto de arranque se puede iniciar de puntos de coordenadas conocidas y certificadas por el IGAC, o por puntos de coordenadas colocados con GPS. Se puede ir controlado la poligonal mediante el posicionamiento de puntos de control con GPS. Nivelacin y Contranivelacin Con base en una cota de un BM tomado para amarrar la nivelacin, se procede a nivelara cada uno de los puntos abscisados por la comisin de trnsito.. Se deben colocar BMs, sobre sitios fijos e inamovibles, a determinada frecuencia con cota aproximada al milmetro. A continuacin se presenta un modelo de cartera de NivelAbscisa BM#102 C#50 C#51 PR3+570 PR3+580 PR3+590 FONDO PR3+600 PR3+610 C#52 D 3+616.36 BM#101 PR3+620 PR3+630 C#52A PR3+640 C#53A PR3+650 C#54A D 3+656.36 C#55 V + 0.269 3.104 1.754 Alt. Instr. 2 347.416 2 349.196 2 350.819 V 0.000 1.324 0.131 V. Inter. Cota 2 347.147 2 346.092 2 349.065 2 346.323 2 345.896 2 345.853 2 345.103 2 348.605 2 349.997 2 350.436 2 350.129 2 352.205 2 350.872 2 351.143 2 355.223 2 356.052 2 358.640 2 361.128 2 361.739 2 363.592 2 364.826 Descripcin SM-31 S\ Mojon con tornillo PR3+560 Nueva localizacin

4.50 4.92 4.97 5.72 2.21 0.82 0.891 3.310 3.300 2 351.327 2 353.439 2 355.505 0.383 1.198 1.234 4.63 4.36 3.671 3.562 1.948 1.884 2 358.894 2 362.202 2 363.687 2 365.476 0.282 2.84 0.254 1.07 0.463 0.095 0.65

S\ piedra Sobre 1.0 m

S\ taco con grapa S\ mojon con tornillo S\ mojon con placa de bronce

S\ taco con grapa S\ taco con grapa S\ taco con grapa S\ taco con grapa

Topografa Para el levantamiento del plano acotado de la zona de terreno donde va a disearse la banca de la va se toma como eje la poligonal abscisada y nivelada. En cada abscisa de los alineamientos se trazan normales a stos, que se prolonga a lado y lado en longitud adecuada, al ancho de la zona requerida, el cual ser como mnimo de 60 metros en total. Para terreno planos o de escasa inclinacin transversal, y de magnitud correspondiente a la distancia horizontal entre dos curvas de nivel. Cuando hay detalles o irregularidades del terreno que no son tomados con las normales, se procede a tomar subnormales. Generalmente, la toma de topografa mediante secciones transversales se realiza con nivel de mano lock. A continuacin se presenta un esquema para la toma de secciones con nivel de mano lock.43Profesor: Ing. MIC Fabin Tafur Snchez



12.43 2553.35 Visual a 0.35m 2553.00 Visual a 0.38m

9.55m 12.36m

2552.38

K0+650 2550.35

A continuacin se muestra la cartera de campo par el grfico anterior2553 34.34 IZQUIERDA 2552 21.91 2553 12.36 EJE 2550.35 K0+650 2550 8.56 DERECHA 2549 15.23 2548 35.46

Con base en la informacin de secciones transversales, se realiza el modelo topogrfico del terreno. Lo anterior aplica para terrenos ondulados a escarpados con vegetacin espesa, para terreno con buena visibilidad para una estacin, se puede tomar una nube de puntos para conformar el modelo digital del terreno y extraer de all las correspondientes secciones transversales y perfiles que se requieran. Coordenadas Como la poligonal del levantamiento se realiza con estacin, implcitamente se han calculado las coordenadas del trazado realizado en campo. 7.4 PROYECTO Sobre la Topografa obtenida del trazado preliminar, se realiza la correspondiente lnea de ceros, con la pendiente requerida. Con base en esta lnea y utilizando radios tpicos y alineamientos se disea el eje de la va. Con base al eje en planta, se extrae el perfil obtenido y se disea la correspondiente rasante.

Comprende los siguientes pasos:

h=1.20m

2552.00 2551.55 Visual a 0.55m 2551.00

MIRA GRADUADA h=3.50 a 4.50m




8

CRITERIOS DE DISEO

[Fuentes: Ref-01, Ref-03, Ref-04, Ref-07] 8.1 VELOCIDAD

Es un elemento bsico para el diseo geomtrico de carreteras y como parmetro de clculo de la mayora de los diversos componentes del proyecto. El diseo geomtrico de una carretera se debe definir en relacin directa con la velocidad a la que desea circulen los vehculos en condiciones aceptables de comodidad y seguridad. En el proceso de asignacin de la Velocidad de Diseo se debe otorgar la mxima prioridad a la seguridad de los usuarios. Por ello la velocidad de diseo 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 pueden realizar con seguridad el recorrido. Por lo tanto, el objeto principal del diseo geomtrico de una carretera deber ser el de proveer el servicio (oferta) para satisfacer el volumen de trnsito (demanda), de una manera segura, cmoda y econmica, con una velocidad adecuada, que supuestamente hayan de seguir la mayora de los conductores. 8.1.1 DEFINICIN

Se define como la relacin entre el espacio recorrido por un vehculo y el tiempo que se tarda en recorrerlo, usualmente expresada en km/h. Para el caso de una velocidad constante, sta se define como una funcin lineal de la distancia y el tiempo, expresada as:

v=En donde, v = velocidad constante, km/h d = distancia, km t = tiempo, (h)

d t

a continuacin se presenta algunos conceptos relacionados con velocidad: VelocidadGeneral Puntual

DefinicinFuncin lineal entre la distancia y el tiempo (km/h) Es la velocidad de un vehculo al paso por un punto determinado o un seccin transversal de la carretera Es la correspondiente a cada uno de los vehculos que se encuentran circulando a lo largo de un tramo de carretera en un instante dado Es la media aritmtica de las velocidades puntuales, de todos los vehculos o parte de ellos que pasan por un punto especfico o seccin transversal de una carretera durante un intervalo de tiempo seleccionado. Donde es el numero total de vehculos observados

EcuacinV=d/t Vp

Instantnea

Vi

Media Temporal

vt

=

n

i =1

vp

n




Media Temporal vehculos agrupados

Es la media aritmtica de las velocidades puntuales. Donde m es el nmero de grupos de velocidad y f el numero de vehculos en el grupo de velocidad. Valor aproximado. Es la media aritmtica de las velocidades instantneas de todos los vehculos que en un instante dado se encuentren en un tramo de carretera. Otras definiciones aplicables en la [Ref 01], pginas 17 y 18

vt

=

m i =1

f i vi

nn

Velocidad media espacial

ve

=

i =1

vi

n

Velocidad de recorrido Es el resultado de dividir la distancia recorrida por un vehculo, o velocidad global de desde el principio al fin del viaje, entre el tiempo total que emplea viaje. en recorrerla. En el tiempo total esta incluida las demoras operacionales por parada, reducciones de velocidad, etc., Para la Velocidad media de recorrido se obtiene de la ecuacin mostrada, donde dr = distancia de recorrido de todos los vehculos, tt = tiempo de recorrido de todos los vehculos Velocidad de diseo o Es la velocidad gua o de referencia que permite definir las velocidad de proyecto caractersticas geomtricas mnimas de todos los elementos de trazado. Por lo tanto , ella expresa una referencia minimal. Se define como la mxima velocidad segura y cmoda que puede ser mantenida es una seccin determinada de una va, cuando las condiciones son tan favorables, que las caractersticas geomtricas del diseo predominan. Dependiendo de las caractersticas de un proyecto, se pueden tener varias velocidades de diseo, como mnimo en 3 km sucesivos de va y no deben presentar diferencias de velocidades de diseo superiores a 20 km/h. Velocidad especfica Es la mxima velocidad que puede mantenerse a lo largo de un elemento considerado aisladamente en condiciones de seguridad y comodidad, cuando encontrndose el pavimento hmedo y las llantas en buen estado, las condiciones meteorolgicas, el trnsito y las regulaciones son tales que no imponen limitaciones a la velocidad. En una curva existe una relacin biunvoca entre su radio y su velocidad Es el resultado de dividir la distancia recorrida entre el tiempo durante el cual el vehculo estuvo en movimiento, bajo las condiciones prevalecientes del trnsito. Medida de calidad de servicio varia con las variaciones de volmenes de trnsito. Es la velocidad segura y cmoda, en un determinado elemento geomtrico, a la que un vehculo aislado circulara por l, asumiendo un nivel de velocidad en funcin de las caractersticas fsicas de la va y su entorno, apreciables por el conductor. Tambin se interpreta como la velocidad a la que se observa que los vehculos operan los vehculos.

vr

d = tn i =1 n t i =1

r

Velocidad de marcha o de crucero

Velocidad de operacin

Velocidad de Diseo Es la velocidad definida en funcin de las condiciones del tramo homogneo topogrficas y la categora de la carretera en cierto tramo. El diseador debe identificar estos tramos homogneos para as poder asignar la Velocidad de diseo (VTR) adecuada, como se muestra en la tabla. 46Profesor: Ing. MIC Fabin Tafur Snchez



Velocidad Especfica Esta velocidad determina la relacin que se debe guardar entre de la Curva Horizontal las curvas de un tramo. Esta velocidad tiene en cuenta la VTR, el sentido en el que el vehculo recorre la carretera, la deflexin de la curva y la longitud del segmento recto anterior. (Ver Tabla de VCH en la siguiente seccin) Velocidad en la Entretangencia Horizontal Es la velocidad con la que circularan los vehculos al salir de una curva y estar a punto de entrar a otra, y debe ser igual a la mayor de las dos Velocidades Especficas de las curvas horizontales extremas. Es la mxima velocidad a la que puede ser recorrida la curva cncava o convexa en condiciones de seguridad. A partir de sta se debe verificar la longitud y la Distancia de Visibilidad de Parada. Si la curva vertical coincide con una curva horizontal que tiene una Velocidad Especfica dada, la Velocidad Especfica de la curva vertical debe ser igual a la Velocidad Especfica de la curva horizontal.

Velocidad Especfica de la Curva Vertical

8.1.2

ELECCIN, DESIGNACIN Y REQUISITOS

Velocidades

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Apuntes de Clase Actualizado 2010