3.4 Diseño Geométrico
3.4.13 Alineamiento vertical
El alineamiento vertical es la proyección del eje de la carretera sobre una proyección X, Y siendo X la abscisa y Y la altura; está formado por una serie de rectas enlazadas por arcos parabólicos, a los que dichas rectas son tangentes, denominándose como rasante. La inclinación de las tangentes verticales y la longitud de las curvas dependen principalmente la topografía de la zona, del alineamiento horizontal, la visibilidad, velocidad del proyecto, costos de construcción, costos de operación y la pendiente máxima permitida. (INVIAS, 2008).
La rasante (terreno natural) es la proyección vertical del desarrollo del eje real de la superficie de rodamiento de la vía, y la subrasante (cota roja) es la superficie sobre la cual se apoya el pavimento. (INVIAS, 2008).
3.4.14 Curvas verticales.
Son arcos que enlazan dos tangentes consecutivas del alineamiento vertical, teniendo como propósito generar una vía de operación segura y confortable, con apariencia agradable y características de drenaje adecuadas. Estas curvas pueden ser cóncavas o convexas. (González Vergara, Rincón Villalba, & Vargas Vargas, 2012, pág. 227)
Figura 11. Elementos de las curvas verticales simétricas
Fuente: Manual de Diseño de Carreteras 2008
Dónde los elementos geométricos de la curva son:
PCV = Punto común de la tangente y el inicio de la curva vertical. PTV = Punto común de la tangente y el final de la curva vertical.
PIV = Punto de intersección de dos tangentes consecutivas.
3.4.14.1 Cálculo de curvas convexas y cóncavas.
Como parámetro inicial se encuentra la longitud mínima de la curva vertical (Lv), para ello es necesario verificar los criterios de operación y seguridad, el primero establece que:
Dónde:
VCV es la velocidad de diseño de la curva vertical.
Para el criterio de seguridad es necesario establecer si la longitud mínima de la curva es menor o mayor que la distancia de visibilidad que se requiera analizar. (González Vergara, Rincón Villalba, & Vargas Vargas, 2012, pág. 245)
En este parámetro se debe tener en cuenta primero que todo, la pendiente de entrada (m1) y la pendiente de salida (m2) que presente la curva, para calcular la diferencia de nivel (A) que esta presenta.
Existen dos tipos de criterios según la distancia de parada (Dp) determinada a partir de la tabla de valores para Kmin (ver Tabla 13),que permiten determinar la Lv de la curva, pero estos casos varían si es curva convexa o cóncava. Para las curvas convexas:
Caso 1. Dv > Lv
Caso 3. K
Para las curvas cóncavas:
Caso 1. Dv > Lv
Caso 2. Dv < Lv
Caso 3. K
El criterio de operación para ambos casos es dado a partir de:
Tabla 13. Valores de K min según criterio de operación en curvas verticales
3.4.15 Sección transversal.
La sección trasversal de una carretera es un corte vertical normal al alineamiento horizontal, es decir, un plano perpendicular al eje (González Vergara, Rincón Villalba, & Vargas Vargas, 2012, pág. 267)
3.4.15.1 Elementos de la sección transversal
Derecho de vía. Es la faja de terreno destinada para la construcción, servicios de seguridad y desarrollo paisajístico, es decir, es el ancho total de la vía. Esta zona es de derecho y uso público.
Explanación. Es la zona que delimita el movimiento de tierras para cada sección transversal determinando la zona de afectación transversal del proyecto.
Corona. Está constituida por los carriles y las bermas.
Calzada. Esla zona constituida por los carriles de tránsito y destinada a la circulación de los vehículos.
Berma. Es la zona comprendida entre el borde de calzada y la cuneta. Cumple con la función de aumentar la seguridad de la vía, además de servir de confinamiento para el pavimento. La berma interior en vías de doble calzada tendrá anchos menores a los de las bermas exteriores.
Bombeo. Es la pendiente transversal de la vía su función es drenar del agua hacia las cunetas.
Tabla 14. Bombeo de la calzada
Taludes. Son los planos que limitan el movimiento de tierras considerando talud de corte (excavaciones) y talud de relleno (terraplén) según corresponda.
Chaflán. Es el punto en el que el talud de corte o terraplén corta con el terreno natural.
Separadores de calzada. Son las zonas de independización del tránsito de cada calzada.
3.4.16 Cantidades de Obra.
El proceso del cálculo de cantidades de obra para cada actividad constructiva es conocido comúnmente como cubicación, siendo esto la estimación del volumen de un cuerpo en unidades cúbicas, y requiere de una metodología que permita obtener la información de una manera ordenada y ágil, y que adicionalmente, ofrezca la posibilidad de revisar, controlar y modificar los datos que sea necesarios.
El proceso se llevará a cabo con ayuda del software AutoCAD Civil 3D, que permite calcular las cantidades de materiales y el movimiento de tierras según el diseño geométrico propuesto.
3.5Señalización y Demarcación
Teniendo como base el diseño geométrico definitivo (horizontal, vertical y transversal) de la intersección, se realizó el estudio de señalización y demarcación de tal forma que exista armonía y se garantice la fluidez, orientación y seguridad para los usuarios, ajuntándose a las normas exigidas en el Manual de Señalización Vial. Dispositivos uniformes para la regulación del tránsito en calles, carreteras y ciclo rutas de Colombia del 2015.
En este manual se establecen las especificaciones para el diseño, ubicación y aplicación de los dispositivos para la regulación del tránsito en calles, carreteras y ciclorrutas, que busca
proporcionar a las autoridades responsables de la señalización vial, la forma correcta de utilizar los diferentes dispositivos para la regulación del tránsito, con el fin de prevenir accidentes y mejorar la movilidad por las vías públicas.
3.5.1 Señalización Vertical
Caben dentro de éste grupo todos los dispositivos de control de tránsito dispuestos a lo largo del camino con el objetivo de transmitir un mensaje o información a los diferentes usuarios, mediante palabras, símbolos o pictogramas, advertir sobre peligros en la vía y su entorno, informar y guiar sobre rutas, destinos, lugares de interés y servicios. (INVIAS, 2008)
3.5.2 Señalización Horizontal
Las marcas viales de la vía están conformadas por las líneas, símbolos y letras pintadas sobre el pavimento, bordes y estructuras a lo largo del camino o adyacentes a él, así como por los dispositivos dispuestos sobre la superficie de rodamiento con el fin de regular, canalizar el tránsito o indicar la presencia de obstáculos o zonas de mayor alerta. (INVIAS, 2008)
4. Metodología
4.1Tránsito
Para realizar el análisis del tránsito, se utilizaron dos tipos de información: primaria y secundaria, con el fin de realizar el procesamiento de la información correspondiente al estudio de tránsito (análisis de flujo vehicular, peatonal y análisis capacidad y niveles de servicio) de la intersección.
4.1.1 Información secundaria
Para realizar un estudio y análisis completo del tránsito de la intersección, se contó con información de los conteos vehiculares de diferentes años, realizados por las estaciones maestras que presenta la ciudad de Bogotá. Para lograr una adecuada proyección del tránsito y un análisis de este en el tiempo, se adquirió información vehicular desde el año 2011 hasta el año 2015, facilitada por la Secretaría de Movilidad de Bogotá.
La estación maestra que se tuvo en cuenta para el procesamiento de los datos de tránsito fue la estación maestra ubicada en la AC_68_S_X_AK_51 (Av. Gaitán Cortes X Av. Villavicencio), archivo que contenía los datos de diferentes días de aforo en los años mencionados, esta información permitió determinar la hora de máxima demanda (VHMD), comprendida entre las 6:00am y las 7:00am, que se utilizó posteriormente en el procesamiento, cálculo y análisis del tránsito y de esta forma, poder estimar la hora en la cual se realizaría el aforo. (Ver Anexo 1. 2)
4.1.2 Información primaria
Con la información tomada en campo, resultado de los aforos, se tienen los conteos vehiculares realizados en la intersección, los puntos aforados fueron:
Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés Figura 12
Figura 12. Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés
Fuente: Ortofoto Bogotá
Av. Boyacá X Kr 25Figura 13
Figura 13. Av. Boyacá X Kr25
Av. Gaitán Cortés X Dg 50A Sur Figura 14
Figura 14. Av. Gaitán Cortés X Dg 50A Sur
Fuente: Ortofoto Bogotá
El aforo se realizó el día jueves 31 de marzo de 2016, desde las 6:00am hasta las 7:00am, los periodos de aforo se dividieron en 4 periodos de 15 minutos, esto, para calcular el volumen que circula actualmente en la intersección, teniendo presente los sentidos con los que cuenta cada una de las intersecciones aforadas; para el caso de la Av. Gaitán Cortés con Av. Boyacá, se aforaron los movimientos 1, 9(1), 2, 9(2), 3, 9(3), 4, 9(4), y al observar en campo que los vehículos realizan el giro a la izquierda sentido Oeste – Norte (Movimiento prohibido), se aforo el movimiento 7, como se muestra en la Figura 15.
En la Av. Boyacá con KR 25, se tuvo en cuenta el movimiento 1, 5, 2, 9(2), 8 y 9(4), como se muestra en la Figura 16 y finalmente para la intersección de la Av. Gaitán Cortés (TV 30) con DG 50 A Sur, se realizan los movimientos 1, 9(1), 5, 9(2), 6, 3, 9(3) y 4, como se muestra en la Figura 17.
Toda la información fue registrada mediante el formato de campo (Figura 18) estipulado en el Manual de Planeación y Diseño para la Administración del Tránsito y el Transporte, Tomo II; siguiendo la metodología establecida en el capítulo 5, Manual para Estudio de Volúmenes de Tránsito (Secretaría de Movilidad, 1988). En dichos formatos se realizó una clasificación adecuada de los vehículos que transitan por las vías aforadas, siguiendo la clasificación general de camiones del Ministerio de Transporte, Instituto Nacional de Vías (INVIAS). Toda la información correspondiente a los aforos vehiculares (formatos de campo y archivos digitales), se encuentra en medio digital en el Anexo 1.1 .
Figura 15. Movimientos aforados – Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés
Fuente: Elaboración propia.
1
Figura 16. Movimientos aforados – Av. Boyacá X Kr 25 Fuente: Elaboración propia
Figura 17. Movimientos aforados – Av. Gaitán Cortés X Dg 50A Sur
Fuente: Elaboración propia
ESTUDIO DE VOLÚMENES VEHICULARES
FORMATO DE CAMPO
Fecha: (D.M.A.)____________________ Intersección: _____________________________ Hoja: _____ De: _____
Hora Inicio: ___________ Hora Final:_____________ __________________________
Condición Climática: ____________________________ Movimientos Aforados:
Aforador:______________________________________ __________________________ Supervisor: ____________________________________ Movim. Camiones No. C2 C3 C4 C5 >C5 _____ ______ TOTAL _____ ______ TOTAL _____ ______ TOTAL _____ ______ TOTAL Observaciones:
Firma Supervisor: ______________________ Firma Aforador: ________________________
ESTUDIO DE TRÁNSITO - ESPECIALIZACIÓN DISEÑO DE VÍAS URBANAS, TRÁNSITO Y
TRANSPORTE
Período Autos Buses
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
Motos Croquis
Figura 18. Formato de campo - volúmenes vehiculares.
Por otro lado, se realizó la toma de información de volúmenes peatonales con un aforador por movimiento en la misma fecha y hora establecidas anteriormente, en periodos de 15 minutos. Los movimientos existentes y aforados se ilustran en la Figura19.
4-1 4-2 1-1 1-2 2-1 3-2 3-1
N
2-2Figura 19. Movimientos Peatonales Intersección Principal
Fuente: Elaboración propia.
La información se registró en el formato de campo (Figura 20) estipulado en el Manual de Planeación y Diseño para la Administración del Tránsito y el Transporte, Tomo II; de acuerdo con la metodología descrita en el capítulo 11, Manual para Estudio de Volúmenes Peatonales (Secretaría de Movilidad, 1988).
ESTUDIO DE VOLÚMENES VEHICULARES
FORMATO DE CAMPO
Fecha: (D.M.A.)____________________ Intersección: _____________________________ Hoja: _____ De: _____
Hora Inicio: ___________ Hora Final:_____________ __________________________
Condición Climática: ____________________________ Movimientos Aforados:
Aforador:______________________________________ __________________________ Supervisor: ____________________________________ Movim. Camiones No. C2 C3 C4 C5 >C5 _____ ______ TOTAL _____ ______ TOTAL _____ ______ TOTAL _____ ______ TOTAL Observaciones:
Firma Supervisor: ______________________ Firma Aforador: ________________________
ESTUDIO DE TRÁNSITO - ESPECIALIZACIÓN DISEÑO DE VÍAS URBANAS, TRÁNSITO Y
TRANSPORTE
Período Autos Buses
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
Motos Croquis
Figura 20. Formato de campo – volúmenes peatonales
Para establecer la velocidad de operación actual se realizaron los conteos de velocidad de una muestra representativa de vehículos (70 vehículos por sentido en la intersección principal), utilizando el procedimiento de cronómetro y longitud base. Determinando una zona, un día y un horario en el cual los vehículos transitaran a flujo libre y teniendo una distancia fija de 45 metros en promedio, se realizó la toma del tiempo de marcha de diferentes tipos de vehículos, mientras recorrían la distancia asignada; esto con el fin de calcular la velocidad a flujo libre de cada uno de los vehículos. (Ver Anexo 1.3.2).
Para el registro de la información tomada en campo se utiliza el formato para estudios de velocidades puntuales con cronómetro o con radar (Figura 21), del Manual para Estudios de Velocidades y Tiempos de Recorrido (Secretaría de Movilidad, 1988), para el posterior procesamiento de la información, siguiendo lo estipulado en el manual anteriormente mencionado.
Adicionalmente, fue necesario tomar los tiempos semafóricos de las diferentes intersecciones, con el fin de obtener un modelo acorde a la situación actual de la red.
ESTUDIO DE VELOCIDAD PUNTUAL
FORMATO DE CAMPO
Fecha: (D.M.A.)__________________________________ Localización: _____________________________________ Hoja: _____ De: _____ Hora Inicio: ___________ Hora Final:_____________ Estado del pavimento: _____________________________ Sentido: ________________ Condición Climática: _____________________________ Longitud Base (si se usó): ________________ metros Procedimiento: ___________ Aforador:_______________________________________ Supervisor: _____________________________________ ________________________ Nº Lectura 1 [Seg.] - [KPH] Tipo de Vehículo 2 Nº Lectura 1 [Seg.] - [KPH] Tipo de Vehículo 2 Nº Lectura 1 [Seg.] - [KPH] Tipo de Vehículo 2 Nº Lectura 1 [Seg.] - [KPH] Tipo de Vehículo 2 1 26 51 76 2 27 52 77 3 28 53 78 4 29 54 79 5 30 55 80 6 31 56 81 7 32 57 82 8 33 58 83 9 34 59 84 10 35 60 85 11 36 61 86 12 37 62 87 13 38 63 88 14 39 64 89 15 40 65 90 16 41 66 91 17 42 67 92 18 43 68 93 19 44 69 94 20 45 70 95 21 46 71 96 22 47 72 97 23 48 73 98 24 49 74 99 25 50 75 100 Notas:
1 Depende de si se miden tiempos de recorrido o velocidaddes (empleando Cronómetro o Radar respectivamente).
Constituyen un "pelotón" los vehículos que se siguen a corta distancia. en él, se mide solamente la velocidad del que encabeza el pelotón. Observaciones:
Firma Supervisor: ___________________________ Firma Aforador: ____________________________
2 L = Automóviles a flujo libre; B = Bus o Buseta a flujo restringido; BL = Bus o Buseta a flujo libre; C = Camión a flujo restringido; CL = Camión a flujo libre; Si se trata de un automóvil a flujo restringido, no se registra nada.
ESPACIO PARA CONSIGNAR EL NOMBRE DEL
ESTUDIO A ADELANTAR MEDIDAS DE VELOCIDAD O TIEMPO DE RECORRIDO
ESPACIO PARA CONSIGNAR LA RAZON SOCIAL Y/O LOGOTIPO DE LA ENTIDAD CONTRATANTE Y DE LA FIRMA
CONSULTORA
Figura 21. Formato de campo - velocidad puntual