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Calculo de Glorietas

Evaluación de la capacidad en rotondas, en función de - IC-Online

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“ PREDISEÑO GEOMÉTRICO A NIVEL Y A DESNIVEL DE LA INTERSECCIÓN EL JAZMÍN”

HUGO NOEL SUÁREZ JOYA CARLOS ANDRES PANTOJA SANTANDER

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MANIZALES FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL 2005

“ PREDISEÑO GEOMÉTRICO A NIVEL Y A DESNIVEL DE LA INTERSECCIÓN EL JAZMÍN”

HUGO NOEL SUÁREZ JOYA CARLOS ANDRES PANTOJA SANTANDER

Trabajo de grado Modalidad trabajo final para optar por el título de: Ingeniero Especialista en Vías y Transportes

Director Ing

LUIS CARLOS VÁSQUEZ TORRES

Codirector Ing

Andrés Paz Gonzáles

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MANIZALES FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL 2005

Nota de aceptación _____________________ _____________________ _____________________

Manizales,

Febrero de 2005

Dedico este trabajo a mis hijos: Lyda,

Marcela,

Mauricio y a mi esposa Elsa

Hugo Noel

Por su comprensión y amor,

Carlos Andrés

AGRADECIMIENTOS

Los autores del trabajo expresan sus agradecimientos a: Ingeniero Luis Carlos Vásquez Torres,

director del trabajo de grado,

por su tiempo dedicado y orientaciones para la culminar con este proyecto

Ingeniero Andrés Paz Gonzáles,

quien gracias a su colaboración y orientación fue alcanzar los objetivos del mismo

A Gladys Gutiérrez y Diana Maria Sánchez por su colaboración

CONTENIDO INTRODUCCIÓN

GENERALIDADES

EJECUCION DEL PROYECTO

MARCO TEORICO

RECOLECCION DE INFORMACION

ALTERNATIVAS DE SOLUCION

SELECCIÓN ALTERNATIVA DE PREDISEÑO

1 COSTOS

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFÍA

75 ANEXOS

LISTA DE CUADROS Cuadro 1

Criterios de Diseño para Glorietas Convencionales

Proyección de TPD (Santa Rosa-Chinchiná)

Volumen vehicular por tipo en una hora

Información de conteos en El Jazmín

Determinación de Volúmenes horarios de diseño

Especificaciones generales de la glorieta

Cantidades de obra generales para la glorieta

Parámetros de corrección a la capacidad

Relación Volumen / Capacidad de los accesos

Especificaciones Geométricas Alternativa 2 ( Desnivel)

Cantidades de obra generales para la Alternativa No

Capacidad y Niveles de Servicio Alternativa 2 (Desnivel)

Especificaciones Geométricas Alternativa 3 ( Desnivel)

Cantidades de obra generales para la Alternativa No

Capacidad y Niveles de Servicio Alternativa 3 ( Desnivel)

Matriz para Selección de Alternativa de Prediseño

LISTA DE TABLAS Tabla 1

Distribución de volúmenes por posibles destinos

41 Tabla 2

Volumen de transito por tramos y distribución por tipo de vehículo

42 Tabla 3

Niveles de Servicio en Glorietas

LISTA DE FIGURAS Figura 1

Esquema de alternativa a nivel de prediseño planteada en 1995

Localización Intersección El Jazmín

Esquema Procedimiento General de Trabajo

Glorieta Convencional

Glorieta Pequeña

Intersección a desnivel tipo trompeta

Intersección en Diamante Elemental

Intersección a desnivel tipo Trébol parcial

Trébol parcial de cuadrantes opuestos

Intersección a desnivel tipo Trébol Completo

Intersección a desnivel direccional

Aspectos técnicos negativos observados en el prediseño inicial de la intersección

Base Topográfica bajo entorno AutoCAD Land

Alternativa de Diseño Para Ejecutarse Actualmente

Registro serie histórica de volumen vehicular

Comportamiento del Tránsito por tipo de Vehículo (1997-2004)

Comportamiento del TPD Total (1998-2004)

Esquema en planta de glorieta diámetro 60 mts

Longitud media de la cola (Mf)

Longitud máxima de la cola (Mfmax)

Esquema en planta distribución de flujos para análisis de Nivel de Servicio

Probabilidad de aceptar el primer intervalo (pf)

Esquema en planta de la Alternativa 2 (Desnivel)

Grafica para determinar el Nivel de Servicio de una vía multicarril

Esquema geometría de Alternativa 3 (Desnivel)

ANEXOS 1

Planos a nivel de prediseño

UNIVERSIDAD BIBLIOTECA ALFONSO CALVAJAL ESCOBAR NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MANIZALES Resumen de Trabajo de Grado CARRERA : ESPECIALIACION EN VIAS Y TRANSPORTE 1er Apellido: SUAREZ 2do Apellido: JOYA Nombre: HUGO NOEL er 1 Apellido: PANTOJA 2do Apellido: SANTANDER Nombre: CARLOS ANDRES TITULO DEL TRABAJO: PREDISEÑO GEOMÉTRICO A NIVEL Y A DESNIVEL DE LA INTERSECCIÓN EL JAZMÍN NOMBRE DEL DIRECTOR DEL TRABAJO: ING

LUIS CARLOS VÁSQUEZ TORRES RESUMEN DEL CONTENIDO Se presentan tres alternativas a nivel de prediseño para la solución de conflictos vehiculares en el sector del Jazmín,

donde confluyen la actual vía Santa Rosa de Cabal – Chinchiná,

con la vía Troncal de Occidente que actualmente aún se encuentra en construcción

Las alternativas de solución en prediseño,

se constituyen de una propuesta a nivel de tipo glorieta y dos a desnivel de tipo trompeta

todas aprovechando los predios disponibles por el Instituto Nacional de Vías para la ejecución de la misma

El proyecto se realizó a nivel académico con el fin de presentar propuestas diferentes a la que actualmente se va a construir y que requiere mayor espacio y compra de nuevos predios

De manera general se evaluaron factores como geometría,

costos y facilidad en la construcción para seleccionar al final una alternativa que se considera la mas conveniente entre las tres

El trabajo se realizó sobre una base topográfica digital y con la ayuda del programa AutoCad Land,

ajustándose a las especificaciones del Instituto Nacional de Vías

ABSTRACT Three alternatives are presented at pre

where they converge the current one via Santa Rosa de Cabal Chinchiná,

with the road Troncal de Occidente that at the moment is still in construction

The solution alternatives in pre – design,

are constituted from a proposal to level of type arbor and two to difference of type trumpet

all taking advantage of the available properties for the Instituto Nacional de Vías for the execution of the same one

The project was carried out at academic level with the purpose of presenting proposals different to the one that at the moment will build and that it requires bigger space and buys of new properties

In a general way factors like geometry,

costs and easiness were evaluated in the construction to select at the end an alternative that is considered the but convenient among three

The work was carried out on a digital topographical base and with the help of the program AutoCad Land,

being adjusted to the specifications of the Instituto Nacional de Vías

PALABRAS CLAVES: PREDISEÑO GEOMÉTRICO-VIAS INTERSECCION EL JAZMIN

INTRODUCCIÓN Como parte fundamental en el desarrollo de la infraestructura vial del país,

el Estado ha incluido dentro de sus prioridades la denominada carretera Troncal de Occidente,

cuya finalidad ha sido integrar de manera rápida,

las principales ciudades del centro y occidente del país como son Cali,

Pereira,

Manizales y Medellín,

así como propiciar el desarrollo de las poblaciones intermedias e incluidas en la zona de influencia de la obra,

la cual se ha venido desarrollando como tal,

desde varios años atrás y hasta el momento aun se encuentra en ejecución algunos tramos y obras que hacen parte de la misma

Este es el caso del sector que comprende la conexión de las variantes de Chinchiná y Santa Rosa de Cabal,

y de la intersección de El Jazmín,

la cual solucionará los flujos vehiculares provenientes de la variante de Chinchiná

agregando que a éste mismo sitio confluye el acceso a la Universidad de Santa Rosa de Cabal (UNISARC) y a veredas aledañas

En la actualidad el Instituto Nacional de Vías está desarrollando un contrato en modalidad de Gerencia con el Consorcio Vías y Puentes de Colombia,

e Interventoría de Hidrotec Ltda

para la construcción de la conexión de las variantes entre el K9+500 y el K10+218 y la construcción de la Intersección El Jazmín

Es en este contexto,

en el cual se enmarca el presente trabajo,

siendo la base el prediseño de la Intersección del Jazmín

La alternativa inicial de solución de la intersección El Jazmín,

fue concebida a nivel de prediseño desde el año de 1996 por la firma Integral de Medellín ,

momento en el cual se encontraba en proceso la construcción de la variante antes mencionada

y la cual fue evaluada en la parte geométrica dentro del contrato de Gerencia mencionado anteriormente,

llegando a la conclusión de la necesidad de hacer una revisión y ajustes a las especificaciones de diseño geométrico,

para llevar la alternativa a nivel de diseño

El diseño concebido por la firma C

I de Bogotá,

incluye la adquisición de nuevos predios por parte del Instituto Nacional de Vías,

situación que demorará el inicio del proyecto debido a lo dispendioso de estos procesos y a que en la actualidad,

el Instituto Nacional de Vías,

no cuenta con los recursos completos para dicha Intersección

Con base en lo expuesto y como proyecto de naturaleza académica,

se desarrollaron para el sector de El Jazmín,

dos alternativas a nivel de prediseño tanto a nivel como a desnivel,

con la filosofía de presentar soluciones geométricas que eviten la adquisición de nuevos predios,

por parte del Estado y ajustándose a los requerimientos de las Especificaciones de diseño Geométrico del INVIAS,

proceso que se presenta en este informe

GENERALIDADES 1

se proyecta construirse de manera conjunta con la ejecución de la Carretera Troncal de Occidente,

cuyos trabajos para la materialización de la obra en este sector,

se inician en la década de los noventa

En el año de 1995,

la ocurrencia de grandes movimientos de remoción en masa,

que fueron detonados por las altas precipitaciones de la zona sobre taludes de hasta 35 metros de altura,

afectando la carretera en mención,

conllevó a que el desarrollo del proyecto se viera truncado,

incluyéndose igualmente la construcción de dicha intersección

Construcción para la cual en el mismo año,

se presentó una primera alternativa a nivel de prediseño que diera solución a los flujos que se cruzan en este sector con la puesta en marcha de la nueva carretera

La primera alternativa a nivel de prediseño,

es presentada por la firma consultora INTEGRAL de la ciudad de Medellín,

la cual a inicios del año 2004,

cuando se retoma la construcción de la carretera y de la intersección,

los contratistas e interventores del proyecto contratados por el Instituto Nacional de Vías habiendo evaluado las condiciones técnicas generales de la misma y encontrando que presenta ciertas limitaciones en cuanto radios de curvatura,

ven la necesidad de someter dichos estudios a revisión y actualización,

con el fin de establecer un diseño definitivo y acorde a las exigencias de las Especificaciones de Diseño Geométrico de Carreteras,

En la figura 1,

puede observarse un esquema de la solución inicialmente planteada por la firma consultora INTEGRAL

la adquisición de predios por parte de las entidades estatales destinados a proyectos de uso público,

se han convertido en procesos conflictivos,

dadas las pretensiones exorbitantes de los propietarios de estos bienes

La situación particular de la Intersección El Jazmín,

no será ajena a esta problemática a raíz de la reciente declaración de zona sub-urbana,

lo cual conllevó a un cambio del uso de suelo,

por la presencia de restaurantes y locales de comercio no formal,

teniendo en cuenta que la alternativa de diseño geométrico presentada por al firma C

contempla la compra de nuevos predios para ser posible su ejecución,

trámites que deberán se llevados a cabo por el INVIAS para lograr este fin

Figura 1

Esquema de alternativa a nivel de prediseño planteada en 1995

Aunque el presente trabajo se concibió desde el punto de vista académico,

presentando alternativas geométricas a nivel de prediseño,

se estableció la importancia de aprovechar los predios en poder del INVIAS y evitar la adquisición de nuevos,

que conlleven a procesos de negociación los cuales seguramente se extiendan por meses o incluso años,

retrasando la construcción de la Intersección

se buscó el desarrollo de nuevas alternativas de prediseño para la Intersección El Jazmín teniendo en cuenta tanto una alternativa a nivel,

las cuales se encuentren dentro de los lineamientos de las actuales Especificaciones de Diseño Geométrico de Carreteras del INVIAS

Esto con el fin de que en forma apropiada y acorde a los requerimientos de las mismas,

se aplicara la información académica que la Especialización en Vías y Transportes de la Universidad Nacional de Colombia-Sede Manizales,

actividades que en su conjunto permiten detallar los resultados obtenidos en el desarrollo de la especialización,

caracterizándose esta como evaluación tanto para los receptores del conocimiento,

como para los responsables de transmitirlo

Con relación a las herramientas que agilizan o detallan de manera más precisa el diseño geométrico de vías,

y las cuales se aplicaron en el presente proyecto se encuentran tanto los programas sistematizados de tipo CAD,

(Diseño asistido por computador),

como los nuevos programas que complementan a los mismos y que se enmarcan en áreas especificas,

en este caso el diseño de vías,

dentro de estos para la Intersección del Jazmín se implemento el software AutoCad Land cuyo proceso de implementación,

se llevó a cabo con base en los lineamientos académicos que en el

curso de la especialización se obtuvieron en el desarrollo de la correspondiente materia

La aplicación de los conocimientos en el contexto de la normatividad colombiana vigente,

siendo implementada conjuntamente una herramienta sistematizada,

para garantizar precisión en los aspectos geométricos del diseño de una vía,

y al ser estos criterios empleados en un problema vial de carácter real,

permiten evaluar de manera objetiva la conveniencia y la efectividad o no de las soluciones que para dicho problema,

se han planteado ejecutar ya no a nivel académico

OBJETIVOS

para dar solución a los conflictos vehiculares presentados en el sector denominado El Jazmín,

aplicando conceptos actualizados y la normatividad existente para este tipo de proyectos

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Elaboración de prediseño de una alternativa a nivel y otra a desnivel,

sobre modelo digital de terreno

Comparación de las alternativas Cálculo de la capacidad y niveles de servicio para las dos alternativas de la intersección

Ejecución del prediseño geométrico de las dos alternativas Elaboración de planos de proyecto en planta perfil Presentar recomendaciones generales de drenaje

Elaborar costos y presupuesto

Evaluación económica de las alternativas a nivel macro

Establecer un balance comparativo con el actual proyecto de intersección

se llevó a cabo buscando distribuir eficazmente los flujos vehiculares que confluyen al sitio denominado El Jazmín,

localizado a 5 kilómetros del municipio risaraldense de Santa Rosa de Cabal,

en la vía que conduce al municipio de Chinchiná,

En la Figura 2

se puede observar la localización del proyecto entre los departamentos de Risaralda y Caldas

Figura 2

Localización Intersección El Jazmín

Localización del proyecto en el Departamento de Risaralda Fuente mapa: www

Las maniobras y giros a los cuales se dio solución,

corresponden a las siguientes: Santa Rosa de Cabal – Medellín Santa Rosa de Cabal – Chinchiná Chinchiná – Santa Rosa de Cabal Actual vía Chinchiná

EJECUCION DEL PROYECTO Con base en los alcances definidos en el proyecto,

para alcanzar el objetivo general del mismo se determinó el siguiente procedimiento general,

cuyo marco se llevó a cabo en el desarrollo del trabajo: Figura 3

Esquema Procedimiento General de Trabajo

MARCO TEORICO 3

INVIAS 98

Las intersecciones también reciben el nombre de: entroques,

las vías que hacen parte de la intersección pueden también recibir el nombre de ramas,

Así mismo,

teniendo en cuenta que para el presente proyecto,

debido a las condiciones físicas de la sitio,

así como a las características del flujo vehicular y de uso de suelos presentes,

se estableció como alternativa de prediseño a nivel,

una intersección tipo GLORIETA,

se presenta más adelante las principales características de este tipo de intercambio,

al igual que los características mas relevantes de las intersecciones a desnivel,

siendo esta la segunda alternativa de prediseño determinada para el presente trabajo

INTERSECCIONES A NIVEL

Intersecciones a nivel simples sin semáforos

Intersecciones a nivel semaforizadas

Intersecciones a nivel con carriles adicionales para cambios de velocidad

Intersecciones a nivel canalizadas Glorietas

LAS GLORIETAS “La glorieta es la solución a nivel de una intersección vial,

que se caracteriza porque los tramos que a ella confluyen se comunican mediante un anillo en la cual la

circulación se efectúa alrededor de una isla central

En este tipo de solución,

la mayoría de las trayectorias vehiculares convergen y divergen,

por lo que es reducido el numero de puntos de conflicto”

“La operación en las glorietas se basa en el derecho a la vía que tienen los vehículos que circulan alrededor de la isla central

Los vehículos que llegan a la glorieta deben esperar por una brecha en el flujo rotatorio que les permita ingresar al mismo1

Tipos de Glorietas

Glorietas Convencionales: Tienen una calzada de una vía,

la cual se compone de secciones de entrecruzamiento,

alrededor de una isla central o alongadas,

Para que una glorieta sea convencional,

el diámetro de la isla central debe ser igual o superior a 25 metros,

se indica el esquema de una glorieta convencional,

la cual puede ser a nivel o a desnivel

Figura 4

Glorieta Convencional

Glorieta Pequeña: Corresponden a glorietas que tienen una calzada circulatorio de una via alrededor de una isla central de cuatro o mas metros de diámetro,

pero no menor de veinticinco metros,

y con accesos ampliados para permitir la entrada de varios vehículos

Figura 5

ARBOLEDA Vélez,

Germán

Calculo y Diseño de Glorietas,

AC Editores,

Figura 5

Glorieta Pequeña

Ventajas de las Glorietas

da por resultado un movimiento continuo y ordenado del transito

Por lo general,

todo el transito se mueve simultanea y continuamente a baja velocidad

Los conflictos por cruce directo quedan por lo tanto eliminados,

ya que el transito en todos los carriles converge o diverge,

si bien se produce una longitud adicional de recorrido para todos los movimientos,

exceptuando los giros a la derecha

con calzadas separadas y demanda equilibradas,

es menor el numero de accidentes en las glorietas que en las intersecciones semaforizadas

cuesta menos que una intersección semaforizada o a desnivel,

que pudiera construirse en la misma área

que si se van a canalizar resultan demasiado complicados ♦

Desventajas de las Glorietas

la perdida de la jerarquía vial

de dos o mas de los accesos de la intersección,

se aproximan simultáneamente a su capacidad,

si son vías de cuatro o mas carriles

Algunas veces resultan más costosas que otras intersecciones a nivel

el uso de glorietas se ve restringido a zonas con esa topografía

ya que su paso interrumpe el transito de vehículos

y ello es debido a que necesitan una longitud de entrecruzamiento muy larga,

cuando la intersección esta formada por mas de cuatro accesos

en una glorieta son necesarias numerosas señales,

las cuales deberán prestar servicio tanto durante el día como en la noche

Resulta difícil obtener un señalamiento adecuado que no confunda a los conductores no familiarizados con la zona

Criterios de Diseño – INVIAS-98

Según el Manual de Diseño Geométrico de Carreteras,

los criterios básicos para el diseño de glorietas convencionales se resumen en el siguiente cuadro

Cuadro 1

Criterios de Diseño para Glorietas Convencionales

Descripción Diámetro mínimo de la isla central Diámetro mínimo del circulo inscrito Relación W/L Ancho sección de entrecruzamiento De entrada Radio mínimo De salida En esquinas isla central Radio (m) 15 Sobreancho en las curvas 22 30 Angulo ideal de entrada Angulo ideal de salida

Magnitud

máximo 30 40 10

INTERSECCIONES A DESNIVEL Un paso a desnivel es un conjunto de ramales que se proyecta para facilitar el paso del tránsito entre unas carreteras que se cruzan en niveles diferentes

También puede ser la zona en la que dos o más carreteras se cruzan a distinto nivel para el desarrollo de todos los movimientos posibles de cambio de una carretera a otra,

con el mínimo de puntos de conflicto posible

Los pasos desnivel se construyen para aumentar la capacidad o el nivel de servicio de intersecciones importantes,

con altos volúmenes de tránsito y condiciones de seguridad insuficientes,

así como para mantener las características funcionales de un itinerario sin intersecciones a nivel

En general,

una intersección solucionada a diferentes niveles requiere inversiones importantes,

por lo que su diseño y construcción deben justificarse por razones como:

Ciertas carreteras como autopistas y vías de primer orden,

porque tienen limitación de accesos las primeras,

o por la categoría y características que les atribuyen los planes viales nacionales,

requieren la construcción de intersecciones a desnivel

Si la capacidad es insuficiente en una intersección,

una alternativa por considerar,

en el estudio de factibilidad,

así haya alternativas posibles a nivel

Puede ser la seguridad,

uno de los motivos para construir un enlace y no una intersección

Por las elevadas inversiones que implica,

la construcción de una intersección a desnivel,

es necesario el estudio de factibilidad,

Tipos de intersecciones a desnivel

La principal es la trompeta,

intersección de tres ramales en la que los giros a la derecha y a la izquierda se resuelven por medio de ramales directos,

semidirectos y vías de enlace

La intersección a diferente nivel en forma de trompeta,

como la mostrada en la Figura 6,

es aconsejable para conectar una carretera transversal a una principal

Figura 6

Intersección a desnivel tipo trompeta

- Diamante

La intersección a desnivel tipo diamante,

mostrada en las Figuras 7 y 8,

se usa tanto en vías urbanas como en vías rurales

Se trata de una intersección de cuatro ramales con condición de parada,

en el que todos los giros a la izquierda se resuelven con intersecciones

Este tipo de intersección puede disponer también de estructuras adicionales para reducir el número de puntos de conflicto de las intersecciones a nivel en la carretera secundaria

Normalmente es preferible que la vía principal ocupe el nivel inferior,

con cuya disposición las vías de enlace son más cortas por ser la pendiente favorable para la aceleración y desaceleración de los vehículos que entran y salen

Figura 7

Intersección en Diamante Elemental

Figura 8 Intersección tipo Diamante típica en vías rurales

Intersecciones que pueden ser de tipo trébol parcial o total

Tréboles parciales

Se define el trébol parcial como una intersección de cuatro ramales con condición de parada,

en el que se ha hecho continuo un giro a la izquierda mediante una vía de enlace

En general el trébol parcial,

tal como el mostrada en la Figura 9,

es apropiado cuando sólo pueden utilizarse algunos cuadrantes del área de cruce por existir obstáculos topográficos en las vías rurales,

Figura 9

Intersección a desnivel tipo Trébol parcial

En el trébol parcial las entradas y salidas a la derecha suelen corresponder siempre a la vía principal,

para lo cual es preciso ocupar cuadrantes del mismo lado de la vía secundaria o cuadrantes opuestos por el vértice,

tal como se aprecia en la Figura 10

Figura 10

Trébol parcial de cuadrantes opuestos

Tréboles completos

Los tréboles completos,

son aptos para vías rurales de importancia similar (autopistas,

vías de primer orden) por la considerable área que ocupan

Son intersecciones de cuatro ramales y triple circulación,

requieren una sola estructura y todos los giros a la izquierda se resuelven por medio de vías de enlace y los giros a la derecha mediante ramales directos

Figura 11

Intersección a desnivel tipo Trébol Completo

Por su conformación,

un trébol mejora la velocidad de diseño,

con lo que aumentan los radios y el recorrido

por lo que no convienen vías de enlace de excesivas dimensiones

El límite de un trébol suele ser la capacidad de las vías de enlace,

que rara vez funcionan bien con más de un carril y normalmente se saturan con volúmenes de 1000 a 1200 vehículos por hora

Se utilizan cuando una autopista se cruza con otra o se une a ella

En estos casos la velocidad de proyecto es alta en toda su longitud,

con rampas y enlaces curvos de radios grandes

por lo que el área que ocupan es grande

Las intersecciones a desnivel direccionales pueden ser más o menos complicados

La Figura 12 muestra una intersección a desnivel direccional relativamente sencilla

Figura 12

Intersección a desnivel direccional

es necesario dar solución a una serie de interrogantes que deben plantearse en relación a factores como:

se debe determinar la escala del problema y cual será en el futuro

establecer cuál es el intercambio más adecuado para ese problema,

entre otras variables a considerar

determinar como afecta el sistema propuesto a las futuras demandas

saber como es la mejor manera de administrar los recursos disponibles,

sin sacrificar las soluciones futuras

buscar que el diseño de la intersección provea comodidad al conductor en aspectos de geometría,

factor evaluable mediante la velocidad y capacidad para la totalidad de los usuarios,

En el proceso de planeación de un proyecto vial,

se presentan alternativas diversas en cuanto a la solución del problema de transito como tal,

situación que supone la presencia de varias “estrategias de solución”

Dentro de ellas se presentan estrategias a corto y mediano plazo,

y estrategias a largo plazo o de planeación estratégica

Las características de cada una de ellas se resumen en los siguientes apartes: ♦

Estrategias de planeación a corto y mediano plazo

Las cuales se caracterizan por establecer medidas encaminadas a proveer de una solución parcial en el tiempo,

que se pueden aplicar en función de la severidad del problema de transito,

dentro de las medidas que pueden tenerse en cuenta en una estrategia a corto plazo esta las mejoras operacionales en el trafico como la implementación de semáforos,

Se caracterizan además porque se manejan desde un enfoque heuristico y experimental,

modifican los puntos de equilibrio de oferta y demanda,

requieren inversiones de menor monto y demandan un seguimiento permanente

Planeación a largo plazo o planeación estratégica

Estrategias cuya filosofía,

se basa en la búsqueda de soluciones definitivas a los problemas de transito que se presenten en un determinado proyecto vial

Concepto ampliamente aplicado a las intersecciones viales y que en general se caracterizan por: Grandes inversiones

Intersecciones a desnivel parte de una red vial más extensa

Se hacen estimativos elaborados de la demanda futura

Con mayor precisión se estiman los impactos socio-económicos y ambientales y su influencia en la demanda

Involucra variables económicas como el uso del suelo,

los costos de operación y demoras

que en su conjunto permiten que el funcionamiento de la obra sea integralmente eficiente,

es decir sin enmarcarse únicamente a la correcta concepción de la parte técnica

Dentro de dichos factores se puede contar con los siguientes: Factores Humanos: hábitos de conducción,

capacidad de los conductores para tomar decisiones,

tiempos de decisión y reacción,

hábitos y comportamiento de los peatones y ciclistas Consideraciones del tráfico: capacidad,

tamaño y forma de los vehículos,

velocidades de operación y registros de accidentalidad

Elementos físicos: como se nombre lo indica,

se relaciona con el entorno físico sobre el cual se desarrollara el proyecto tales como,

ángulos de intersección,

área disponible para conflictos,

velocidades y sección transversal,

iluminación y redes de servicios,

área total de la intersección,

pavimentos y consideraciones geotécnicas,

estructuras y detalles especiales

Factores socio-económicos: costos de construcción,

consecuencias de la restricción de accesos y consumo de energía

Consideraciones ambientales: incrementos en polución y ruido,

corredores y contaminación visual

RECOLECCION DE INFORMACION Como paso previo a la generación de alternativas de solución a los flujos vehiculares presentes en el sector del Jazmín,

se efectuó la recolección de información necesaria y disponible,

para establecer los esquemas correspondientes que generen las alternativas de prediseño,

objetivo general del presente trabajo

De esta manera,

teniendo en cuenta su incidencia en el desarrollo del proyecto,

las fuentes de investigación seleccionadas para este fin y la información obtenida de las mismas,

se describen a continuación: ♦ Firma consultora INTEGRAL Ltda

La información consistió en el esquema o alternativa a nivel de prediseño,

presentada por esta firma en el año de 1995

Información que permito observar las causas por las cuales en el presente año se determino contratar la actualización y revisión de estos estudios,

establecer igualmente las necesidades que el proyecto de la Intersección El Jazmín,

Empresa consultora quien ejecuta la Interventoria de las obras concernientes a la Construcción de las Variantes de Chinchiná y Santa Rosa y de la Intersección El Jazmín

Fuente de la cual se obtuvieron los estudios realizados por la firma C

quien ejecuto la revisión y actualización de los estudios y diseños de la Intersección El Jazmín,

actividad efectuada bajo la Interventoria de Hidrotec Ltda

La información obtenida consistió en:

adquiridos por el Instituto Nacional de Vías

para la construcción de la intersección

♦ Concesionaria Autopistas del Café

Conteos de transito realizados por esta entidad en la zona e información procedente del peaje Tarapacá

se inicio con la revisión de la alternativa de prediseño elaborada por INTEGRAL Ltda

en la cual se encontraron los siguientes aspectos negativos para la misma:

para los ejes Pereira-Medellín y Medellín-Pereira dentro de la intersección,

los cuales no corresponden a los mínimos establecidos por las Especificaciones del Instituto Nacional de Vías

al introducir radios que disminuyen tanto la velocidad de operación,

como la comodidad y el criterio de vía principal,

que el usuario percibe en la misma,

hasta el punto en consideración

corresponden a una contra curva introducida en la intersección,

la cual en las condiciones de velocidad de diseño de la vía,

conlleva a la zona a convertirse en un punto de alta accidentalidad

Estos detalles se esquematizan en la siguiente figura

Figura 13

Aspectos técnicos negativos observados en el prediseño inicial de la intersección

la topografía levantada por la firma consultora C

fue puesta a disposición del grupo de trabajo,

con fines netamente académicos

Esta información consistió en archivo digital en tres dimensiones,

base que incluye los predios en propiedad del Instituto Nacional de Vías,

destinados para la construcción de la intersección

El esquema de esta información,

que hacen parte fundamental del presente trabajo

El formato de esta información,

permitió de manera muy adecuada la utilización del software para el diseño geométrico,

tanto en planta como en perfil,

establecido como herramienta de apoyo y optimización del diseño

El software utilizado en el trabajo,

se denomina AutoCAD Land y el proceso llevado a cabo en el prediseño,

se describirá más delante de manera general

En la Figura 14

se observa la base topográfica utilizada en el proyecto,

Figura 14

Base Topográfica bajo entorno AutoCAD Land

presento especificaciones geométricas acordes a las vigentes actualmente en nuestro país,

sin embargo estipula también la necesidad de adquirir nuevos predios en la zona para poder llevarse a cabo la construcción de la misma,

especialmente en el eje correspondiente al retorno hacia Santa Rosa,

el cual se eleva sobre el eje principal Medellín – Pereira

En la Figura 15 se puede observar la propuesta en planta de la intersección con las áreas de terreno de propiedad del INVIAS

Figura 15

Alternativa de Diseño Para Ejecutarse Actualmente

AREAS PROPIEDAD DEL INVIAS BORDES DISEÑO GEOMÉTRICO C

FRANJA 30 mts

Para estos estudios se asumió,

que la mayor parte del volumen de transito del corredor principal,

se desviará por la conexión de las variantes Santa Rosa – Troncal de Occidente

Los volúmenes de transito para las diferentes rutas que harán parte de la Intersección,

se determinaron mediante información de conteos diarios para una semana

Esta información se resume en los siguientes apartes

Transito Promedio Diario

Dado que el consultor presenta datos de registros históricos del peaje de Tarapacá

para el presente proyecto se retoman además los registros del Instituto Nacional de Vías de su publicación Volúmenes de Transito 2002

Para la proyección al año de diseño (tomando un periodo de 10 años),

al observar el comportamiento del volumen vehicular,

no se visualiza un patrón de crecimiento claro,

situación que puede deberse a la crisis en el transporte por efectos socioeconómicos que el país ha vivido en los últimos años

Sin embargo,

teniendo en cuenta un pronóstico optimista sobre el desarrollo del país en los siguientes años,

se asume una tasa de crecimiento del 3% para realizar la proyección del volumen vehicular

Este proceso se indica a continuación Para efectos de calculo de capacidad de la intersección,

se tomaran por ello los obtenidos

Figura 16

Registro serie histórica de volumen vehicular

Serie Histórica Santa Rosa-Chinchina 7000 6000 5000 TPDS

Camiones

Volumen Horario

Se presenta también información de aforos por hora y por categoría de vehículos con lo cual se determinó la distribución en el día del tránsito seleccionado para conteos de 24 horas

El día de transito se determinó como el de mayor flujo de los conteos para la semana del 15 al 21 de marzo del 2004 del peaje Tarapacá,

suministrados por el Instituto Nacional de Vías,

mientras que la semana referida se

eligió conservando la selección realizada por el consultor C

En las Figuras 17

se indican el comportamiento del volumen vehicular horario por tipo de vehiculos y total,

Cuadro 2

Proyección de TPD (Santa Rosa-Chinchiná)

Año Autos Buses Camiones Total

TPD i = TPDi −1 × (1 + r )

Registros INVIAS

TPDi = Tráfico promedio diario en el año i r = Tasa de crecimiento del tránsito

Figura 17-a

Volumen Horario Dia de Transito

Volumen horario dia 13 mar-2004 450 400

Buses Camiones

Vehiculos

Figura 17b

–Volumen Horario Total en el Día Volumen Total Vehiculos Dia 19-Mar-2004 700 600

Total A+B+C

Vehiculos

Con el fin de complementar esta información,

se llevo a cabo un aforo de una hora en el sector del peaje de Tarapacá,

seleccionando la hora de mayor volumen vehicular,

con el fin de obtener el Factor de Hora Pico

Los resultados del proceso se indican a continuación:

De la información anterior se determino que el Volumen Horario de Máxima Demanda (VHMD) es de 588 veh/h,

El volumen vehicular en ambos sentidos registrado en la hora de mayor demanda (5:00 a 6:00 P:M),

se distribuyó de la siguiente manera: Cuadro 3

Volumen vehicular por tipo en una hora

Cuarto de hora

Camiones

Subtotales

30 TOTAL

Con el fin trabajar con datos de proyección adecuados,

se aplica para los valores de VHMD y qmax,

la misma expresión con la cual se proyecto los datos TPD,

de la siguiente forma: VHMD2004 = 588 veh/h VHMD2014 = 588*(1+0

De esta manera al relacionar estos valores que la siguiente expresión ,

se determinó el Factor de Hora Pico (FHP),

para efectos de análisis de capacidad: FHP = VHMD 4*qmax

790 = 0

62 4*318

Información de Conteos en El Jazmín

En el estudio se presentó,

además la información necesaria para determinar la distribución de volúmenes de tránsito en el sector del Jazmín sobre conteos realizados en la zona

Resultados que se indican en el Cuadro 3

IR A Cuadro 4

Información de conteos en El Jazmín Tipo

Jazmín – El Lembo Conteos de 12 Volumen final horas

Jazmín – Troncal Conteo de 12 Volumen final horas

Volúmenes de Tránsito por Tramos

Con base en los conteos y la información de TPD,

se contó con la distribución del volumen vehicular para cada una de las rutas del intercambiador

(Tabla 2) Para el análisis de capacidad correspondiente,

los volúmenes horarios de estudio en las rutas principales Medellín-Pereira y Pereira-Medellín,

se tomaran con base en el VHMD,

mientras que para las demas rutas se tuvo en cuenta los datos de la Tabla 2

En el Cuadro 5 se resume este proceso

Para las rutas BC y CB,

se toma el volumen horario de diseño como el VHMD para cada sentido

Para las demás rutas,

el volumen horario de diseño,

presentado en la Tabla 1 dividido entre las 24 horas del día y redondeado al entero superior

Tabla 1

Distribución de volúmenes por posibles destinos Desde

Autos Buses Camiones TPDF *

Sta Rosa

Unisarc

Sta Rosa

Troncal

Sta Rosa

El Lembo

Sta Rosa

Chinchina

Troncal

Sta Rosa

Troncal

El Lembo

Troncal

Chinchina

Troncal

Unisarc

El Lembo

Sta Rosa

El Lembo

Unisarc

El Lembo

Chinchina

El Lembo

Troncal

Unisarc

Sta Rosa

Unisarc

El Lembo

Unisarc

Chinchina

Unisarc

Troncal

Chinchina

El Lembo

Chinchina

Unisarc

Chinchina

Troncal

Chinchina

Sta Rosa

Cementerio

Determinación de Volúmenes horarios de diseño

Movimiento AB AC

Rutas Chinchina Medellin Chinchina-Pereira

Veh/h Veh/h Autos Buses Camiones TPD 2004 2014 diseño 10 8 2 20 0,83 1,1 2 250 195 55 500 20,83 28,0 28

BA BB BC

Medellin-Chinchina Medellin-Medellin Medellin-Pereira

6 14 2007

1 2 415

3 8 1038

CA CB CC

Pereira-Chinchiná Pereira-Medellin Pereira-Pereira

250 2007

195 415

55 1038

Según lo anterior,

los volúmenes horarios de diseño para cada ruta se resumen en la siguiente tabla

Movimiento AB AC BA BB BC CA CB CC Vehiculos/hora 2 28 1 2 790 28 790 1

Tabla 2

Volumen de transito por tramos y distribución por tipo de vehículo Flujos

Santa Rosa – Int

El Jazmín Int

El Jazmín

El Jazmín

El Jazmin (Calzada N-S) Int

El Jazmín

El Jazmín – Troncal Occ

(Calzada S-N) Vía de acceso a UNISARC Vía de acceso a El Lembo Vía de acceso al Cementerio Retorno a Chinchiná Retorno a Santa Rosa

FD: Factor direccional

Fca: Factor de distribución por carril A: Autos B

Buses C: Camiones

Modelo de Proyección y Tasa de Crecimiento Utilizados

Tanto para fines concernientes al diseño del pavimento,

como para la parte de diseño geométrico,

se presento igualmente un análisis elemental

sobre la proyección y el crecimiento del volumen de transito

cuya información se considera imprescindible para el análisis de capacidad y niveles de servicio,

que para los prediseño propuestos,

En la siguiente grafica se indica el comportamiento del transito para el periodo con cuyo registro histórico se cuenta para el presente estudio

Figura 18

Comportamiento del Tránsito por tipo de Vehículo (1997-2004) 5000 4500 4000 3500

Año AUT O S

CAM IO NES

Figura 19

Comportamiento del TPD Total (1998-2004) 7000 6500 6000 5500 T PD

En el estudio de transito presentado,

al observarse una disminución del 20% aproximadamente,

para transito de automóviles y buses entre 1998 y 2001,

con una incremento leve hasta el 2003 y una posterior estabilización,

se asumió para los cálculos del tránsito de diseño del pavimento una distribución exponencial,

con una tasa de crecimiento del tránsito de 2

valores adoptados arbitrariamente,

optimista de recuperación de las condiciones socio-económicas de la región y del país

Consecuentemente,

el tránsito por año y por tipo de vehículo se calculó de acuerdo a la expresión:

TPDi = TPDi −1 × (1 + r )

Donde: n= TPDi = r=

Año i Tráfico promedio diario en el año i Tasa de crecimiento del tránsito

ALTERNATIVAS DE SOLUCION Para todas las alternativas se tomaron como para el análisis de diseño geométrico,

los siguientes: Velocidad de diseño: 60 Km/h accesos principales 40 Km/h en la intersección

(Glorieta) Periodo de diseño: 10 años 5

teniendo en cuenta factores como el espacio,

las construcciones y la infraestructura vial existente en la zona

Para ello analizaron glorietas con diferentes diámetros,

los cuales se evaluaron en dimensiones que van desde los 20 hasta los 40 metros

Sin embargo,

al analizar la conveniencia con relación a los radios de curvatura tanto de los lazos de entrada,

así como el aprovechamiento de la actual carretera Chinchiná – Santa Rosa de Cabal,

y en si para cumplir con las recomendaciones planteadas por el Instituto Nacional de Vías el INVIAS,

en sus Especificaciones para el Diseño Geométrico de Carreteras- 1995,

se adopto un radio de 30 metros para la glorieta a diseñar

En el Cuadro 6 se presenta dichos parámetros,

los cuales al compararse con los indicados en la Cuadro 1,

puede observarse que se encuentran dentro de los lineamientos recomendados por el INVIAS

Cuadro 6

Especificaciones generales de la glorieta Descripción Diámetro de la isla central Diámetro mínimo del circulo inscrito Relación W/L Ancho sección de entrecruzamiento De entrada Radio mínimo De salida En esquinas isla central Radio (m) Sobreancho en las curvas 30 Angulo de entrada Angulo de salida

Unidad m m m m m m mm

Magnitud 60 60 0

3 10 83,

31° 36°,

En la Figura 20 se muestra un esquema general de la solución planteada,

en ella se puede observar el resultado de una solución geométrica que se caracteriza en general por los siguientes aspectos:

Se aprovecha los alineamientos de los ejes existentes para las rutas: El Jazmín – Chinchina y El Jazmín – Medellín

Para la ruta El Jazmín – Santa Rosa,

se separan los sentidos en dos calzadas,

realizando de esta forma la transición requerida de la troncal a las dos calzadas existentes,

desde de la zona sur de sector El Jazmín

Se elimi