Proyecto de vias by Rudy Yanseth Molina Quintero

DISEﾃ前 GEOMETRICOTRAMO DE VIA ARMENIA - PEREIRA

TRAMO DE VIA ARMENIA-PEREIRA

FACULTAD DE INGENIERIA

1 FACULTAD DE INGENIERIA

Rudy Yanseth Molina

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO VIA ARMENIA - PEREIRA

2012

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA-PEREIRA

RUDY YANSETH MOLINA QUINTERO

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

FACULTAD DE INGENIERIA

2 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO VIA ARMENIA - PEREIRA

ARMENIA- QUINDIO 26 DE NOVIEMBRE DEL 2012

FACULTAD DE INGENIERIA

3 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA-PEREIRA

RUDY YANSETH MOLINA QUINTERO - 1094941126

REVISADO POR: MSC. MARIA ROSA GUZMAN MELENDEZ INGENIERA CIVIL, MSC INGENIERIA DE VIAS TERRESTRES TITULAR DE LA ASIGNATURA DE: VIAS

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

ARMENIA 2012

1. INTRODUCCION FACULTAD DE INGENIERIA

4 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

En enero del año 2013 se iniciara la ejecución del proyecto “Megaindustria” el cual es un convenio entre una empresa privada y el estado, este se basa en la creación de la principal zona industrial del Quindío que estará ubicada a la afueras de armenia cerca al kilómetro 3 de la vía que comunica a Armenia – Pereira; adicional a ello se pretende que el tramo de vía también pase por una zona agrícola donde se cultiva especialmente plátano y café, y la cual se considera el principal proveedor de estos alimentos para la región . Para la ciudad de Armenia es fundamental la construcción de una calzada que comunique dichos puntos mencionados en la calzada principal de la vía armeniaPereira, con la finalidad de brindar comodidad, seguridad y acondicionamiento estético de acuerdo al paisaje cafetero para los vehículos que transiten por allí. El tramo de vía atravesará un terreno montañoso y se le asignara una velocidad de diseño de 70 km/h en base al manual de diseño geométrico de carreteras Colombiano, siguiendo las especificaciones descritas en él para una vía de primer orden que comunica dos puntos primarios. En

la elaboración del

proyecto se contemplaron las fases I y II para la

construcción de una vía primaria. En la fase I (pre factibilidad) se adquirió cartografía de la zona, el pertinente estudio de transito y se identifico el corredor de ruta apropiado de acuerdo a la línea de pendiente. Se realizó la asignación de la línea de ceros sobre las restituciones, se identificó la capacidad y nivel de servicio de la vía, además el respectivo estudio del posible impacto ambiental en la zona. En la fase II se encuentran los diseños definitivos de el tramo de vía, basado en el manual de diseño geométrico de carreteras colombiano, algunos de estos aspectos son hidrología del lugar, tratamiento de taludes, diseño de puentes, señalización,

FACULTAD DE INGENIERIA

5 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

mitigaciﾃｳn ambiental y tratamiento de residuos, diseﾃｱo del eje en perfil, diseﾃｱo de las secciones transversales, movimientos de tierras y presupuesto.

2. OBJETIVOS FACULTAD DE INGENIERIA

6 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

2.1 General Realizar el diseño geométrico para el tramo vial de la zona industrial y agrícola que comunicará

vía

Armenia-Pereira.

Dando

cumplimiento

todas

las

especificaciones y requisitos planteados en el manual de Diseño Geométrico de Carreteras 2008. 2.2 Específicos •

Realizar el trazado de una vía que sea cómoda y segura para todos los vehículos que transiten por ella.

•

Analizar los estudios hidrológicos, geotécnicos, y de impacto ambiental para el diseño de la vía.

•

Realizar el trazado del eje de la vía de acuerdo al tipo de terreno de la zona.

•

Trazar el diseño horizontal de la vía.

•

Trazar el diseño vertical de la vía de acuerdo a los parámetros establecidos en la Norma de Diseño.

•

Realizar la transición de peralte en toda la vía

•

Determinar los volúmenes de tierra de acuerdo a las secciones transversales.

•

Analizar la capacidad y nivel de servicio en el momento de apertura y con proyección a 20 años. FACULTAD DE INGENIERIA

7 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

3. JUSTIFICACION Armenia se ha caracterizado por ser una ciudad emprendedora y en busca de un desarrollo económico, social y cultural; con el objetivo de ubicarse como una de las ciudades más importantes del país. Desde hace mucho tiempo se ha dado inicio a diferentes actividades que buscan atraer turismo he inversión a la región, con el objetivo de lograr un desarrollo tanto desde el punto de vista turístico como en la parte agrícola e industrial, es por eso que se hace indispensable la construcción de una vía que le permita a todos los vehículos que ingresan a la región cafetera desde la parte noroccidental del país transitar de una manera cómoda y segura. Además este tramo hará parte de una malla vial que se desarrollará en todo el país para cubrir las necesidades de transporte tanto turístico como de carga.

FACULTAD DE INGENIERIA

8 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

4. METODOLOGIA En vista a que es de suma importancia sistematizar los métodos y técnicas utilizadas en el diseño geométrico de la vía estos se describirán paso a paso en base a las especificaciones descritas en el manual Colombiano de diseño geométrico de vías. 1. Se trazan 3 líneas de pendiente que comuniquen los puntos de control por

los que se desea que pase la vía 2. Se elige el mejor corredor de ruta de acuerdo a las 3 líneas de pendiente

trazadas preliminarmente 3. Definir el eje de la vía, este debe ir lo mas cerca posible a la línea de

pendiente que se eligió. 4. Establecer la velocidad de diseño para el tramo de vía 5. Calcular y dibujar las curvas horizontales de acuerdo a las especificaciones

dadas en el manual de diseño geométrico entre esto radios, deflexiones, tangentes, velocidades especificas, longitud de espiral estas pueden ser simples, compuestas o espirales 6. Abscisar el eje del tramo de vía 7. Dibujas la transición de peralte debidamente abscisada y con una escala

horizontal y vertical debidamente apropiada. 8. Graficar el

perfil del terreno correspondiente al eje de la vía con sus

respectivas cotas, en base a ello se traza el alineamiento vertical con pendientes longitudinales menores al 7% de acuerdo a especificaciones para una via de primer orden.

FACULTAD DE INGENIERIA

9 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

9. Trazado de curvas verticales optimas de acuerdo a criterios de seguridad,

operación y comodidad 10. Se realiza lo mismo digitalmente mediante el uso de una computadora y un

programa. 11. Se hacen las respectivas carteras necesarias como la de tangentes

verticales, transición de peralte, curvas horizontales y deflexiones 12. Calcular los volúmenes de remoción o lleno de tierra desde el K1+000 hasta

el k1+400

FACULTAD DE INGENIERIA

10 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

5. ALCANCE

El proyecto comprende el diseño de una tramo de vía que comprendida entre la ciudad de armenia y Pereira, con una longitud de 2824,4 metros, teniendo en cuenta las etapas de diseño, basados en el manual de diseño geométrico del 2008, y su respectivos tanto horizontal, vertical y transversal.

Este proceso llegara a hasta la etapa de factibilidad, y estipula cada uno de sus proceso de diseño y cumplimientos con la norma. Este proceso de diseño se realizara durante la esta de segundo semestre del 2012 y no incluirá procesos constructivos de tramo de vía.

FACULTAD DE INGENIERIA

11 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

6. MARCO TEORICO

Los conceptos presentes en el siguiente marco teórico, son los mas relevantes y utilizados durante todo el proceso de diseño, basados en el manual de diseño geométrico del 2008 teniendo en cuenta los diseños horizontal, vertical, transversal y sus distintos componentes que se presentan a continuación. • Ruta: franja de terreno asfaltado o afirmado variable el cual está en condiciones

optimas de utilización y cuyo objetivo es la circulación vehicular y la intercomunicación entre ciudades, departamentos municipios entre otros. El diseño y construcción de una carretera o también definida como vía requiere la asignación de unos parámetros tales como velocidades, ancho de calzada, pendientes máximas, radios de las curvas horizontales, longitudes máximas de curvas verticales, todos estos elementos mencionados están relacionados con el tipo de terreno y la funcionalidad de la vía a construir.

• Terreno plano: Está constituido por pendientes transversales menores a 5º y

pendientes longitudinales menores al 3%. La construcción de vías en este tipo de terreno no requiere mayor movimiento de tierra ni dificultad para su trazado. FACULTAD DE INGENIERIA

12 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

• Terreno ondulado: Durante su construcción requiere un movimiento moderado

de tierras, ya que presenta pendientes longitudinales del 3% al 6%, y pendientes transversales entre 13º y 13º.

• Terreno montañoso: Las pendientes longitudinales son del 6% al 8% y con

pendientes transversales del 13º al 40º, consideradas como pendientes fuertes, por lo tanto presenta dificultad en el trazado y explanación de la carretera.

• Terreno escarpado: Presentan máximo movimiento de tierras y dificultad en el

trazado y explanación. Los alineamientos están prácticamente definidos por divisorias de aguas.

De acuerdo a la funcionalidad de la vía se puede clasificar en: • Primaria: Son aquellas vías denominadas como troncales y transversales de

interconexión entre departamentos, zonas de gran producción del país y sirve de enlace con otros países. • Secundaria: Son aquellas vías que unen las cabeceras municipales y se

conectan con una vía primaria.

• Terciaria: son vías de acceso entre las cabeceras municipales y sus veredas, y

veredas entre sí.

• Velocidad de diseño es entendida como la máxima velocidad que proporciona

seguridad a los usuarios. De acuerdo a la velocidad de diseño se define la velocidad de diseño de tramo homogéneo o velocidad específica (Vch), para definir FACULTAD DE INGENIERIA

13 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

alineamientos horizontales, radios mínimos, pendientes máximas, peraltes, ancho de carril, bermas etc. La velocidad debe tener un valor constante aunque por las características del terreno obliga a tener variaciones para distintos tramos homogéneos considerados con una distancia de 2 (Km), la velocidad entre estos tramos sucesivos no puede superar en 20 (Km/h) la velocidad de diseño.

• Diseño geométrico: proceso de correlacionar los elementos físicos de la vía

con las condiciones de operación de los vehículos y las características del terreno

• Diseño en planta del eje de la carretera: El diseño en planta de la vía está

constituido inicialmente por alineamientos rectos que unen puntos de interés, estos deben cumplir parámetros de longitud, principalmente en la construcción de vías nuevas, ya que tramos demasiado largos (tramos de 1.5 (Km)) son monótonos y pueden afectar la seguridad de los usuarios, al ser inevitables los tramos rectos de gran longitud estos pueden ser remplazados por curvas horizontales de radios grandes (2000-10000 (m)) que permitan al usuario despertar su atención. Los alineamientos están unidos por curvas horizontales de diferentes tipos tales como:

• Curvas circulares simples: Es un arco circular que une dos tangentes

consecutivas (alineamientos horizontal), con radio único. El planteamiento de estas curvas está restringido por la longitud mínima de la curva la cual debe verificarse con el recorrido de un vehículo en 2 (s) a una velocidad igual a la velocidad especifica de la curva. El cálculo de este tipo de curvas está relacionado con diferentes

elementos

geométricos

como:

PI: Punto de intersección PC: Punto de inicio de empalme FACULTAD DE INGENIERIA

14 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

PT: Punto final de empalme Δ: Angulo de deflexión en el PI R: Radio del arco circular Lc: longitud del arco circular T: Tangente del empalme CL: Cuerda larga: distancia recta desde el PC hasta el PT E: Externa: distancia del PI al punto medio de la curva Gc: grado de curvatura C: cuerda • Espiral clotoide: Es una curva tangente al eje de las abscisas en el origen y cuyo radio de curvatura disminuye de manera inversamente proporcional a la distancia recorrida sobre ella, proporcionando una trayectoria natural y fácil de seguir por los conductores.

Este tipo de curvas es muy utilizado en el trazado de vías para evitar discontinuidades en la aceleración centrípeta de los vehículos, otra ventaja que proporciona estas curvas es la distancia de visibilidad la cual es mayor a la de las curvas circulares simples, además se adaptan mejor a la topografía del terreno. Los elementos de las curvas espirales clotoide son:

FACULTAD DE INGENIERIA

15 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

Rc: radio del arco circular A: Es el parámetro mínimo que determina la longitud mínima de la espiral. Para el cálculo de este parámetro se realiza mediante expresiones matemáticas las cuales dependen de tres criterios:

•

Criterio I: Variación uniforme de la aceleración centrifuga (J).

•

Criterio II: Limitación por transición de peralte.

•

Criterio III: Condición de percepción y de estética.

Los demás elementos de la clotoide son hallados por la siguientes formulas matemática obtenidas del manual de diseño de carreteras del 2008. • Angulo de deflexión (θe): Es el ángulo principal, que se forma entre una línea perpendicular a la tangente en el punto TE y el radio de la curva circular (Rc)

θ e=

¿ ( rad ) 2∗Rc

Disloque de la espiral: ∆ R=

¿2 24∗Rc

Deflexión del tramo circular: ∆ c=∆−2∗θ e

Deflexión en el PI: FACULTAD DE INGENIERIA

16 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

∆=2∗θ e + ∆ c

Longitud del empalme circular: Lc=∆ c∗Rc •Peralte: Es la inclinación de la calzada en las curvas horizontales que contrarrestan la fuerza centrifuga la cual tiende a desviar los vehículos fuera de su trayecto. La asignación del peralte está en función de la velocidad específica y el radio de la curva; estos valores están especificados en el Manual de Diseño Geométrico de carreteras 2008.

El peralte debe realizarse de manera gradual para esto es necesario una longitud que permita hacer el cambio de inclinación de la calzada desde bombeo hasta el peralte máximo sin cambios bruscos, a esta longitud se le denomina transición de peralte y se compone de dos longitudes:

•Distancia de aplanamiento (N): Es la distancia necesaria para levantar el borde

exterior del bombeo normal hasta nivelarse con el eje de la vía.

B∗l e

Donde: B: Bombeo normal de la vía L: Punto donde el peralte es cero hasta el punto de peralte máximo e: Peralte máximo •Longitud total de transición (Lt): Es la longitud necesaria para realizar la

transición de peralta, la cual esta constituida por el aplanamiento y la distancia L necesaria para pasar de este punto al peralte total de la cuerva. La longitud de transición esta dada por: ¿= L+ N FACULTAD DE INGENIERIA

17 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

•Alineamiento vertical: esta formado por una serie de rectas enlazadas por arcos parabólicos, a los que dichas rectas son tangentes. La inclinación de las

tangentes

verticales y la longitud de las curvas depende principalmente de la topografía del terreno

•Curvas verticales: son las que enlazan dos tangentes consecutivas del alineamiento vertical, para que en su totalidad se efectué el paso gradual de las pendientes de la tangente de entrada a la de la tangente de salida

•Criterios para curvas cóncavas

•

Criterio de seguridad: Basado en las restricciones que se presentan durante la circulación de los vehículos en la noche:

A∗D p2 L min= 120+3.5∗D p Lmin: Longitud mínima de la curva vertical A: Diferencia algebraica de pendientes en porcentaje Dp: Distancia de parada •

Criterio de operación: La aplicación de este criterio evita el cambio súbito de pendiente:

L min=0.6∗V cv

Criterios para curvas convexas •

Criterio de seguridad: Relaciona la altura del ojo del conductor (h 1= 1.08 m) y la altura del obstáculo (h2 = 0.60 m) y la distancia de visibilidad de parada:

A∗D p2 L min= 658 FACULTAD DE INGENIERIA

18 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

Lmin: Longitud mínima de la curva vertical A: Diferencia algebraica de pendientes en porcentaje Dp: Distancia de parada • Criterio de drenaje: En puntos altos de la cresta de la curva tiene pendiente

cero lo cual ocasiona el depósito de agua limitando el drenaje, para esto se utiliza el mismo parámetro (K) de las curvas cóncavas : K ≤ 50 •Capacidad: Es el número máximo de vehículos que pueden circular, por un punto

o tramo uniforme de la vía en los dos sentidos, durante cierto periodo de tiempo. El cálculo de la capacidad se realiza en condiciones ideales, la cual disminuye a medida que las condiciones particulares de la vía en estudio se apartan de estas, y teniendo en cuenta el volumen vehicular que transita por la vía. Las condiciones ideales las cuales se mencionan anteriormente son aquellos elementos geométricos, de transito y ambientales que no tienen restricción alguna.

•

Diseño geométrico transversal El diseño geométrico transversal de una carretera consiste en la definición de la ubicación y dimensiones de los elementos que forman la carretera en un plano normal a a su eje y de esta manera, se podrá fijar la rasante y el ancho de la faja que ocupará la futura carretera, y así mismo estimar las áreas y volúmenes de tierra a mover. Los siguientes son elementos de diseño geométrico trasversal: •

Calzada: parte de la sección transversal destinada a la circulación de los vehículos, constituida por uno o más carriles para uno o dos sentidos.

FACULTAD DE INGENIERIA

19 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

•

Ancho de Zona: faja de terreno destinada a la construcción, mantenimiento, futuras ampliaciones si la demanda de transito así lo exige, servicio de seguridad, servicios de auxiliares y desarrollo paisajístico.

•

Bermas: franjas comprendidas entre las orillas de la calzada y las líneas definidas por los hombros de la carretera. Sirven de confinamiento lateral de la superficie de rodamiento, controlan la humedad y posibles erosiones de la calzada.

•

Corona: conjunto formado por la calzada y la berma. Es la distancia medida normalmente al eje, entre las aristas anteriores a las cunetas de un corte y/o entre las aristas superiores de los taludes de un terraplén.

•

Rasante: es la proyección vertical del desarrollo del eje real de la superficie de rodamiento de la vía.

•

Sub-rasante: es la superficie espacialmente acondicionada sobre la cual se apoya la estructura del pavimento.

•

Banca: distancia horizontal medida normalmente al eje, entre los extremos exteriores de las cunetas o los hombros.

•

Chaflán: punto donde el talud de corte o terraplén encuentra el terreno natural.

•

Taludes: superficies laterales inclinadas que limitan la explanación. Cortecuneta, terraplén-berma.

•

Cunetas: Son zanjas abiertas en el terreno, revestidas o no, que recogen y canalizan longitudinalmente las aguas superficiales y de infiltración. FACULTAD DE INGENIERIA

20 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

•

Línea de chaflanes:

es la representación en planta, de los bordes de la

explanación o líneas que unen las estacas del chaflán consecutivas. Esta loiena indica hasta donde se extiende lateralmente el movimiento de tierras ya sea por corte o por llenos. •

Cota roja: son los niveles de sub-rasante.

•

Cota negra: son los niveles del terreno al natural.

FACULTAD DE INGENIERIA

21 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

7.FASE I. PRE-FACTIBILIDAD

FACULTAD DE INGENIERIA

22 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

7.1. UBICACIÓN GEOGRÁFICA Y CARACTERÍSTICAS SOCIOECONÓMICAS ALEDANAS AL TRAMO El Departamento del Quindío hace parte de la región colombiana conocida como «El Eje Cafetero», su capital Armenia y los departamentos fronterizos son Caldas y Risaralda; si bien algunos estudios regionales incluyen dentro del mismo la zona norte del Valle del Cauca. La ciudad de Armenia se localiza a 290 kilómetros al suroeste de Bogotá a una altura de 1.483 msnm., con las siguientes coordenadas geográficas: 4,3270° Latitud Norte y 75,4120° Longitud Oeste. Cuenta con una extensión de 121 Km². Limita al norte con los municipios de Circasia y Salento, al oeste con el municipio de Montenegro, al este con el municipio de Calarcá y al sur con el municipio de La Tebaida. Armenia se sitúa cerca a la cordillera central a unos 35km del alto de La Línea. El tramo de vía se encuentra ubicado en la ruta que conduce de Armenia a Pereira y viceversa, este tramo de vía debe pasar por dos puntos de control primario, siendo el punto A la zona industrial de coordenadas (4º 38’ 41” N , -75º 36’ 31” w) y atravesando por un punto de control secundario en el cual se encuentra una importante zona agrícola proveedora de alimentos para la ciudad de Armenia y llegando así hasta el punto B de coordenadas ( 4º 41’ 8” N , -75º 35’ 36” w), la via completa como tal contempla los departamentos de Quindío y Risaralda comunicando como las capitales de dichos departamentos como se menciono anteriormente, con una ruta que tiene en total 51,65 km de trayectoria, mas sin embargo el tramo de vía que se contempla en el proyecto se encuentra ubicado en su totalidad en el departamento del Quindío y tiene las siguientes características:

FACULTAD DE INGENIERIA

23 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

•

Longitud total de trayectoria: 2824,4 m

•

Se encuentra desde el km 3 hasta el km 5,824 de la ruta Armenia – Pereira

•

El tramo tiene altitudes que varían desde 1477 msnm hasta 1527 msnm

El punto de control primario A donde se construirá la zona industrial se encuentra ubicado a 5824m de la ciudad de armenia con el objetivo de mejorar la economía de la capital Quindiana y municipios aledaños, atravesando por importantes zonas agrícolas en sectores con producción de café y plátano principalmente. La región está ubicada en la mitad del eje industrial colombiano, denominado el “Triángulo de Oro” ubicado entre Cali, Medellín y Bogotá, el cual cobija el 56% de la población del país, el 76% del producto interno bruto, el 76% de la producción manufacturera, el 76% de la industria de la producción, el 75% del comercio y el 73% del sector servicios del país. Adicionalmente a ello En los últimos años, el departamento ha tenido un auge turístico con la oferta de alojamientos rurales y fincas cafeteras. Permitiendo asi de gozar del paisaje cafetero atrayendo muchas personas por la via desde departamentos como Risaralda, caldas, Antioquia, choco y en general todo el norte del país.

FACULTAD DE INGENIERIA

24 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

7.2. DESCRIPCIÓN CLIMATOLÓGICA. En general la temperatura promedio para Armenia y Pereira es de 20°C, presentando una pluviosidad variable entre 1700 y 2400 mm anual, caracterizado por un régimen de lluvia bimodal, debido a su localización dentro de la zona de confluencia intertropical (ZCIT). Tabla Nº1(tomada de la pagina institucional del IDEAM) Parámetros climáticos promedio mensuales de 40 anos para el departamento del Quindío (19712011) Mes

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

Anual

Temperatura diaria máxima (°C)

26.9

27.0

26.9

26.3

25.9

26.0

26.7

26.9

26.3

25.8

25.7

26.2

26.3

Temperatura diaria mínima (°C)

16.8

17.0

17.2

17.1

17.0

16.7

16.6

16.8

16.9

16.8

Precipitación total (mm)

138

136

202

223

250

186

125

130

191

270

271

179

2301

7.3. DESCRIPCIÓN GEOLÓGICA Y GEOTÉCNICA El proyecto vial Tramo Armenia – Pereira, esta ubicado netamente en el departamento del Quindío y específicamente entre Armenia y parte de circasia por lo que se tomo el estudio de microzonificación de suelos en armenia para describir las características de estos a tener en cuenta a la hora de ejecutar el proyecto. Este estudio de microzonificación de suelos para la ciudad de Armenia se organiza por zonas, las cuales son las siguientes:

7.3.1 ZONA A. Cenizas Volcánicas FACULTAD DE INGENIERIA

25 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

Los suelos de origen volcánico están constituidos por una secuencia de cenizas volcánicas y lapilli, donde predomina las primeras. Las cenizas volcánicas están integradas por materiales finos, mientras que los fragmentos de lapilli superan los 4 mm de tamaño de grano. La pendiente general que exhibe el relieve es moderada a plana.

Relacionado a su origen y forma de deposición, las cenizas carecen de una estructura cristalina identificable (suelos alofónicos o endósales), presentando vacíos entre sus constituyentes, que normalmente están hidratados. La relación entre las partículas y el agua intersticial genera un fenómeno de capilaridad, generando una atracción entre las partículas. Con base en lo anterior, resulta de interés tener en cuenta que en muchos casos durante intervenciones o modificaciones sobre del terreno, las cenizas volcánicas sufren una disminución en su contenido de agua (humedad natural), presentan cambios drásticos en su plasticidad y tienen una alta susceptibilidad a disgregarse, por pérdida de su continuidad estructural. Los espesores de las cenizas varían entre 7 y 20 metros. En el caso de las cenizas, las velocidades de cortante (Vs) son del orden de 150 m/s, y la densidad húmeda de 1.45 Ton/m3. A su vez, los estratos de lapilli, muestran velocidades de 350 m/s y densidades húmedas de 1.6.

La secuencia reposa sobre suelos residuales de conglomerado (alteración avanzada) y saprolito (alteración en desarrollo), cuyas velocidades correspondientes son de 320 y 400 m/s, y sus densidades húmedas son de 1.5 y 1.75 Ton/m3 respectivamente. 7.3.2 ZONA B. Llenos FACULTAD DE INGENIERIA

26 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

Los llenos varían en su espesor, encontrándose localmente máximos de hasta 17 metros, con una pendiente moderada en general. Este tipo de materiales está agrupados en dos categorías: llenos naturales y llenos antrópicos. Los denominados llenos naturales, están constituidos por materiales finos, generalmente cenizas, transportados y sedimentados por la acción de las corrientes y en lagunas, originadas por perturbaciones locales del relieve, bajo la influencia de la actividad tectónica. A su vez, los llenos antrópicos, en su mayoría efectuados por medios mecánicos sobre diversos canales del drenaje, y están constituidos por una matriz heterogénea, predominantemente limosa, y con diversos fragmentos de materiales. Reposan sobre cenizas volcánicas y suelos residuales, según el caso. En algunos casos los rellenos, constituyen terraplenes para vías. Los llenos exhiben en promedio, densidades húmedas (t) del orden de 1.4 y velocidades de onda de cizalla muy bajas, del orden de 70 m/seg. , 7.3.3 ZONA C Terrazas, flujos y suelos de poco espesor Este tipo de materiales presenta en general buenas condiciones de resistencia, y están integrados por terrazas aluviales bajas y altas, que pueden alcanzar hasta 30 metros de altura, como es el caso del valle del río Quindío; las terrazas no son tan comunes en los drenajes restantes. Dentro de este grupo se consideran los suelos de poco espesor, dado que los materiales de mayor rigidez se encuentran muy cercanos a la superficie. La pendiente general, para estos tipos de materiales es moderada. Así mismo, con características buenas de resistencia (materiales duros) están los flujos volcánicos antiguos, en particular integrados por flujos piroclásticos y flujos de lodo (lahares). Por sus características son considerados como el basamento FACULTAD DE INGENIERIA

27 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

sísmico, el cual en general se encuentra a una profundidad de 25 a 35 metros. Estos materiales afloran en general en laderas de altas pendientes. 7.3.4 ZONA D Corredor Falla Armenia La Falla Armenia se considera una falla activa ya que existen evidencias de desplazamientos del terreno ocurridos durante los últimos 10.000 años, tales como: 1* La presencia de un salto topográfico abrupto y rectilíneo (escarpe de falla) por una longitud cercana a 12 Km., de los cuales cerca de 3 Km. ocurren dentro del sector urbano de la ciudad de Armenia. El salto topográfico, muestra la componente vertical de movimiento, para un desplazamiento total acumulado cercano a los 25 metros, el cual es el resultado de múltiples eventos sísmicos. 2* La deformación del relieve cerca a la traza de la Falla Armenia, ha causado perturbación local de los drenajes de la zona y ha generado represamiento de ríos y cambios de regímenes de sedimentación originando depósitos especiales, como los presentes en la parte baja del escarpe de falla, denominados llenos naturales.

7.4. ESTUDIO DE TRANSITO El estudio de transito que se efectuó para el nuevo tramo de vía Armenia – Pereira, tuvo en cuenta los siguientes aspectos:  Volúmenes de transito con proyección a 20 años para el tramo de via  Composición vehicular FACULTAD DE INGENIERIA

28 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

Dicha información fue obtenida mediante aforos y otra parte de esta se obtuvo mediante estudios ya realizados por el instituto nacional de vías para la ruta correspondiente. 7.4.1 Volumen vehicular los volúmenes de transito actual de la vía que conduce de Armenia – Pereira se tomaron de registros del instituto nacional de vías, allí se muestra el TPDS (transito promedio diario semanal) mas actual de acuerdo a aforos y el cual corresponde al ano 2008 con un TPDS: 13646 (veh/ dia). Y mediante aforos se determino que el 65% de vehículos que actualmente transitan por dicho punto utilizaran el nuevo tramo perteneciente al tramo que se construirá lo que equivale a un TPDS: 8870 (veh/dia), con un VHD:369,58= 370 y un VHMD: 480 (veh/hora) correspondiente de 2 a 3 pm En vista que no se tiene mucha información correspondiente a transito mensual, anual, etc. Es necesario calcular el transito futuro atraído en el nuevo tramo para un periodo de 20 anos a futuro, por lo que se utiliza la siguiente ecuación: n

T f =T o∗(1+i )

Siendo: Tf = Transito futuro, To = Transito actual, i = Tasa de crecimiento, n = Numero de años Datos del tramo de via n= 20 anos i= 4% (correspondiente a la tasa de incremento de la ciudad de armenia tomado del DANE) FACULTAD DE INGENIERIA

29 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

T o = 8870 vehículos que utilizarían la nueva calzada en la actualidad

Por lo tanto

T f =TPDS en 20 anos

El transito promedio diario semanal proyectado a 20 anos será igual a TPDS: 19435,26 = 19435 (veh/ dia), VHD: 809,8 = 810 (veh/hora) y un VHMD:1052 (veh/hora) 7.4.2 composición vehicular

Grafica N°1. Composición Vehicular ano 2012

Grafica N°2. Composición vehicular ano 2032

FACULTAD DE INGENIERIA

30 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

Categorías de la composición vehicular

De acuerdo a las categorías de vehículos especificadas en el instituto nacional de vías se escogió como vehículo de diseño lo que comúnmente se conoce como tractor o camión articulado y que corresponde a la nomenclatura C5. La elección de FACULTAD DE INGENIERIA

31 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

este tipo de vehículo otorga seguridad y comodidad tanto para este como para vehículos de menor envergadura como camiones mas pequeños, automóviles y motocicletas brindando dimensiones optimas de los anchos de carril, calzada, y berma.

7.5 DESCRIPCIÓN DEL CORREDOR DE RUTA El corredor de ruta perteneciente al tramo del proyecto posee en total una longitud de 51,65 km que une las capitales correspondientes a los departamentos del Quindío y Risaralda; la creación de este tramo lo que pretende es darle mas utilidad a la ruta contemplando así nuevos puntos de control primario los cuales corresponden a la zona industrial a construir y la zona agrícola. El corredor de ruta que se contempla en el tramo tiene una longitud de 2824,4 metros y el terreno por donde va a pasar posee las siguientes pendientes criticas:  Pendiente longitudinal critica= 8%  Pendiente transversal critica= 33,69

Por lo anterior se puede catalogar como un terreno montañoso de acuerdo a las pendientes encontradas. el suelo es de origen volcánico, y en algunas partes está conformado por sedimentos aluviales, es por esta razón que se consideran suelos estables geotécnicamente, gracias a los estudios de geología y geotecnia realizados para este proyecto se lograron identificar las zonas de inestabilidad existente, por lo que se permitió evitar dichos sectores. 7.6 CAPACIDAD Y NIVEL DE SERVICIO

FACULTAD DE INGENIERIA

32 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

En cuanto al estudio de capacidad y nivel de servicio para el tramo de via se tendrán en cuenta diversos factores para hacer ideal el máximo numero de vehículos que pueden transitar por un punto o sección transversal de la via: inicialmente teniendo en cuenta el tramo Armenia – pereira es un tipo de carretera de dos carriles con dos sentidos para una capacidad ideal correspondiente a 3200 (veh/h)

Condiciones de la vía Ancho de carril

: 3.5m

Ancho de berma

: 1.5 m

Tipo de terreno y pendiente promedio

: Montañoso, 8%

Longitud del sector

: 1 (Km)

Radio de la curva más cerrada

: 202

Deflexión de la curva

: 109

Estado de la superficie de rodadura

: IRI = 2.5 mm/m

Condiciones del tránsito Distribución por sentidos

: 50/50

Composición vehicular % automóviles

: 47%

%motocicletas

:35%

%buses

:12%

%camiones

: 6%

Volumen horario total ambos Sentidos (Q)

: 370 veh/h

FACULTAD DE INGENIERIA

33 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

En vista de que ya se tienen las condiciones que rigen la vía y el transito del nuevo tramo como tal, lo siguiente es encontrar los factores que de alguna u otra forma afectan la capacidad ideal. Estos factores de corrección son: 3*

Pendientes (Fpe):

es un factor que afecta notoriamente la velocidad

con la que circulan los vehículos, pues la inclinación reduce la velocidad. De acuerdo a la tabla N°1(Anexo A) e interpolando se tiene que F pe es igual a 0.92

Distribución del tránsito por sentidos (Fd): ya que se distribuyo los

volúmenes vehiculares 50/50 para ambos sentidos, para este valor se tiene en cuenta como se distribuye este y los no rebases. el valor del factor para este parámetro es de 1.00 según la tabla N°2 (Anexo A)

Ancho de Carril y berma utilizable (Fcb): carriles y bermas angostas

generan en el conductor desconfianza por lo que estos reducen la velocidad y por ende afectan la capacidad de la vía, según la tabla N°3 (Anexo A) el factor para este parámetro es de 0.99

Presencia de vehículos pesados (Fp): los vehículos pesados tienen

velocidades mas bajas respecto a automóviles y motocicletas por lo que afectan la capacidad de la via. El valor para este factor es de 0.728 según la Tabla N°4 (Anexo A)

Para encontrar la capacidad sin variaciones de volúmenes se castiga la capacidad ideal multiplicándola por los factores.

FACULTAD DE INGENIERIA

34 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

C60 = 3200 * Fpe * Fd * Fcb * Fp C60 = 3200 * 0,92* 1,00 * 0,99 * 0,728 C60 = 2121,7997 (Veh/h) Ya que se debe tener en cuenta las variaciones en volumnes en el periodo correspondiente a una hora, este también castiga la capacidad ya encontrada multiplicando esta por FPH (factor horario pico), para esto se emplea la tabla N°5 (Anexo A) y se obtiene que el FPH es de 0.94 luego este valor se multiplica por C 60 y se determina C5 C5 = C60* FPH C5 = 2121,7997 * 0.94 C5 = 1994,4917 (Veh/h)

7.6.2 CÁLCULO DEL NIVEL DE SERVICIO. El indicador que define el nivel de servicio para la calzada es la velocidad de recorrido, para esto se encuentra una velocidad ideal, en donde los vehículos presentan un flujo libre, y luego son afectados por unos parámetros específicos de acuerdo a las características de la vialidad. 7*

Velocidad (Vi): Según la tabla Nº6 (Anexo A) se toma una velocidad de

66 (Km/h)

Factor de utilización (fu): \ relación volumen/capacidad y se observa

en la tabla Nº7 (Anexo A) el valor correspondiente. Q / C60 = 370 / 2121,7997 = 0.1744 FACULTAD DE INGENIERIA

35 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

Por lo tanto el factor de utilización para una relación volumen/capacidad de 0.1744 es de 0.9825 Para encontrar la velocidad a flujo restringido se multiplica la velocidad a flujo libre (Vi) por el factor de utilización (fu) V1 = Vi * fu V1 = 66*0.9825 V1 = 64.845 (Km/h) Factor de corrección por el estado de la superficie de rodadura (fsr): para el valor de IRI, la velocidad a flujo restringido, se va a la Tabla Nº8 (Anexo A), obteniendo 0.9747 Factor de corrección por efecto combinado del ancho de carril y berma (fcb): de acuerdo a un ancho de carril de 3,5 m y un ancho de berma de 1,5 m el fcb es de 0.95 (Tabla Nº9. Anexo A) Se encuentra la V2 a partir del producto de la velocidad a flujo restringido (V1), el factor de corrección del ancho del carril y berma (fcb) y el facto del estado de superficie de rodadura (fsr) V2 = V1 * fcb * fsr V2 = = 64.845 * 0,95* 0,9747 V2 = 60,044 (Km/h) Factor de corrección por la presencia de vehículos pesados (fp1): se calcula por medio de la inclinación, longitud y la segunda velocidad corregida V 2 observándola en la tabla Nº10 (Anexo A), fp1 = 0,65

FACULTAD DE INGENIERIA

36 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

Factor de corrección por la presencia de vehículos pesados (fp2): se halla en base al porcentaje de vehículos pesados y volumen total en los dos sentidos., fp2 = 1,02 según la tabla Nº11 (Anexo A) Facto de corrección por la presencia de vehículos pesados (f p): Se multiplican los factores fp1 y fp2 para obtener el valor total de este indicador. fp = fp1 * fp2 fp = 0.65 * 1.02 fp = 0.663 Para la velocidad 3 (V3) se multiplica la velocidad a flujo restringido V2 por el factor de corrección por la presencia de vehículos pesados (fp) V3 = V2 * fp V3 = 60,044 * 0,663 V3 = 39,809 (Km/h)

Velocidad máxima en la curva mas cerrada (vc)

Siendo el radio mínimo= 202 m y de acuerdo a a la tabla N°12 (Anexo A), la velocidad máxima permitida es 66 km/h

Ahora el objetivo se centra en hallar la velocidad media de transito (V), pues esta se considera la velocidad que tienen los vehículos a flujo restringido de acuerdo a las condiciones del transito y la vía; esta se halla comparando Vc y V3.

FACULTAD DE INGENIERIA

37 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

En vista de que Vc es mayor que la V3, se toma como velocidad media de transito (V) = V3, la cual es mas representativa para estimar el nivel de servicio del tramo de vía, y en base a la tabla Nº13 (Anexo A), obteniendo como resultado un nivel de servicio correspondiente al C, en este nivel de servicio el flujo todavía es estable. La libertad para conducir con la velocidad deseada dentro de la corriente vehicular se ve afectada al presentarse interferencias tolerables con otros vehículos o existir deficiencias de la via que son en general aceptables. El nivel general de libertad y comodidad que tiene el conductor desciende.

7.6.3 CAPACIDAD Y NIVEL DE SERVICIO CON PROYECCION DESDE EL AÑO 2013 HASTA EL AÑO 2032 Una vez puesta la via en operación se desea determinar la capacidad y el nivel de servicio que esta prestara, se tienen en cuenta los siguientes factores: •

Las condiciones de la via que se mostraron anteriormente

•

Capacidad ideal de 3200(veh/h) correspondiente a una via de una calzada con

dos carriles y dos sentidos, correspondiente a los dos sentidos. •

Afectada por factores que castigan la condición ideal

•

Restablecimiento del estado de la superficie de la via, cambiando IRI a 5

(mm/m), esto se da en vista al desgate que se presentara en la via durante los 20 años.

FACULTAD DE INGENIERIA

38 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

Características de la vía Estado de la superficie de rodadura

: IRI = 5 mm/m

Características del tránsito Volumen horario total ambos sentidos (Q)

: 810 veh/h

CAPACIDAD La capacidad para la vía una vez puesta en operación y la vía proyectada a 20 años es la misma, por lo tanto se tiene una capacidad 2100,3674 (Veh/h) 7.6.4 CÁLCULO DEL NIVEL DE SERVICIO. Velocidad (Vi): 66 (Km/h) Factor de utilización (fu): se determina la relación volumen/capacidad proyectada a 20 años. Q / C60 = 810 / 2121,7997 = 0,38175 Por lo tanto el factor de utilización para una relación volumen/capacidad de 0.38175 es de 0.92 Para encontrar la velocidad a flujo restringido se multiplica la velocidad a flujo libre (Vi) por el factor de utilización (fu) V1 = Vi * fu V1 = 66*0,92 V1 = 60,72 (Km/h) 10*

Factor de corrección por el estado de la superficie de rodadura (fsr):

Debido al desgaste de la carretera y la velocidad de flujo restringido se tiene el nuevo IRI y en base a este se va a la Tabla Nº8 (Anexo A), dando como resultado un factor de 0.92

FACULTAD DE INGENIERIA

39 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

11*

Factor de corrección por efecto combinado del ancho de carril y berma

(fcb): 0.99

Se encuentra la V2 a partir del producto de la velocidad a flujo restringido (V1), el factor de corrección del ancho del carril y berma (fcb) y el facto del estado de superficie de rodadura (fsr) V2 = V1 * fcb * fsr V2 = 60,72 * 0.99 * 0.92 V2 = 55,304 (Km/h) Factor de corrección por la presencia de vehículos pesados (fp1): 0. 0.685 Factor de corrección por la presencia de vehículos pesados (fp2): 1.02 Facto de corrección por la presencia de vehículos pesados (f p): Se multiplican los factores fp1 y fp2 para obtener el valor total de este indicador. fp = fp1 * fp2 fp = 0.685 * 1,02 fp = 0,6987 Para la velocidad 3 (V3) se multiplica la velocidad a flujo restringido V2 por el factor de corrección por la presencia de vehículos pesados (fp) V3 = V2* fp V3 = 55,304 * 0,6987 V3 = 38,64 (Km/h) La velocidad máxima que permite la curva más cerrada (Vc) de radio 202 (m) es de 66 (Km/h) En vista de que Vc es mayor que la V3, se toma como velocidad media de transito (V) = V3, la cual es mas representativa para estimar el nivel de servicio del tramo de via, y en base a la tabla Nº13 (Anexo A), obteniendo como resultado un nivel de FACULTAD DE INGENIERIA

40 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

servicio correspondiente al D, en este nivel de servicio la circulación de densidad es elevada, aunque estable. No existe libertad para conducir con la velocidad deseada dentro de la corriente vehicular, al ocurrir interferencias frecuentes con otros vehículos, o existir condiciones de vía más defectuosas. El nivel general de libertad y comodidad que tiene el conductor es bajo.

7.6 DESCRIPCION HIDROLOGICA E HIDRAULICA La ubicación hidrológica del tramo Armenia –Pereira se ubica sobre la cuenca de Rio Quindío, cuyos datos históricos de precipitaciones de importancia se tiene desde 1971 hasta 2000. De acuerdo al análisis hidrológico se calcula el caudal de la cuenca para determinar el tipo de estructura, apoyos de los puentes, viaducto, alcantarillas y dimensionamiento de cunetas, obras hidráulicas necesarias para la durabilidad de la vía ya que la humedad y la escorrentía del agua es un factor clave para su deterioro. Por medio de las precipitaciones podemos obtener el caudal que tiene que llevara cada elemento y pues así determinar sus dimensiones optimas para una buena recolección de las aguas lluvias. En el siguiente cuadro se establecen las precipitaciones anuales desde el año 1979 7.7 ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL 7.7.1 Impactos positivos Los impactos positivos identificados durante el estudio ambiental son: •

Generación de trabajo para los habitantes de la región.

•

Será una via importante ya que comunicara dos capitales comerciales que hacen parte del sostenimiento económico del pais.

•

Atractivo turístico para la comunidad y visitantes. FACULTAD DE INGENIERIA

41 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

•

Aumento de la economía de la región y mejoramiento del servicio de transporte.

•

Complementación de la red vial del Departamento del Quindío.

7.7.2 Impactos negativos Los impactos negativos se identificaron de acuerdo a la matriz de caracterización donde se relaciona el diseño, construcción y operación de la vía- importancia del componente ecológico de la zona, de acuerdo a estos parámetros se identificaron los siguientes impactos negativos: •

Alteración de los principales cauces de la Cuenca El Pescador.

•

Contaminación del aire por partículas fugitivas de polvo.

•

Posible pérdida de fauna durante la construcción de la vía, debido a la invasión de sus hábitats.

•

Posible pérdida de fauna durante el funcionamiento de la vía.

•

Perdida de bosque nativo.

•

Contaminación de las fuentes hídricas, debido a la remoción de tierras y utilización de materiales contaminantes durante la construcción de la vía.

•

Generación de la presión del nivel sonoro durante el servicio de la vía.

7.7.3 Plan de manejo ambiental

FACULTAD DE INGENIERIA

42 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

Las medidas propuestas a continuación se realizan para la fase I (pre-factibilidad) y fase II (factibilidad), en la fase III se especificara el plan ambiental relacionado con la construcción y operación de la vía. •

El alineamiento tres del diseño preliminar de la vía estaba trazado sobre un bosque nativo esto obligó a un nuevo trazado del alineamiento 20 (m) hacia el oeste para evitar la desaparición del bosque el cual es reserva natural del Departamento del Quindío.

•

Se diseñó del Viaducto Belalcázar para que el afluente principal de la cuenca entre las abscisas K0+ 282.136 y K0+ 570 siga con su curso natural, y evitar llenos de gran altura que afectan el componente hídrico y hábitats de los animales de la zona.

•

La salida de las aguas de las alcantarillas se realizara mediante un diseño de descole para disipar las energía de las corrientes y mitigar las consecuencias de erosión de los taludes naturales, y evitar alteraciones de los drenajes naturales.

•

El diseño de box coulvert evita la alteración de los flujos hídricos y contribuye a un menor movimiento de tierra debido a que las alturas de llenos serán menores.

•

Diseño de bermas cunetas con bordillo en los extremos que direccionan el flujo proveniente de las precipitaciones, para evitar erosión de los suelos y taludes.

FACULTAD DE INGENIERIA

43 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

8. FASE II. FACTIBILIDAD

FACULTAD DE INGENIERIA

44 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

8.1 DISEÑO HORIZONTAL El diseño horizontal del eje de la vía esta constituido por alineamientos rectos, curvas circulares simples o espirales clotoide, transiciones de peraltes y sobreancho, de tal forma que garanticen una operación cómoda y segura a la velocidad de diseño 8.1.1 DISEÑO TIPO PARA LAS CURVAS 8.1.1.1Curva No 1: Curva circular simple Se asigna una velocidad específica de la curva (VCH) igual a la velocidad de diseño del tramo homogéneo adoptada (VTR), siguiendo los parámetros de la tabla No VCH= 70 (Km/h) De acuerdo a la velocidad específica se diseña el radio y peralte de la curva siguiendo los parámetros establecidos de la tabla No R= 304 (m) e= 6,6% Angulo deflexión: Δ= 33º00’00’’ Los valores de la Inclinación relativa de las rampas de peraltes dependen de la velocidad específica de la curva y se adoptan según los valores sugeridos por la AASHTO-2004 los cuales se resumen en la tabla No El valor el adoptado para el diseño corresponde a: Δs= 0,55%

FACULTAD DE INGENIERIA

45 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

Tangente de empalme (T):

( ∆2 ) 33 ° T =304∗tan ( 2 ) T = R∗tan

T =90,049 (m) Longitud de la curva (Lc): Para consideraciones ideales en el diseño se calcula mediante el sistema arco grado; el cual se resume con la siguiente expresión Lc =

πR∗∆ 180 °

Donde: Lc= Longitud de la curva (m) R= Radio de curvatura (m) Δ= Angulo de deflexión en grados

Lc =

π∗304∗33 ° 180 °

Lc =175,091( m)

Externa (E): E=T ∗tan

( ∆4 )

E=90,049∗tan

33o 4

( )

E=13.056(m)

FACULTAD DE INGENIERIA

46 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

Longitud de transición: Se calcula mediante la siguiente expresión L=

a∗e ∆s

Donde: e= peralte total (%) a= ancho de carril (m) Δs= Inclinación relativa de la rampa de peralte (%)

3,5∗6,6 0.55

L=42 ( m ) Aplanamiento (N) N=

B∗a ∆s

Donde: B = Bombeo normal de la vía (2%) a= Ancho de carril (m) Δs= Rampa de peralte N=

2∗3,5 0,55

N =12,727 ( m ) Longitud total la transición de peralte (Lt) Lt =L+ N

Donde: L= Longitud del punto donde el peralte es cero al punto de peralte total (m) N= Aplanamiento (m) Lt =42+12,727 Lt =54,727(m) FACULTAD DE INGENIERIA

47 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

Deflexión de la curva circular simple • Grado de curvatura (Gc)

Gc =2∗sin −1

C ( 2∗R )

Donde: C= Cuerda unidad (10 m) R= Radio de curvatura (m) Gc =2∗sin −1 o

10 ( 2∗304 )

Gc =1 53 5,331

• Longitud de la curva (Lc): longitud de la curva calcula por el sistema cuerda grado

Lc =

c∗∆ Gc

Donde: C= Cuerda unidad Δ= Deflexión del PI Gc= Grado de curvatura o

10∗33 Lc = o ' '' 1 53 5,331 Lc =175,084 (m) • Deflexión por metro (d)

Gc 2∗C

Donde: C= Cuerda unidad Gc= Grado de curvatura FACULTAD DE INGENIERIA

48 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA o

1 53 5,331 2∗10 o

d =0 5 39,27 /m • Deflexión por cuerda unidad

Gc o ' =1 53 5,331' ' 2

• Deflexión por subcuerda adyacente al PC

Longitud de subcuerda: 430-429,951= 0,049 (m) Deflexión por subcuerda: 0,049* 0o 5' 39,27' ' =0 o 0 ' 16,62' ' • Deflexión por subcuerda adyacente al PT

Longitud de subcuerda: 175,035-170= 5,035 (m) Deflexión por subcuerda: 5,035*

0o 5' 39,27' ' ’= 0o 28' 28,22' '

8.1.1.2Curva No 3: curva espiral clotoide La curva No 3 tiene las siguientes características: VCH= 70 (Km/h) Rc = 270( m) e= 7,0% Δ ¿ 35o 30' 00' '

FACULTAD DE INGENIERIA

49 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

Parámetro mínimo de la clotoide (Amín): El parámetro mínimo corresponde al intervalo comprendido por la Inclinación relativa de la rampa de peralte mínima y máxima Amin 1= Amin 2=

√ √

Rc∗e∗a ∆s max Rc∗e∗a ∆s min

Donde: Rc= Radio de la clotoide (m) e = Peralte total (%) Δs= Rampa de peralte

Amin1 =

√

270∗7,0∗3,5 =109,669 ( m ) 0.55

Amin2 =

√

270∗7,0∗3,5 =137,477(m) 0.35

Longitud de empalme espiral (L e): Se calcula el intervalo de valores para escoger la longitud de empalme espiral Amin 1 L e 1= Rc

A Le 2= min2 Rc

Donde: A1,2= Parámetro mínimo de la clotoide Rc= Radio de la clotoide Le1 =

109,669 2 =45,546( m) 270 FACULTAD DE INGENIERIA

50 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA 2

Le2 =

137,477 =70(m) 270

Longitud de empalme espiral adoptado para el diseño: Le =60 ( m )

Angulo de deflexión (θe) θ e=

Le 2∗Rc

Donde: Le= Longitud de la espiral Rc= Radio de la clotoide θ e=

60 2∗270

θ e =0.111111111 ( rad )

Coordenadas en el punto EC del empalme espiral ubicado a una distancia L e desde el origen θ e2 θ e4 θ e6 θ e8 X e = Le∗ 1− + − + 10 216 9360 685440

(

)

Donde: Le= Longitud de la espiral (m) θe= Angulo de deflexión (rad) X e =59,926 ( m)

FACULTAD DE INGENIERIA

51 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

(

θ e θe θe θe Y e = Le∗ − + − 3 42 1320 75600

)

Donde: Le= Longitud de la espiral (m) θe= Angulo de deflexión (rad) Y e =2,220 ( m ) Disloque de la espiral (ΔR) (θ e )−1 cos ¿ ∆ R=Y e + R c∗¿ Ye= Coordenada de EC (m) Rc= Radio de la clotoide (m) θe= Angulo de deflexión (grados) (6 o 21' 58,31' ' )−1 cos ¿ ∆ R=2,220+ 270∗¿ ∆ R=0,555 ( m ) Deflexión del tramo circular (Δc) ∆c =∆−2∗θ e Donde: Δ= Deflexión en el PI (rad) θe= Angulo de deflexión (rad) ∆c =0,619591884−2∗0.111111111

∆c =0,397369662(rad ) FACULTAD DE INGENIERIA

52 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

Longitud del empalme circular Lc = ∆c∗Rc

Donde: Δ c= Deflexión del tramo circular (rad) R c= Radio de clotoide (m) Lc =0.13622∗270 Lc =107,290 (m) Coordenadas del arco circular X m= X e −Rc∗sin ( θ e ) ; en grados

X m=59,926−270∗sin ( 6o 21' 58,31' ' ) X m=29.988( m) Y m=Rc + ∆ R

Y m=270+ 0,555 Y m=270.555(m)

Tangente del sistema de empalme: T e =( R c + ∆ R )∗tan

( ∆2 )+ X

T e =( 270+0,555 )∗tan

(

35o 30' 00' ' + 29,988 2

)

T e =116,593( m)

Deflexión de la curva espiral clotoide: FACULTAD DE INGENIERIA

53 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

Coordenadas ( X i , Y i ) en un punto de la espiral ubicado a una distancia dada ( Li ¿ desde el origen:

θ=θ e∗(

Li ) Le

(

X i =Li∗ 1−

(

Y i =Li∗

θ2 θ4 θ6 θ8 + − + 10 216 9360 685440

θ θ θ θ − + − 3 42 1320 75600

)

L Deflexión de un punto de la espiral ubicado a una distancia (¿¿ i) ¿

desde el

origen y con coordenadas ( X i , Y i ):

∅=tan −1

Yi Xi

TABLA DE LAS DEMAS CURVAS

FACULTAD DE INGENIERIA

54 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

CARTERA DE RASANTE Y PERALTE DE LA CALZADA.

CARTERA DE RASANTE NOMBRE DEL PROYECTO: UBICACIÓN:

punt o A

abscisa K0+000 K0+010 K0+020 K0+030 K0+040 K0+050 K0+060 K0+070 K0+080 K0+090 K0+100 K0+110 K0+120 K0+130 K0+140 K0+150 K0+160 K0+170 K0+180 K0+190 K0+200 K0+210 K0+220 K0+230 K0+240 K0+250 K0+260

TRAMO DE VIA ARMENIA –PEREIRA VIA ARMENIA – PEREIRA

Longitud Longitud de pendient de la curva curva e vertical horizontal 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5

cota negra

cota roja

1481,20 1481,60 1481,90 1482,50 1483,30 1483,30 1483,70 1484,30 1484,40 1484,50 1484,60 1484,60 1484,65 1484,40 1484,20 1483,60 1484,20 1483,80 1483,85 1483,80 1483,60 1483,70 1483,80 1483,90 1483,70 1484,40 1485,80

1481,20 1481,45 1481,70 1481,95 1482,20 1482,45 1482,70 1482,95 1483,20 1483,45 1483,70 1483,95 1484,20 1484,45 1484,70 1484,95 1485,20 1485,45 1485,70 1485,95 1486,20 1486,45 1486,70 1486,95 1487,20 1487,45 1487,70

peralte IZQ

cota roja calzada

DER IZQ

OBSEVACIONES

DER

FACULTAD DE INGENIERIA

55 FACULTAD DE INGENIERIA

2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

175,091 metros

K0+270 K0+280 K0+290 K0+300 K0+310 K0+320 K0+330 K0+340 K0+350 K0+360 K0+370 K0+380 K0+390 K0+400 K0+410 K0+420 PC1 K0+429,95 K0+430 K0+440 K0+450 PCV1 K0+460 K0+470 K0+480 K0+490 K0+500 K0+510 K0+520 K0+530 PTV1 K0+540 K0+550 K0+560 K0+570 K0+580 K0+590 K0+600 PT1 K0+605,04 K0+615,042 K0+625,042 K0+635,042 K0+645,042 K0+655,042

80 metros

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

1486,20 1486,25 1486,15 1486,00 1486,40 1487,00 1487,70 1488,20 1488,20 1488,20 1488,20 1488,25 1488,30 1488,35 1487,85 1487,80 1488,10 1488,10 1488,50 1489,00 1489,70 1491,00 1492,35 1493,00 1493,80 1494,40 1495,70 1496,20 1497,20 1497,60 1497,70 1498,00 1498,40 1499,10 1499,40 1499,60 1499,80 1499,80 1500,30 1500,80 1501,30

1487,95 1488,20 1488,45 1488,70 1488,95 1489,20 1489,45 1489,70 1489,95 1490,20 1490,45 1490,70 1490,95 1491,20 1491,45 1491,70 1491,95 1491,95 1492,20 1492,45 1492,70 1492,97 1493,26 1493,59 1493,95 1494,34 1494,76 1495,22 1495,7 1496,2 1496,7 1497,2 1497,7 1498,2 1498,7 1498,95 1499,45 1499,95 1500,45 1500,95 1501,45

ALCANTARILLA

FACULTAD DE INGENIERIA

56 FACULTAD DE INGENIERIA

k0+675,042

k0+685,042 k0+695,042 k0+705,042 K0+715,042 K0+725,042 K0+735,042 K0+745,042 K0+755,042 K0+765,042 K0+775,042 K0+785,042 K0+795,042 K0+805,042 K0+815,042 K0+825,042 K0+835,042 PCV2 k0+840,000 K0+845,042 K0+855,042 K0+865,042 K0+875,042 K0+885,042 K0+895,042

k0+900,000 K0+905,042 K0+915,042 K0+925,042 K0+935,042 K0+945,042 PC2 K0+951,332 PTV2 K0+960 K0+970 K0+980 K0+990 K1 +000 K1+10 K1+20 K1+30 K1+40

5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

217,538 metros

K0+665,042

120 metros

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

1501,70 1502,20 1502,50 1503,00 1503,50 1503,80 1504,00 1503,70 1503,80 1504,00 1504,20 1504,50 1504,70 1504,90 1505,00 1505,20 1505,40 1505,60 1505,70 1505,80 1506,00 1507,00 1509,50 1512,00 1514,20 1514,30 1515,40 1516,20 1517,40 1518,20 1518,35 1518,50 1518,75 1518,90 1519,00 1519,15 1519,30 1519,40 1519,70 1519,85 1520,00

1501,95 1502,45 1502,95 1503,45 1503,95 1504,45 1504,95 1505,45 1505,95 1506,45 1506,95 1507,45 1507,95 1508,45 1508,95 1509,45 1509,95 1510,45 1510,7 1510,95 1511,41 1511,85 1512,25 1512,61 1512,95 1513,1 1513,25 1513,51 1513,75 1513,95 1514,11 1514,2 1514,3 1514,4 1514,5 1514,6 1514,7 1514,8 1514,9 1515 1515,1

ALCANTARILLA

FACULTAD DE INGENIERIA

57 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

K1+60 K1+70 K1+80 K1+90 K1+100 K1+110 K1+120 K1+130 K1+140 K1+150 K1+160

PT2

K1+168,87 K1+178,87 K1+188,87 K1+198,87

K1+208,87 K1+218,87 K1+228,87 K1+238,87 K1+248,87 K1+258,87 K1+268,87 K1+278,87 K1+288,87 K1+298,87 K1+308,87 K1+318,87 K1+328,87 K1+338,87 K1+348 K1+348,616 K1+350 K1+360 K1+370 K1+380 K1+390 K1+400 K1+408,616 K1+410 K1+420

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1520,00 1520,00 1520,00 1520,00 1520,00 1520,00 1520,00 1517,00 1517,30 1517,50 1517,10 1516,90 1516,70 1516,50 1516,30 1516,05 1513,90 1513,60 1513,30 1512,80 1512,70 1512,50 1512,30 1512,20 1512,05 1512,30 1512,90 1513,30 1513,60

227,29 metros

K1+50

1513,70 1513,70 1513,70 1513,70 1513,80 1513,80 1513,85 1514,00 1513,70 1513,80 1513,80 1513,90

1515,2 1515,3 1515,4 1515,5 1515,6 1515,7 1515,8 1515,9 1516 1516,1 1516,2 1516,3 1516,39 1516,49 1516,59 1516,69 1516,79 1516,89 1516,99 1517,09 1517,19 1517,29 1517,39 1517,49 1517,59 1517,69 1517,79 1517,89 1517,99 1518,09 1518,18 1518,19 1518,2 1518,3 1518,4 1518,5 1518,6 1518,7 1518,79 1518,8 1518,9 FACULTAD DE INGENIERIA

58 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA 1516,10 1516,30 1516,70 1517,20 1517,70 1518,80 1520,00 1520,20 1520,30 1520,35 1520,60 1521,00 1521,30 1521,40 1521,70 1521,90 1522,20 1522,50 1522,80 1523,20 1523,50 1523,70 1524,00 1524,00 1524,00 1524,00 1524,00 1523,50 1522,50 1521,00 1516,30 1511,00 1510,00 1510,00 1511,00 1519,00 1521,00 1525,70 1526,00 1526,00 1526,10

1519 1519,1 1519,2 1519,3 1519,4 1519,5 1519,6 1519,7 1519,8 1519,86 1519,9 1520 1520,1 1520,2 1520,3 1520,4 1520,46 1520,56 1520,66 1520,76 1520,86 1520,96 1521,06 1521,16 1521,26 1521,36 1521,46 1521,56 1521,66 1521,76 1521,86 1521,96 1522,06 1522,16 1522,26 1522,36 1522,46 1522,56 1522,66 1522,74 1522,8

PUENTE

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

324,352 metros

K1+430 K1+440 K1+450 K1+460 K1+470 K1+480 K1+490 K1+500 K1+510 K1+515,906 K1+520 K1+530 K1+540 K1+550 K1+560 K1+570 K1+575,906 k1+585,906 k1+595,906 k1+605,906 k1+615,906 k1+625,906 k1+635,906 k1+645,906 k1+655,906 k1+665,906 k1+675,906 k1+685,906 k1+695,906 k1+705,906 k1+715,906 k1+725,906 k1+735,906 k1+745,906 k1+755,906 k1+765,906 k1+775,906 k1+785,906 k1+795,906 k1+804,136 k1+810

FACULTAD DE INGENIERIA

59 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

k1+980 k1+990

PTV3 k2+000 k2+010 k2+020 k2+030 k2+040 k2+050 k2+060 k2+070 k2+080 k2+090 k2+100 k2+110 k2+120 k2+128,488 k2+138,488 k2+148,488 k2+158,488 k2+168,488 k2+178,488 k2+188,488 k2+198,488 k2+208,488 k2+218,488

1 1 1 1 1 1 1 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5

1526,20 1526,40 1526,50 1526,80 1526,50 1526,30 1526,00 1522,00

160 metros

k1+820 k1+830 PCV3 k1+840 k1+850 k1+860 k1+870 PIV3 k1+880 k1+890 k1+900 k1+910 k1+920 k1+930 k1+940 k1+950 k1+960 k1+970

1521,70 1521,30 1520,00 1520,30 1519,00 1516,00 1516,50 1520,10

1520,30 1520,40 1520,60 1520,40 1520,00 1520,30 1520,10 1520,10 1520,30 1520,35 1520,30 1520,20 1519,90 1519,60 1519,30 1518,90 1518,50 1518,10 1517,30 1516,30 1515,70 1514,40 1513,80 1512,90 1512,20

1522,9 1523 1523,1 1523,14 1523,08 1522,89 1522,6 1522,34 1521,94 1521,54 1521,13 1520,71 1520,28 1519,83 1519,39 1518,93 1518,46 1517,98 1517,5 1517 1516,5 1516 1515,5 1515 1514,5 1514 1513,5 1513 1512,5 1512 1511,5 1511,08 1510,58 1510,08 1509,58 1509,08 1508,58 1508,08 1507,58 1507,08 1506,58 FACULTAD DE INGENIERIA

60 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

k2+238,488 k2+248,488 k2+258,488 k2+268,488 k2+278,488 k2+288,488 k2+298,488 k2+308,488

k2+318,488 PCV4 k2+320 k2+322,117 k2+330 k2+340 k2+350 PIV4 k2+360 k2+370 k2+380 k2+390 PTV4 k2+400 k2+410 k2+420 k2+430 k2+440 k2+450 k2+460 k2+470 k2+480 k2+490 k2+500 k2+510 k2+520 k2+530 k2+540 k2+550 k2+560 k2+570 k2+580 k2+590 k2+600 k2+610

-5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5

1510,70 1509,90 1509,30 1508,40 1508,10 1507,70 1507,20 1506,80 1506,30 1506,00 1505,95 1505,90 1506,00

80 metros

k2+228,488

1506,00 1505,80 1505,70 1505,55 1505,00 1504,50 1504,10 1502,00 1499,80 1499,90 1497,30 1495,00 1490,00 1485,00 1483,60 1483,10 1482,70 1482,10 1481,80 1481,20 1480,80 1480,20 1477,00 1478,00 1480,00 1481,90 1483,80 1483,90

1506,08 1505,58 1505,08 1504,58 1504,08 1503,58 1503,08 1502,58 1502,08 1501,58 1501,5 1501,39 1501,02 1500,58 1500,17 1499,8 1499,47 1499,18 1498,92 1498,7 1498,5 1498,3 1498,1 1497,9 1497,7 1497,5 1497,3 1497,1 1496,9 1496,7 1496,5 1496,3 1496,1 1495,9 1495,7 1495,5 1495,3 1495,1 1494,9 1494,7 1494,5 FACULTAD DE INGENIERIA

61 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

k2+620 k2+630 k2+640 k2+650 k2+660 k2+670 k2+680 k2+690 k2+700 k2+706,404 k2+716,404 k2+726,404 k2+736,404 k2+746,404 k2+756,404 k2+766,404 k2+776,404 k2+786,404 k2+796,404 k2+806,404 k2+816,404 k2+824,404

-2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5

1494,3 1485,10 1494,1 1486,00 1493,9 1486,80 1493,7 1487,30 1493,5 1488,00 1493,3 1488,20 1493,1 1489,00 1492,9 1489,30 1492,7 1489,80 1492,57 1490,30 1492,37 1490,90 1492,17 1491,30 1491,97 1492,00 1491,77 1492,90 1491,57 1493,80 1491,37 1493,70 1491,17 1493,80 1490,97 1494,10 1490,77 1494,6 1490,57 1494,9 1490,37 1495,3 1490,21 1484,20

8.2 DISEÑO VERTICAL Se determinó una pendiente máxima del 6%, de acuerdo a la tabla N°15

cual relaciona el tipo de vía y la velocidad de diseño con respecto a la clasificación de la vía, en nuestro caso una vía de primer orden. También se estableció una longitud mínima de tangente vertical de 195 m. tomada de la tabla N°16

que me

relaciona la velocidad especifica de la tangente vertical y su respectiva longitud mínima de la tangente vertical. 8.1 CURVAS VERTICALES FACULTAD DE INGENIERIA

62 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

8.1.1 PRIMERA CURVA VERTICAL: La primera curva de diseño vertical es clasificada como una curva cóncava, de acuerdo a lo establecido por el manual de diseño de carreteras del 2008 y su respectivo diseño es el siguiente: •

Pendiente de entrada (s1): m = 2,5%

•

Pendiente de salida (s2): n = 5%

•

Diferencia algebraica entre las pendientes (i): i = |-2.5|

•

Parámetro mínimo para la curva vertical cóncava(K): De acuerdo a la tabla N°16, el valor correspondiente de K para una curva cóncava es : 23

•

Longitud minina según el criterio de drenaje:

Lmin=A∗Kmin

A=diferencia de pendientes

Kmin=constante minima A=∣−2,5∣

Kmin=23

Lmin=2,5∗23 Lmin=57,5 m. •

Longitud mínima según el criterio de operación: de acuerdo a la tabla N°16, el valor correspondiente a la longitud minina de operación es: 42 m.

•

Longitud máxima según el criterio de drenaje:

Lmax=A∗Kmax

La AASHTO -2004 considera que un valor de A IGUAL A 0,6% en un

Kmax=

30 =5O 06

tramo de curva a 30m provee el adecuado drenaje en sector más plano de la curva

FACULTAD DE INGENIERIA

63 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

Lmax=2,5∗50=125m

• Longitud adoptada : la longitud adoptada a criterio de los diseñadores de acuerdo al rango de longitudes halladas anteriormente es de: 80 m • Externa: ordenada vertical desde el PIV hasta la curva dada por: E=

A∗L 800

• Corrección de la curva vertical: ordenada vertical en cualquier punto , se calculo mediante la siguiente expresión: 2

X ∗A 200∗L DISEÑO VERTICAL CARTERA DE RASANTE CURVA CONCAVA N°1

NOMBRE: ELEMENTO pendientes Punto

Abscisa

PCV

K0+460 K0+470 K0+480 K0+490 K0+500 K0+510 K0+520 K0+530 K0+540

PIV

PTV Grafica

entrada

2,50%

salida

Longitud de la curva

40 metros

Ordenada vertical 0 0,016 0,063 0,141 0,250 0,141 0,063 0,016 0

Cota

alineamiento

Rasante

1492,70 1492,95 1493,20 1493,45 1493,70 1494,20 1494,70 1495,20 1495,70

1492,700 1492,966 1493,263 1493,591 1493,950 1494,341 1494,763 1495,216 1495,700

curva N° 1 diseño vertical

8.1.2SEGUNDA CURVA VERTICAL:

FACULTAD DE INGENIERIA

64 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

La segunda curva del diseño vertical es clasificada como una curva convexa, de acuerdo a lo establecido por el manual de diseño de carreteras del 2008 y su respectivo diseño es el siguiente: •

Pendiente de entrada (s1): m = 5%

•

Pendiente de salida (s2): n = 1%

•

Diferencia algebraica entre las pendientes (i): i = |4|

•

Parámetro mínimo para la curva vertical cóncava(K): De acuerdo a la tabla N°16, el valor correspondiente de K para una curva cóncava es : 17

•

Longitud minina según el criterio de drenaje:

Lmin=A∗Kmin

A=diferencia de pendientes Kmin=¿ Constante minina

A=∣4∣

Kmin=17

Lmin=4∗17

Lmin=68 m. •

Longitud mínima según el criterio de operación: de acuerdo a la tabla N°16, el valor correspondiente a la longitud minina de operación es: 42 m.

•

Longitud máxima según el criterio de drenaje:

Lmax=A∗Kmax

La AASHTO -2004 considera que un valor de A IGUAL A 0,6% en un

Kmax=

30 =5O 06

tramo de curva a 30m provee el adecuado drenaje en sector más plano de la curva

Lmax=4∗50=200m • Longitud adoptada : la longitud adoptada a criterio de los diseñadores de acuerdo al rango de longitudes halladas anteriormente es de: 120 m FACULTAD DE INGENIERIA

65 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

• Externa: ordenada vertical desde el PIV hasta la curva dada por: E=

A∗L 800

• Corrección de la curva vertical: ordenada vertical en cualquier punto , se calculo mediante la siguiente expresión: X 2∗A Y= 200∗L DISEÑO VERTICAL CARTERA DE RASANTE CURVA CONVEXA N°2 pendientes Punto

Abscisa

PCV

K0+840 K0+850 K0+860 K0+870 K0+880 K0+890 K0+900 K0+910 K0+920 K0+930 K0+940 K0+950 K0+960

PIV

PTV

Grafica

entrada

salida

Longitud de la curva

120 metros

NOMBRE: ELEMENTO

Ordenada vertical 0,000 0,017 0,067 0,150 0,267 0,417 0,600 0,417 0,267 0,150 0,067 0,017 0,000

Cota

alineamiento

Rasante

1510,70 1511,20 1511,70 1512,20 1512,70 1513,20 1513,70 1513,80 1513,90 1514,00 1514,10 1514,20 1514,30

1510,7 1511,2 1511,6 1512,1 1512,4 1512,8 1513,1 1513,4 1513,6 1513,9 1514,0 1514,2 1514,3

curva N° 2 diseño vertical

8.1.3 TERCERA CURVA VERTICAL: FACULTAD DE INGENIERIA

66 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

La tercera curva del diseño vertical es clasificada como una curva convexa asimétrica, de acuerdo a lo establecido por el manual de diseño de carreteras del 2008. Es necesario la construcción de la curva convexa asimétrica debido a las condiciones topográficas de terreno y a la presencia de una obra de ingeniera ( puente) esta decisión fue tomada teniendo en cuanta la seguridad y la comodidad de los conductores que transitaran por esta vía y

su respectivo diseño es el

siguiente: •

Pendiente de entrada (s1): m = 1%

•

Pendiente de salida (s2): n = -5%

•

Diferencia algebraica entre las pendientes (i): i = |6|

•

Parámetro mínimo para la curva vertical cóncava(K): De acuerdo a la tabla N°16, el valor correspondiente de K para una curva cóncava es : 17

•

Longitud minina según el criterio de drenaje:

Lmin=A∗Kmin

A=diferencia de pendientes Kmin=¿ Constante minina

A=∣6∣

Kmin=17

Lmin=6∗17

Lmin=102 m. •

Longitud mínima según el criterio de operación: de acuerdo a la tabla N°16, el valor correspondiente a la longitud minina de operación es: 42 m.

•

Longitud máxima según el criterio de drenaje:

Lmax=A∗Kmax FACULTAD DE INGENIERIA

67 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA La AASHTO -2004 considera que un valor de A IGUAL A 0,6% en un

Kmax=

tramo de curva a 30m provee el adecuado drenaje en sector más

30 =5O 06

plano de la curva

Lmax=6∗50=300m • Longitud adoptada : la longitud adoptada a criterio de los diseñadores de acuerdo al rango de longitudes halladas anteriormente es de: 160 m

• Externa: ordenada vertical desde el PIV hasta la curva dada por: E=

A∗L1∗L2 200∗( L1+ L2)

corrección de la curva vertical: ordenada vertical en cualquier punto , se calculo mediante la siguiente expresión: X1 L1

( )

Y1=E∗

Grafica

X2 L2

( )

Y2= E∗

curva N° 3 diseño vertical

FACULTAD DE INGENIERIA

68 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

DISEÑO VERTICAL CARTERA DE RASANTE CURVA CONVEXA N°3 Pendientes

Punto

Abscisa

PCV

K1+840 K1+850 K1+860 K1+870 K1+880 K1+890 K1+900 K1+910 K1+920 K1+930 K1+940 K1+950 K1+960 K1+970 K1+980 K1+990 K2+000

PIV

PTV

entrada

salida

-5,0%

Longitud de la curva

160 metros

NOMBRE: ELEMENTO

Cota

Ordenada alineamiento Rasante vertical 0,0000 1523,10 1523,1 0,0563 1523,20 1523,1 0,2250 1523,30 1523,1 0,5063 1523,40 1522,9 0,9000 1523,50 1522,6 0,6612 1523,00 1522,3 0,5556 1522,50 1521,9 0,4592 1522,00 1521,5 0,3719 1521,50 1521,1 0,2939 1521,00 1520,7 0,2250 1520,50 1520,3 0,1653 1520,00 1519,8 1519,50 1519,4 0,1148 1518,9 0,0735 1519,00 1518,5 0,0413 1518,50 1518,0 0,01836735 1518,00 1517,5 0,0046 1517,50

8.1.4 CUARTEA CURVA VERTICAL: La cuarta curva del diseño vertical, es clasificada como una curva cóncava simétrica, de acuerdo a lo establecido por el manual de diseño de carreteras del 2008. Su respectivo diseño es el siguiente: •

Pendiente de entrada (s1): m = -5%

•

Pendiente de salida (s2): n = -2%

•

Diferencia algebraica entre las pendientes (i): i = |-3| FACULTAD DE INGENIERIA

69 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

•

Parámetro mínimo para la curva vertical cóncava(K): De acuerdo a la tabla N°16, el valor correspondiente de K para una curva cóncava es : 23

•

Longitud minina según el criterio de drenaje:

Lmin=A∗Kmin

A=diferencia de pendientes

Kmin=¿ Constante minina A=∣−3∣

Kmin=23

Lmin=3∗23 Lmin=69 m. •

Longitud mínima según el criterio de operación: de acuerdo a la tabla N°16, el valor correspondiente a la longitud minina de operación es: 42 m.

•

Longitud máxima según el criterio de drenaje:

Lmax=A∗Kmax

La AASHTO -2004 considera que un valor de A IGUAL A 0,6% en un

Kmax=

30 =5O 06

tramo de curva a 30m provee el adecuado drenaje en sector más plano de la curva

Lmax=3∗50=150m

• Longitud adoptada : la longitud adoptada a criterio de los diseñadores de acuerdo al rango de longitudes halladas anteriormente es de: 80 m

• Externa: ordenada vertical desde el PIV hasta la curva dada por: E=

A∗L1∗L2 200∗( L1+ L2)

Corrección de la curva vertical: ordenada vertical en cualquier punto, se calculo mediante la siguiente expresión:

FACULTAD DE INGENIERIA

70 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

X1 L1

( )

Y1=E∗

Abscisa

PCV

k2+320 k2+330 k2+340 k2+350 K2+360 k2+370 k2+380 k2+390 k2+400

Grafica

pendientes entrada salida

-5%

Longitud de la curva

80metros

Punto

PTV

DISEÑO VERTICAL CARTERA DE RASANTE CURVA CONCAVA N°4

NOMBRE: ELEMENTO

PIV

X2 L2

( )

Y2= E∗

-2,0%

Ordenada vertical 0,000 0,019 0,075 0,169 0,300 0,169 0,075 0,019 0,000

Cota alineamiento 1501,50 1501,00 1500,50 1500,00 1499,50 1499,30 1499,10 1498,90 1498,70

Cota Rasante 1501,5 1501,0 1500,6 1500,2 1499,8 1499,5 1499,2 1498,9 1498,7

curva N° 4 diseño vertical

8.3 CARTERA DE CHAFLANES

NOMBRE DEL PROYECTO: UBICACIÓN:

punto A

abscisa K0+000 K0+010 K0+020 K0+030 K0+040 K0+050 K0+060 K0+070

pendiente 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5

CARTERA DE RASANTE TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA ARMENIA PERERIA

Longitud de la cota negra curva vertical 1481,20 1481,60 1481,90 1482,50 1483,30 1483,30 1483,70 1484,30

Chaflanes

cota roja Izquierdo

OBSEVACIONES

centro Derecho

1481,20 1481,45 1481,70 1481,95 1482,20 1482,45 1482,70 1482,95 FACULTAD DE INGENIERIA

71 FACULTAD DE INGENIERIA

K0+080 K0+090 K0+100 K0+110 K0+120 K0+130 K0+140 K0+150 K0+160 K0+170 K0+180 K0+190 K0+200 K0+210 K0+220 K0+230 K0+240 K0+250 K0+260 K0+270 K0+280 K0+290 K0+300 K0+310 K0+320 K0+330 K0+340 K0+350 K0+360 K0+370 K0+380 K0+390 K0+400 K0+410 K0+420 PC1 K0+429,951 K0+430 K0+440 K0+450 PCV1 K0+460 K0+470

2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

1484,40 1484,50 1484,60 1484,60 1484,65 1484,40 1484,20 1483,60 1484,20 1483,80 1483,85 1483,80 1483,60 1483,70 1483,80 1483,90 1483,70 1484,40 1485,80 1486,20 1486,25 1486,15 1486,00 1486,40 1487,00 1487,70 1488,20 1488,20 1488,20 1488,20 1488,25 1488,30 1488,35 1487,85 1487,80 1488,10 1488,10 1488,50 1489,00 1489,70 1491,00

1483,20 1483,45 1483,70 1483,95 1484,20 1484,45 1484,70 1484,95 1485,20 1485,45 1485,70 1485,95 1486,20 1486,45 1486,70 1486,95 1487,20 1487,45 1487,70 1487,95 1488,20 1488,45 1488,70 1488,95 1489,20 1489,45 1489,70 1489,95 1490,20 1490,45 1490,70 1490,95 1491,20 1491,45 1491,70 1491,95 1491,95 1492,20 1492,45 1492,70 1492,97 FACULTAD DE INGENIERIA

72 FACULTAD DE INGENIERIA

2,5 2,5 2,5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

120 metros

K0+480 K0+490 K0+500 K0+510 K0+520 K0+530 PTV1 K0+540 K0+550 K0+560 K0+570 K0+580 K0+590 K0+600 PT1 K0+605,042 K0+615,042 K0+625,042 K0+635,042 K0+645,042 K0+655,042 K0+665,042 k0+675,042 k0+685,042 k0+695,042 k0+705,042 K0+715,042 K0+725,042 K0+735,042 K0+745,042 K0+755,042 K0+765,042 K0+775,042 K0+785,042 K0+795,042 K0+805,042 K0+815,042 K0+825,042 K0+835,042 PCV2 k0+840,000 K0+845,042 K0+855,042 K0+865,042

metros

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

1492,35 1493,00 1493,80 1494,40 1495,70 1496,20 1497,20 1497,60 1497,70 1498,00 1498,40 1499,10 1499,40 1499,60 1499,80 1499,80 1500,30 1500,80 1501,30 1501,70 1502,20 1502,50 1503,00 1503,50 1503,80 1504,00 1503,70 1503,80 1504,00 1504,20 1504,50 1504,70 1504,90 1505,00 1505,20 1505,40 1505,60 1505,70 1505,80 1506,00 1507,00

1493,26 1493,59 1493,95 1494,34 1494,76 1495,22 1495,70 1496,20 1496,70 1497,20 1497,70 1498,20 1498,70 1498,95 1499,45 1499,95 1500,45 1500,95 1501,45 1501,95 1502,45 1502,95 1503,45 1503,95 1504,45 1504,95 1505,45 1505,95 1506,45 1506,95 1507,45 1507,95 1508,45 1508,95 1509,45 1509,95 1510,45 1510,70 1510,95 1511,41 1511,85

ALCANTARILLA

FACULTAD DE INGENIERIA

73 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

K0+875,042 K0+885,042 K0+895,042 PI k0+900,000 K0+905,042 K0+915,042 K0+925,042 K0+935,042 K0+945,042 PC2 K0+951,332 PTV2 K0+960 K0+970 K0+980 K0+990 K1 +000 K1+10 K1+20 K1+30 K1+40 K1+50 K1+60 K1+70 K1+80 K1+90 K1+100 K1+110 K1+120 K1+130 K1+140 K1+150 K1+160 PT2 K1+168,87 K1+178,87 K1+188,87 K1+198,87 K1+208,87 K1+218,87 K1+228,87 K1+238,87 K1+248,87 K1+258,87

5 5 5 5 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1509,50 1512,00 1514,20 1514,30 1515,40 1516,20 1517,40 1518,20 1518,35 1518,50 1518,75 1518,90 1519,00 1519,15 1519,30 1519,40 1519,70 1519,85 1520,00 1520,00 1520,00 1520,00 1520,00 1520,00 1520,00 1520,00 1517,00 1517,30 1517,50 1517,10 1516,90 1516,70 1516,50 1516,30 1516,05 1513,90 1513,60 1513,30 1512,80 1512,70 1512,50

1512,25 1512,61 1512,95 1513,10 1513,25 1513,51 1513,75 1513,95 1514,11 1514,20 1514,30 1514,40 1514,50 1514,60 1514,70 1514,80 1514,90 1515,00 1515,10 1515,20 1515,30 1515,40 1515,50 1515,60 1515,70 1515,80 1515,90 1516,00 1516,10 1516,20 1516,30 1516,39 1516,49 1516,59 1516,69 1516,79 1516,89 1516,99 1517,09 1517,19 1517,29

ALCANTARILLA

FACULTAD DE INGENIERIA

74 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

K1+268,87 K1+278,87 K1+288,87 K1+298,87 K1+308,87 K1+318,87 K1+328,87 K1+338,87 K1+348 K1+348,616 K1+350 K1+360 K1+370 K1+380 K1+390 K1+400 K1+408,616 K1+410 K1+420 K1+430 K1+440 K1+450 K1+460 K1+470 K1+480 K1+490 K1+500 K1+510 K1+515,906 K1+520 K1+530 K1+540 K1+550 K1+560 K1+570 K1+575,906 k1+585,906 k1+595,906 k1+605,906 k1+615,906 k1+625,906

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1512,30 1512,20 1512,05 1512,30 1512,90 1513,30 1513,60 1513,70 1513,70 1513,70 1513,70 1513,80 1513,80 1513,85 1514,00 1513,70 1513,80 1513,80 1513,90 1516,10 1516,30 1516,70 1517,20 1517,70 1518,80 1520,00 1520,20 1520,30 1520,35 1520,60 1521,00 1521,30 1521,40 1521,70 1521,90 1522,20

1517,39 1517,49 1517,59 1517,69 1517,79 1517,89 1517,99 1518,09 1518,18 1518,19 1518,20 1518,30 1518,40 1518,50 1518,60 1518,70 1518,79 1518,80 1518,90 1519,00 1519,10 1519,20 1519,30 1519,40 1519,50 1519,60 1519,70 1519,80 1519,86 1519,90 1520,00 1520,10 1520,20 1520,30 1520,40 1520,46 1520,56 1520,66 1520,76 1520,86 1520,96

1522,50 1522,80 1523,20 1523,50 1523,70

FACULTAD DE INGENIERIA

75 FACULTAD DE INGENIERIA

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5

1521,06 1521,16 1521,26 1521,36 1521,46 1521,56 1521,66 1521,76 1521,86 1521,96 1522,06 1522,16 1522,26 1522,36 1522,46 1522,56 1522,66 1522,74 1522,80 1522,90 1523,00 1523,10 1523,14 1523,08 1522,89 1522,60 1522,34 1521,94 1521,54 1521,13 1520,71 1520,28 1519,83 1519,39 1518,93 1518,46 1517,98 1517,50 1517,00 1516,50 1516,00

1524,00 1524,00 1524,00 1524,00 1524,00 1523,50 1522,50 1521,00 1516,30 1511,00 1510,00 1510,00 1511,00

160 metros

k1+635,906 k1+645,906 k1+655,906 k1+665,906 k1+675,906 k1+685,906 k1+695,906 k1+705,906 k1+715,906 k1+725,906 k1+735,906 k1+745,906 k1+755,906 k1+765,906 k1+775,906 k1+785,906 k1+795,906 k1+804,136 k1+810 k1+820 k1+830 PCV3 k1+840 k1+850 k1+860 k1+870 PIV3 k1+880 k1+890 k1+900 k1+910 k1+920 k1+930 k1+940 k1+950 k1+960 k1+970 k1+980 k1+990 PTV3 k2+000 k2+010 k2+020 k2+030

1519,00 1521,00 1525,70 1526,00 1526,00 1526,10 1526,20 1526,40 1526,50 1526,80 1526,50 1526,30 1526,00 1522,00 1521,70 1521,30 1520,00 1520,30 1519,00 1516,00 1516,50 1520,10 1520,30 1520,40

1520,60 1520,40 1520,00 1520,30

PUENTE

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

ALCANTARILLA FACULTAD DE INGENIERIA

76 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

-5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5

1515,50 1515,00 1514,50 1514,00 1513,50 1513,00 1512,50 1512,00 1511,50 1511,08 1510,58 1510,08 1509,58 1509,08 1508,58 1508,08 1507,58 1507,08 1506,58 1506,08 1505,58 1505,08 1504,58 1504,08 1503,58 1503,08 1502,58 1502,08 1501,58 1501,50 1501,39 1501,02 1500,58 1500,17 1499,80 1499,47 1499,18 1498,92 1498,70 1498,50 1498,30

1520,10 1520,10 1520,30 1520,35 1520,30 1520,20 1519,90 1519,60 1519,30 1518,90 1518,50 1518,10 1517,30

80 metros

k2+040 k2+050 k2+060 k2+070 k2+080 k2+090 k2+100 k2+110 k2+120 k2+128,488 k2+138,488 k2+148,488 k2+158,488 k2+168,488 k2+178,488 k2+188,488 k2+198,488 k2+208,488 k2+218,488 k2+228,488 k2+238,488 k2+248,488 k2+258,488 k2+268,488 k2+278,488 k2+288,488 k2+298,488 k2+308,488 k2+318,488 PCV4 k2+320 k2+322,117 k2+330 k2+340 k2+350 PIV4 k2+360 k2+370 k2+380 k2+390 PTV4 k2+400 k2+410 k2+420

1516,30 1515,70 1514,40 1513,80 1512,90 1512,20 1510,70 1509,90 1509,30 1508,40 1508,10 1507,70 1507,20 1506,80 1506,30 1506,00 1505,95 1505,90 1506,00 1506,00 1505,80 1505,70 1505,55 1505,00 1504,50 1504,10 1502,00 1499,80

ALCANTARILLA

FACULTAD DE INGENIERIA

77 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

-2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5 -2,5

1498,10 1497,90 1497,70 1497,50 1497,30 1497,10 1496,90 1496,70 1496,50 1496,30 1496,10 1495,90 1495,70 1495,50 1495,30 1495,10 1494,90 1494,70 1494,50 1494,30 1494,10 1493,90 1493,70 1493,50 1493,30 1493,10 1492,90 1492,70 1492,57 1492,37 1492,17 1491,97 1491,77 1491,57 1491,37 1491,17 1490,97 1490,77 1490,57 1490,37 1490,21

1499,90 1497,30 1495,00 1490,00 1485,00 1483,60 1483,10 1482,70 1482,10 1481,80 1481,20 1480,80 1480,20 1477,00 1478,00 1480,00 1481,90 1483,80 1483,90 1484,20 1485,10 1486,00 1486,80 1487,30 1488,00 1488,20 1489,00 1489,30 1489,80 1490,30 1490,90 1491,30 1492,00 1492,90 1493,80 1493,70 1493,80 1494,10 1494,60 1494,90 1495,30

PUENTE

k2+430 k2+440 k2+450 k2+460 k2+470 k2+480 k2+490 k2+500 k2+510 k2+520 k2+530 k2+540 k2+550 k2+560 k2+570 k2+580 k2+590 k2+600 k2+610 k2+620 k2+630 k2+640 k2+650 k2+660 k2+670 k2+680 k2+690 k2+700 k2+706,404 k2+716,404 k2+726,404 k2+736,404 k2+746,404 k2+756,404 k2+766,404 k2+776,404 k2+786,404 k2+796,404 k2+806,404 k2+816,404 k2+824,404

FACULTAD DE INGENIERIA

78 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

FACULTAD DE INGENIERIA

79 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

8.4 Calculo del caudal de diseño La estación meteorológica CRQ registró las siguientes precipitaciones para los días especificados anteriormente:

Precipitación (mm) año

mes

día

5 (min)

2003

Marzo

12,8

2003

15 (min) 30 (min) 45 (min) 60 (min) 27,7

41,3

51,7

Abril 21 9,4 13,8 16,9 29,7 Cuadro N°1. Precipitación estación meteorológica CRQ

58,3 19,6

Con los datos de precipitación registrados en la Estación meteorológica CRQ se calcula la intensidad de las lluvias teniendo como resultados los siguientes:

año 2003 2003

mes Marzo Abril

Intensidades históricas (mm/h) día 5 (min) 15 (min) 30 (min) 45 (min) 23 153,6 110,8 82,6 68,9 21 112,8 55,2 33,8 39,6 Cuadro N°2. Intensidad de la precipitación.

60 (min) 58,3 19,6

El periodo de retorno para el diseño de las obras hidráulicas de la vía se tiene de 10 años, según lo especificado en la Norma RAS 2000, ya que el área tributaria se encuentra entre 2- 10 ha. Con los datos de intensidades y el periodo de retorno se obtiene la grafica IDF donde se calcula la intensidad y se reemplaza en la ecuación expresada en la Norma RAS 2000 Q=(C∗i∗A)/360 Q=1.5903

m3 s

( )

Donde: FACULTAD DE INGENIERIA

80 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

C= coeficiente de cobertura, para el diseño de obras hidráulicas en concreto se tiene un coeficiente de 0.70 i= intensidad media de la precipitación (160.65 mm/h) A= Área de la cuenca este valor se obtiene a partir de la delimitación de la cuenca según las características topográficas y área de aferencia de la misma (A= 5.091 Km2). De acuerdo al análisis del régimen de caudales, se tiene que las precipitaciones tienen un comportamiento bimodal, con dos periodos de caudales altos que se presentan entre los meses de marzo y mayo y el segundo entre los meses de octubre y diciembre, los afluentes de esta cuenca son torrentes de montaña, con bajo caudal, en época seca y alta peligrosidad en tiempo de lluvias, que se comprueba por las evidentes crecidas en los meses anteriormente mencionados.

FACULTAD DE INGENIERIA

81 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

5.7.1. Descripción y dimensionamiento de las estructuras hidráulicas

Berma cuneta: Para el drenaje de las aguas lluvias no se tiene un diseño de cuneta puesto que la berma está diseñada para conducir estas aguas hasta las alcantarillas ayudadas por un bordillo ubicado en la parte lateral de la berma, este diseño se utiliza para dar mayor seguridad a los usuarios de la vía. Las dimensiones de la berma es de 1.5 (m) de ancho, la altura del bordillo es de 30 (cm) con un ancho de 15 (cm). Alcantarillas: Este es un sistema de drenaje transversal que permite la evacuación de las aguas de escorrentía y las aguas entregadas por la berma cuneta. Para este vía se diseñó alcantarillas simples de acuerdo a los parámetros establecidos por la Norma RAS 2000 (Titulo D) y según los caudales estudiados en la zona. Las dimensiones de la alcantarilla simple son: Poceta Área transversal: 1 (m2) Volumen: 2.5 (m3) Muro cabezal Área transversal: 2.5 (m2) Tubería: Diámetro: 60 (cm)

FACULTAD DE INGENIERIA

82 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

Longitud de tubería: ancho de calzada más la longitud de la berma y sobreancho en algunos casos.

Imagen N°1. Diseño en planta de la alcantarilla

Imagen N°2. Diseño en perfil de la alcantarilla

El diseño de la alcantarilla con descole se hace con el fin de reducir la velocidad del agua a la salida del drenaje y evitar alterar los cauces naturales y las aletas a la salida del drenaje se diseñan para proporcionar mayor estabilidad a los taludes de la vía.

FACULTAD DE INGENIERIA

83 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

8.5 DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE LA CARPETA ASFALTICA El pavimento tiene por objetivo dotar al camino de un sistema estructuralmente resistente a las solicitaciones que impone el tránsito, proporcionando una superficie que permita una circulación cómoda y segura a la velocidad especificada, bajo las variadas condiciones climáticas y por un periodo determinado. Diseñar consiste en determinar los tipos y espesores de las capas que resultan más económicas para lograr los propósitos enunciados. Las cargas que impone el tránsito son traspasadas por el pavimento hacia la subrasante mediante mecanismos que dependen de las características de los materiales que conforman las diferentes capas; dependiendo de la mecánica por la cual esas cargas alcanzan la subrasante, los pavimentos se clasifican en flexibles y rígidos Para el diseño de la estructura asfáltica del tramo de vía armenia- Pereira fue necesario realizar unos estudios previos de suelo y de transito los cuales son necesarios para el diseño y la determinación de tipo de capa asfáltica ya que por diferentes propiedades podemos concluir que nuestro diseño se realizara con una pavimento flexible. • DATOS NECESARIOS PARA DISÑO • Confiabilidad: 85% • Desviación estándar: 0,49

• Ejes 8.2Ton =13289461,03 ejes equivalentes de 8.2 ton • Modulo resiliente Sub-base = 15000 (Psi) • Modulo resiliente base = 27000 (Psi) • Mr sub rasante = 998 Kg/cm2 = 14194,952 (Psi) • E Mezcla asfáltica = 2900 (kg/cm2) = 412476,93 (Psi) • ∆ PSI = 4.5 – 2.0 FACULTAD DE INGENIERIA

84 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

Coeficiente estructural de capa a1: 0,43

FACULTAD DE INGENIERIA

85 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

Coeficiente estructural a2: 0,13

Coeficiente estructural a3: 0,11

FACULTAD DE INGENIERIA

86 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

•

Cálculo del número estructural

ai: Coeficiente estructural de la capa i, dependiendo de su modulo. D1,D2,D3 : Espesores de la capa asfáltica, base y sub-base respectivamente m2,m3 : coeficientes de drenaje para capas no estabilizadas, dependiendo del tiempo requerido para drenar y del tiempo en que la humedad se encuentre en niveles cercanos de saturación.

Calculo de los SN1, SN2, SN3 Para el obtener de los SN, fue necesario de la ayuda un software, que a partir de los cálculos anteriores por medio de monogramas, nos da un resultado teniendo en cuenta: la capacidad de servicio inicial , la capacidad de servicio a futuro , la confiabilidad , la desviación estándar, el modulo de resilencia, y w18. El software es conocido como ECUACION AASHTO93.y permite el calculo de los SN o a su defecto el w18

FACULTAD DE INGENIERIA

87 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

Ejemplo del software para el calculo de los SN

Los resultados obtenidos por el software son: SN1:=2,99 SN2= 3,63 SN3= 3,69 Para calcular el espesor de la carpeta asfáltica se utiliza la siguiente expresión:

SN 1 a1 2,99 D= =6,95 ( ¿ ) =17,66 ( cm ) ≈ 18 ( cm ) 0,43 D 1=

De acuerdo al número de ejes equivalentes que circularan (13x106) durante la vida útil del pavimento se cumple con el espesor mínimo de la carpeta asfáltica. Se corrige el número estructural de la carpeta asfáltica debido a la aproximación del espesor.

SN 1 ´ =a 1∗D 1 SN 1 ´ =0,43∗7,086 SN 1 ´ =3,05 FACULTAD DE INGENIERIA

88 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

Calculo del espesor de la base

(SN 2−SN 1 ´ ) a 2∗m2 (3,63−3,05) D2 = =4,46 ( ¿ ) 0,13∗1,00 D2 =

El espesor de la base calculado por medio del procedimiento de la ASSHTO no cumple con el espesor mínimo permitido, por lo que se incrementa hasta 6 (in)

6 ( ¿ )=15,25 ( cm ) ≈ 16( cm) Se corrige el número estructural

SN 2 ´ =D 2∗a 2∗m2 + SN 1 ´ SN 2 ´ =6∗0,13∗1,0+3,05 SN 2 ´=¿ 3,83 Calculo del espesor de la Sub-base

( SN 3−SN 2 ´ ) a 3∗m3 ( 3,69−3,83) D 3= 0,11∗1,00 D 3=

Según el calculo del espesor D3 (capa de sub-base) no se requiere ya que el numero estructural del SN2 es mayor que el SN3 por lo tanto las cargas serán soportadas por por la capa asfáltica y la base. de 200 (mm)

Según el método de la AASHTO los espesores de las capas de la estructura del pavimento flexible son:

18cm

FACULTAD DE INGENIERIA

89 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

16 cm

8.6 DESIﾃ前 DE PUENTES

FACULTAD DE INGENIERIA

90 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

8. REFERENCIAS BIBLOGRAFICAS Cal y Mayor, R. Cárdenas, J., 2007, Ingeniería De Transito, Alfaomega, pp. 597, México. CARDENAS Grisales James, Diseño geométrico de carreteras, Edicion 1, Editorial ECOE EDICIONES 2004, págs. 409. Manual de capacidad y Niveles de Servicio para carreteras de dos carriles, Ministerio de Transporte Instituto Nacional de Vías, segunda versión, Popayán 1996.

FACULTAD DE INGENIERIA

91 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

9. ANEXOS

FACULTAD DE INGENIERIA

92 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

13.1 ANEXOS A

TABLA Nﾂｰ1.

TABLA Nﾂｰ2

FACULTAD DE INGENIERIA

93 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

TABLA Nﾂｰ3

FACULTAD DE INGENIERIA

94 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

TABLA Nﾂｰ4

FACULTAD DE INGENIERIA

95 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

TABLA Nﾂｰ5

TABLA Nﾂｰ6

FACULTAD DE INGENIERIA

96 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

TABLA Nﾂｰ7

TABLA Nﾂｰ8

FACULTAD DE INGENIERIA

97 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

TABLA Nﾂｰ9

TABLA Nﾂｰ10 FACULTAD DE INGENIERIA

98 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

TABLA Nﾂｰ11

TABLA Nﾂｰ12

FACULTAD DE INGENIERIA

99 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

TABLA Nﾂｰ13

Tabla Nﾂｰ 14 TABLAS UTILIZADAS PARA EL DISEﾃ前 VERTICAL FACULTAD DE INGENIERIA

100 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

Tabla Nﾂｰ15

Tabla Nﾂｰ16

TABLAS UTILIZADAS PARA EL DISEﾃ前 DE PAVIMENTO

FACULTAD DE INGENIERIA

101 FACULTAD DE INGENIERIA

DISEﾃ前 GEOMETRICO TRAMO DE VIA ARMENIA -PEREIRA

TABLA Nﾂｰ 17 Nivel de confiabilidad

FACULTAD DE INGENIERIA

102 FACULTAD DE INGENIERIA