LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO Y DISEÑO GEOMÉTRICO VIAL CON PASO A DESNIVEL EN LA INTERSECCIÓN DE LA AVENIDA BOYACÁ CON CALLE 44 SUR.
Nombre: Julio Cesar Núñez Delgado
Código: 20111031022
Documento: 1.032.457.912
Correo Electrónico: [email protected]
Nombre: Miguel Ángel Aldana Valencia
Código: 20111030002
Documento: 1.136.883.970
Correo Electrónico: [email protected]
Nombre: Juan Pablo Aldana Valencia
Código: 20091031001
Documento: 1.018.443.522
Correo Electrónico: [email protected]
Estudiantes tecnología en topografía
Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Facultad de Medio Ambiente y Recursos Naturales
RESUMEN
La movilidad de una ciudad, quizás uno de los aspectos más importantes para las
administraciones locales, las cuales buscan a diario generar planes y acciones que
disminuyan las congestiones vehiculares que se presentan a diario por las diferentes calles
de la ciudad. Una de las alternativas que permite dar una solución a los problemas de la
movilidad es la construcción de pasos a desnivel que permitan el transito sin interrupciones
de los vehículos.
Este trabajo pretende generar el diseño horizontal de un paso a desnivel en la intersección
de la Avenida Boyacá con Calle 44 Sur, como una solución a la congestión vehicular que
se presenta a diario en la zona, a casusa de la gran cantidad de semáforos existentes. A
partir de un levantamiento topográfico detallado de la zona, base fundamental para el
planteamiento y diseño del paso a desnivel.
Este proyecto, servirá como guía básica para cualquier persona que desee obtener
información básica acerca de costos, normas y parámetros a tener en cuenta a la hora de
efectuar un levantamiento topográfico y diseño de un paso a desnivel.
PALABRAS CLAVES
BOMBEO: Pendiente transversal en las entre tangencias horizontales de la vía, que tiene
por objeto facilitar el escurrimiento superficial del agua. Está pendiente, va generalmente
del eje hacia los bordes.
CALZADA: Zona de la vía destinada a la circulación de vehículos. Generalmente
pavimentada o acondicionada con algún tipo de material de afirmado.
CARRIL: Parte de la calzada destinada al tránsito de una sola fila de vehículos.
COTA ROJA: diferencia de cota entre el nivel del terreno natural y el nivel de la explanación
o firme proyectado.
EJE DE CALZADA: La línea longitudinal a la calzada, demarcada o imaginaria, que
determinará las áreas con sentido de tránsito opuesto de la misma; al ser imaginaria, la
división es en dos partes iguales
PAVIMENTO: es la capa constituida por uno o más materiales que se colocan sobre el
terreno natural o nivelado, para aumentar su resistencia y servir para la circulación de
personas o vehículos.
PENDIENTE: Es el grado (medida) de inclinación de una recta, la razón de cambio en (y)
con respecto al cambio en (x).
PERFIL LONGITUDINAL: intersección del plano de la rasante de la carretera con los
planos verticales que pasan por el eje de la misma.
RADIO MINIMO DE UNA CURVA CIRCULAR: magnitud mínima permisible para circular
en condiciones de seguridad, depende de los tipos de tráfico, terreno y velocidad especifica.
RASANTE: alineación vertical que constituye el trazado en alzado del eje de una calzada.
SECCION TRANSVERSAL: sección obtenida al cortar la carretera por un plano normal de
la proyección horizontal del eje longitudinal.
TALUD: superficie inclinada de un terraplén o desmonte.
TANGENTE VERTICAL: Tramos rectos del eje del alineamiento vertical, los cuales están
enlazados entre sí por curvas verticales.
VELOCIDAD DE DISEÑO: Velocidad guía o de referencia de un tramo homogéneo de
carretera, que permite definir las características geométricas mínimas de todos los
elementos del trazado, en condiciones de seguridad y comodidad.
LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO Y DISEÑO GEOMÉTRICO VIAL CON PASO A
DESNIVEL EN LA INTERSECCIÓN DE LA AVENIDA BOYACÁ CON CALLE 44 SUR.
JULIO CESAR NUÑEZ DELGADO
MIGUEL ANGEL ALDANA VALENCIA
JUAN PABLO ALDANA VALENCIA
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y R.N
TECNOLOGIA EN TOPOGRAFIA
BOGOTA
2015
LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO Y DISEÑO GEOMÉTRICO VIAL CON PASO A
DESNIVEL EN LA INTERSECCIÓN DE LA AVENIDA BOYACÁ CON CALLE 44 SUR.
JULIO CESAR NUÑEZ DELGADO COD. 20111031022
MIGUEL ANGEL ALDANA VALENCIA COD. 2011103
JUAN PABLO ALDANA VALENCIA COD. 20
Proyecto de grado para optar al título de
tecnólogos en topografía
DIRECTOR: ING. JULIO HERNAN BONILLA ROMERO
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y R.N
TECNOLOGIA EN TOPOGRAFIA
BOGOTA
2015
HOJA DE ACEPTACION
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Firma del director del proyecto
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Firma jurado 1
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Firma jurado 2
Bogotá, Octubre 2015
DEDICATORIA
A nuestros padres ejemplo de coraje y perseverancia, que con su amor, apoyo
incondicional y valores inculcados han aportado en nuestra formación personal y humana.
A nuestros hermanos quienes con su apoyo y acompañamiento han ayudado a superar
momentos de dificultad
A nuestros profesores, Ingeniero Julio Hernán Bonilla Romero quien con su asesoría y
experiencia ha colaborado para hacer realidad este sueño de culminar con éxitos nuestro
primer título de estudios superiores, Ingeniero Ismael Osorio, Ingeniera Ruby Estela Pardo
por su buena disposición en el momento de asesorarnos en este arduo proceso
A nuestros amigos, quienes nos han acompañado a lo largo de nuestro proceso de
formación y con quienes nos une un fuerte lazo de hermandad.
AGRADECIMIENTOS
Agradecer en primer instancia a la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, claustro
universitario que nos abrió las puertas, permitiéndonos llevar a cabo una formación íntegra
como personas pensantes, estrategas y competentes capaces de afrontar de manera crítica
y profesional el mundo laboral al cual nos enfrentamos
Agradecemos a la facultad de medio ambiente y recursos naturales, espacio en el cual
pudimos desarrollar de manera íntegra nuestras capacidades.
Finalmente agradecemos a nuestro tutor Ingeniero Julio Hernán Bonilla Romero, por su
profesionalismo y compromiso con la formación continúa en el campo de la topografía, por
su acompañamiento y ante todo su carácter humano.
8
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCION ............................................................................................................................ 11
JUSTIFICACION ............................................................................................................................. 12
1. GENERALIDADES ................................................................................................................. 12
1.1. PROBLEMA ..................................................................................................................... 12
1.1.1. Descripción del problema ...................................................................................... 12
1.2 OBJETIVOS .......................................................................................................................... 13
1.2.1 OBJETIVO GENERAL ................................................................................................ 13
1.2.2 OJETIVOS ESPECIFICOS ......................................................................................... 13
1.3 DELIMITACION O ALCANCE ............................................................................................ 13
1.3.1 Delimitación geográfica ............................................................................................... 13
2. MARCO REFERENCIAL ....................................................................................................... 14
2.1 MARCO TEORICO .............................................................................................................. 14
3. METODOLOGIA ..................................................................................................................... 23
3.1 PLANTEAMIENTO DEL LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO ................................... 24
3.2 EJECUCIÓN DEL LEVANTAMIENTO ............................................................................. 31
3.3 MODELO DIGITAL DE TERRENO ................................................................................... 34
3.4 DISEÑO HORIZONTAL ...................................................................................................... 36
3.4 DISEÑO VERTICAL ............................................................................................................ 53
3.6 SECCIONES TRANSVERSALES ..................................................................................... 57
3.7 CALCULO DE VOLUMENES ............................................................................................ 62
4. MODELAMIENTO 3D ............................................................................................................ 67
5. CONCLUSIONES ................................................................................................................... 68
6. RECOMENDACIONES .......................................................................................................... 68
7. BIBLIOGRAFIA ....................................................................................................................... 69
8. INFOGRAFIA .......................................................................................................................... 69
9. ANEXOS .................................................................................................................................. 70
9
TABLA DE IMAGENES
Figura 1. Delimitación Geográfica Sector Las Delicias ______________________________________ 13
Figura 2. Esquema Base Intersección ''T'' o ''Y'' ____________________________________________ 14 Figura 3. Esquema Base Intersección a Nivel en ''T'' o "Y'' con Separador y Carril de Giro a la
Izquierda ______________________________________________________________________________ 15
Figura 4. Esquema Base Intersección en Cruz ''+'' o Equis "x" _______________________________ 15 Figura 5. Esquema Base Intersección en Cruz ''+'' o Equis ''x'' con Separador y Carril de Giro a la
Izquierda ______________________________________________________________________________ 16
Figura 6. Esquema Básico de una Intersección Tipo Glorieta ________________________________ 17
Figura 7. Esquema Base Intersección a Desnivel Tipo ''Trompeta'' en Carreteras no Divididas __ 18
Figura 8. Esquema Base Intersección a Desnivel Tipo ‘’Trompeta’’ en Carreteras Divididas _____ 19
Figura 9. Intersección a Desnivel Tipo Trébol Parcial _______________________________________ 20
Figura 10. Trébol Parcial de Cuadrantes Opuestos _________________________________________ 20
Figura 11. Esquema Base Intersección a Desnivel Tipo ''Trébol'' en Carreteras no Divididas ____ 21
Figura 12. Intersección en Diamante Elemental ____________________________________________ 22
Figura 13. Intersección tipo Diamante en Vías Rurales _____________________________________ 22
Figura 14. Intersección a Desnivel Direccional _____________________________________________ 23
Figura 15. Metodología _________________________________________________________________ 23
Figura 16. Localización Vértice Geodésico CD-138 _________________________________________ 24
Figura 17. Placa CD-138 1985 Instituto Geográfico _________________________________________ 25
Figura 18. Conversión de Coordenadas ___________________________________________________ 26
Figura 19. Localización de puntos utilizados para el levantamiento ___________________________ 27
Figura 20. Posicionamiento GPS1, ubicado en la Avenida Boyacá con Transversal 72 _________ 28
Figura 21. Resumen Vista del Levantamiento 1 ____________________________________________ 29
Figura 22. Resumen Vista del Levantamiento 2 ____________________________________________ 30
Figura 23. Conversión de Coordenadas ___________________________________________________ 31
Figura 24. Fotografía 1 __________________________________________________________________ 32
Figura 25. Modelo Digital del Terreno Fuente: AutoCAD ____________________________________ 34
Figura 26. Modelo Digital de Terreno. Curvas de Nivel. _____________________________________ 35
Figura 27. Perfiles Longitudinales ________________________________________________________ 36
Figura 28. Sección Típica de Diseño Contemplada para la Av. Boyacá. Fuente: Propia. ________ 42
Figura 29. Conectante Av. Boyacá en sentido Norte - Sur con Calle 44. ______________________ 43
Figura 30. Sección Típica de Diseño Calzada Calle 44 Sur Oriente - Occidente________________ 44
Figura 31. Tangentes horizontales intersectadas para definir PI de las curvas. ________________ 44
Figura 32. Modelo Perfil Longitudinal de un de los Alineamientos ____________________________ 53
Figura 33. Diseño Calzadas Av. Boyacá. __________________________________________________ 58
Figura 34. Ensamblaje Sección Típica ____________________________________________________ 58
Figura 35. Corredor Avenida Boyacá _____________________________________________________ 59
Figura 36. Superficie de terreno del Corredor Av. Boyacá ___________________________________ 59
Figura 37. Creación "Sample Line" al Alineamiento Norte - Sur Calzada Transmilenio _________ 60
Figura 38. Edición Parámetros Básicos "Sample Line" ______________________________________ 60
Figura 39. Herramienta "CreateMultipleViews" Secciones Transversales _____________________ 61
Figura 40. Secciones Transversales ______________________________________________________ 61
Figura 41. Relación de superficies para generar volúmenes _________________________________ 62
Figura 42. Modelo 3D ___________________________________________________________________ 67
10
TABLA DE TABLAS
Tabla 1. Coordenadas Elipsoidales Vértice Geodésico CD-138 ______________________________ 25
Tabla 2. Coordenadas Planas Cartesianas Destino Bogotá Vértice Geodésico CD-138 _________ 26
Tabla 3. Coordenadas Elipsoidales GPS1 _________________________________________________ 30
Tabla 4. Coordenadas Planas Cartesianas Destino Bogotá GPS1 ___________________________ 31
Tabla 5. Parámetro Adoptado ____________________________________________________________ 33
Tabla 6. Códigos de Detalle _____________________________________________________________ 34
Tabla 7. Valores máximos y mínimos de la pendiente longitudinal para rampas de peraltes _____ 37
Tabla 8. Variación de la Aceleración centrifuga (J) _________________________________________ 37
Tabla 9. Elementos Curva Alineamiento Mixto Norte – Sur. _________________________________ 39
Tabla 10. Elementos Curva Alineamiento Mixto Sur – Norte. ________________________________ 40
Tabla 11. Elementos Curva Alineamiento Transmilenio Norte - Sur ___________________________ 41
Tabla 12. Elementos Curva Alineamiento Transmilenio Sur – Norte. __________________________ 42
Tabla 13. Elementos Curva Norte – Occidente _____________________________________________ 50
Tabla 14. Elementos Curva Sur – Oriente _________________________________________________ 51
Tabla 15. Elementos Curvas Oriente – Norte ______________________________________________ 52
Tabla 16. Parámetros Diseño Vertical Paso a Desnivel _____________________________________ 53
Tabla 17. Valores de K min ______________________________________________________________ 54
Tabla 18. Datos Curva Vertical Calzada Transmilenio Norte - Sur Boyacá ____________________ 54
Tabla 19. Datos Curva Vertical Calzada Mixta Sur - Norte Boyacá ___________________________ 55
Tabla 20. Datos Curva Vertical Calzada Transmilenio Sur - Norte Boyacá ____________________ 55
Tabla 21. Datos Curva Vertical Calzada Mixta Norte – Sur __________________________________ 55
Tabla 22. Datos Curva Vertical Calle 44 Sur. Sentido Oriente – Occidente ____________________ 56
Tabla 23. Datos Curva Vertical Conectante Norte – Occidente _______________________________ 56
Tabla 24. Datos Curva Vertical Conectante Sur – Oriente Fuente: Autores ____________________ 57
Tabla 25. Datos Curva Vertical Conectante Oriente – Norte _________________________________ 57
Tabla 26. Reporte de Volúmenes Av. Boyacá Norte – Sur ___________________________________ 65
Tabla 27. Reporte de Volúmenes Calle 44 Sur. Sentido Oriente – Occidente __________________ 66
11
INTRODUCCION
Actualmente en el sector Las Delicias sobre el corredor vial cercano a la intersección de la
Avenida Boyacá con Calle 44 Sur en la Localidad de Kennedy, se cuenta con un paso
semaforizado que permite el tránsito de vehículos automotores en sentido Norte-Sur, Sur-
Norte, Norte-Occidente, Oriente-Occidente, Oriente - Sur, y Oriente-Norte.
La zona cuenta con siete semáforos los cuales no permiten el flujo libre de los vehículos en
ninguno de los sentidos antes mencionados, generando así grandes congestiones
vehiculares que se pueden evidenciar con una simple inspección visual de la zona,
especialmente en horas pico. La Avenida Boyacá es una vía principal para la movilidad,
puesto que está vía conecta desde el norte hasta el sur de la ciudad, generando una mayor
problemática en las horas pico.
Para dar solución a la problemática mencionada se plantea el Diseño Geométrico de un
deprimido vial, el cual se va a realizar a partir de un levantamiento topográfico convencional
detallado de la zona mencionada, que tiene como objetivo principal descongestionar la
Avenida Boyacá, facilitando así el flujo continuo de los vehículos en ambos sentidos,
mejorando también el paso peatonal. De esta forma se pretende reducir los tiempos de
desplazamiento de los vehículos que transiten por esta zona.
En la actualidad el diseño y la construcción de pasos a desnivel en distintas zonas de la
ciudad, se ha convertido en una de las soluciones más recurrentes para agilizar los tiempos
de desplazamiento, es así como se evidencia por ejemplo que para mejorar las dificultades
de movilidad que se presentan actualmente en la NQS por el alto flujo vehicular de la vía y
por la intersección semaforizada que existe a la altura de la calle 94, se construye un paso
a desnivel o glorieta deprimida que permitirá generar un corredor continuo.
La intersección a desnivel en el cruce de la carrera 30 con la calle 80 y la Avenida Suba, la
cual permite la interconexión entre las tres troncales de Transmilenio, es otro claro ejemplo
de la funcionalidad que tiene los pasos a desnivel en la movilidad de la ciudad.
El diseño geométrico vial con paso a desnivel tendrá como componente principal el
levantamiento topográfico y la toma de datos de la zona de estudio, posteriormente se
procederá a realizar un procesamiento y organización de la información obtenida en campo,
la cual será recopilada en planos altimétricos y planímetricos que se generan a partir de
software de diseño que se encuentran agrupadas en el paquete AutoDESK, con la ayuda
de estas herramientas se realizara el diseño que será el resultado final del proyecto.
12
JUSTIFICACION
Es importante el desarrollo de este trabajo ya que se pretende suministrar un diseño
geométrico de un paso a desnivel, que solucione el problema de movilidad que se presenta
en la Avenida Boyacá con Calle 44 Sur en la Localidad de Kennedy, para ello es necesario
realizar un levantamiento topográfico detallado de la zona y posterior diseño geométrico,
que permita la solución del problema.
Académicamente el objetivo de este proyecto es lograr una base teórica sobre el
levantamiento y posterior diseño de un paso a desnivel, de tal manera que se convierta en
un documento guía para cualquier persona que desee obtener información básica acerca,
normas y parámetros a tener en cuenta a la hora de efectuar un buen levantamiento
topográfico para poder generar el diseño de un paso a desnivel.
Partiendo de la necesidad de aplicar los conocimientos adquiridos a lo largo del proceso de
formación académico y con el propósito de ponerlos en práctica se plantea la solución a un
problema común en la ciudad de Bogotá como lo es el arreglo de las vías y diseños de
construcción especializados para generar un mejor flujo vehicular
1. GENERALIDADES
1.1. PROBLEMA
1.1.1. Descripción del problema
En un comienzo cuando se realizó el diseño y la construcción de la intersección vial de la
Avenida Boyacá con Calle 44 Sur ubicada en el sector Las Delicias en la Localidad de
Kennedy, los estudios que se llevaron a cabo no contemplaron proyecciones en cuanto al
incremento del flujo vehicular que se podría presentar en dicha zona con el transcurrir de
los años. Por lo que hoy en día debido a la gran cantidad de vehículos que circulan por este
lugar se generan grandes congestiones que afectan la movilidad.
Ahora bien, en la actualidad la duración en tiempo del cambio de semáforo que regula el
paso de los vehículos en la intersección, genera grandes represamientos sobre todo en la
avenida Boyacá, ocasionando así una disminución en la velocidad de circulación, que en
horas pico puede ser de hasta 20km/h, generándose alta congestión que afectan la
movilidad de la zona
Al realizar un diagnóstico de esta situación, se detectó que el mayor problema que se
presenta radica en la interrupción constante del flujo vehicular que se genera a causa de la
semaforización presente en la zona.
13
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 OBJETIVO GENERAL
Realizar un levantamiento topográfico y el diseño geométrico vial con paso a desnivel en la
intersección de la Avenida Boyacá con calle 44 sur.
1.2.2 OJETIVOS ESPECIFICOS
Obtener la topografía del sector a partir de un levantamiento topográfico convencional.
Realizar el Diseño Geométrico de un paso a desnivel teniendo en cuenta la normatividad
vigente
Generar un plano topográfico y un modelo en 3D donde se evidencie la funcionalidad
del diseño.
1.3 DELIMITACION O ALCANCE
1.3.1 Delimitación geográfica
La delimitación geográfica de este trabajo se enfoca en el sur de la ciudad de Bogotá
específicamente en la intersección vial de la Avenida Boyacá con Calle 44 Sur, sector Las
Delicias, Localidad de Kennedy
Figura 1. Delimitación Geográfica Sector Las Delicias Fuente: Google Earth 2013.
14
2. MARCO REFERENCIAL
2.1 MARCO TEORICO
2.1.1 INTERSECCIONES VIALES
Las intersecciones son zonas comunes a dos o más carreteras que se cruzan al mismo (o
diferente) nivel y en las que se incluyen las calzadas que pueden utilizar los vehículos para
el desarrollo de todos los movimientos posibles.
Las intersecciones también reciben el nombre de: entroques, intercambios, o pasos, las
vías que hacen parte de la intersección pueden también recibir el nombre de ramas,
rampas, enlaces y rulos o loops.1
2.1.2. TIPOS DE INTERSECCIONES VIALES
A continuación se describen de manera general los diferentes tipos de intersecciones tanto
a nivel como a desnivel que se pueden encontrar2
A. INTERSECCIONES A NIVEL
Intersecciones a nivel simples sin semáforos.
Intersecciones a nivel semaforizadas.
Intersecciones a nivel con carriles adicionales para cambios de velocidad.
Intersecciones a nivel canalizadas
Glorietas
ESQUEMAS DE INTERSECCIONES BÁSICOS DE DISEÑO
Intersecciones tipo T y Y
Figura 2. Esquema Base Intersección ''T'' o ''Y''
Fuente: Manual de diseño geométrico INVIAS 2008
1- 2 Manual de diseño geométrico INVIAS 2008
15
Figura 3. Esquema Base Intersección a Nivel en ''T'' o "Y'' con Separador y Carril de Giro a la
Izquierda
Fuente: Manual de diseño geométrico INVIAS 2008
Intersecciones tipo Cruz (+) o (x):
Figura 4. Esquema Base Intersección en Cruz ''+'' o Equis "x"
Fuente: Manual de diseño geométrico INVIAS 2008
16
Figura 5. Esquema Base Intersección en Cruz ''+'' o Equis ''x'' con Separador y Carril de Giro a la
Izquierda Fuente: Manual de diseño geométrico INVIAS 2008
Las Glorietas
La glorieta es la solución a nivel de una intersección vial, que se caracteriza porque los
tramos que a ella confluyen se comunican mediante un anillo en la cual la circulación se
efectúa alrededor de una isla central. En este tipo de solución, la mayoría de las trayectorias
vehiculares convergen y divergen, por lo que es reducido el número de puntos de conflicto.
La operación en las glorietas se basa en el derecho a la vía que tienen los vehículos que
circulan alrededor de la isla central. Los vehículos que llegan a la glorieta deben esperar
por una brecha en el flujo rotatorio que les permita ingresar al mismo3
Tipos de Glorietas
Glorietas Convencionales: Tienen una calzada de una vía, la cual se compone de
secciones de entrecruzamiento, alrededor de una isla central o alongadas, simétrica o
asimétrica; pueden ser de tres, cuatro o más accesos. Para que una glorieta sea
convencional, el diámetro de la isla central debe ser igual o superior a 25 metros.
Glorieta Pequeña: Corresponden a glorietas que tienen una calzada circulatorio de una
vía alrededor de una isla central de cuatro o más metros de diámetro, pero no menor de
veinticinco metros, y con accesos ampliados para permitir la entrada de varios vehículos.
3ARBOLEDA Vélez, German. Calculo y diseño de glorietas, AC editores 2000
17
Figura 6. Esquema Básico de una Intersección Tipo Glorieta Fuente: Manual de diseño geométrico INVIAS 2008
B. INTERSECCIONES A DESNIVEL4
Un paso a desnivel es un conjunto de ramales que se proyecta para facilitar el paso del
tránsito entre unas carreteras que se cruzan en niveles diferentes. También puede ser la
zona en la que dos o más carreteras se cruzan a distinto nivel para el desarrollo de todos
los movimientos posibles de cambio de una carretera a otra, con el mínimo de puntos de
conflicto posible. 5
Los pasos desnivel se construyen para aumentar la capacidad o el nivel de servicio de
intersecciones importantes, con altos volúmenes de tránsito y condiciones de seguridad
insuficientes, así como para mantener las características funcionales de un itinerario sin
intersecciones a nivel.
En general, una intersección solucionada a diferentes niveles requiere inversiones
importantes, por lo que su diseño y construcción deben justificarse por razones como:
Funcionalidad: Ciertas carreteras como autopistas y vías de primer orden, porque
tienen limitación de accesos las primeras, o por la categoría y características que
les atribuyen los planes viales nacionales, regionales o departamentales, requieren
la construcción de intersecciones a desnivel.
4-5
Universidad Nacional de Colombia / Manizales - Departamento de Ingeniería Civil 2005
18
Capacidad: Si la capacidad es insuficiente en una intersección, una alternativa por
considerar, en el estudio de factibilidad, es separar niveles, así haya alternativas
posibles a nivel.
Seguridad: Puede ser la seguridad, unida a otras razones, uno de los motivos para
construir un enlace y no una intersección.
Factibilidad: Por las elevadas inversiones que implica, en general, la construcción
de una intersección a desnivel, es necesario el estudio de factibilidad, en el que
debe analizarse, si a ello hubiere lugar, la construcción por etapas.
Tipos de intersecciones a desnivel6
Intersección a desnivel tipo trompeta
Esta es la principal intersección de tres ramales en la que los giros a la derecha y a la
izquierda se resuelven por medio de ramales directos, semidirectos y vías de enlace, es
aconsejable para conectar una carretera transversal a una principal.
Figura 7. Esquema Base Intersección a Desnivel Tipo ''Trompeta'' en Carreteras no Divididas
Fuente: Manual de diseño geométrico INVIAS 2008
6 Manual de diseño geométrico INVIAS 2008
19
Figura 8. Esquema Base Intersección a Desnivel Tipo ‘’Trompeta’’ en Carreteras Divididas Fuente: Manual de diseño geométrico INVIAS 2008
20
Intersección a desnivel tipo trébol7
Tréboles Parciales
Es una intersección de cuatro ramales con condición de parada, en el que se ha hecho
continuo un giro a la izquierda mediante una vía de enlace. En general el trébol parcial, es
apropiado cuando sólo pueden utilizarse algunos cuadrantes del área de cruce por existir
obstáculos topográficos en las vías rurales, lo que ocurre frecuentemente.
Figura 9. Intersección a Desnivel Tipo Trébol Parcial
Fuente:
“Pre diseño geométrico a nivel y a desnivel de la intersección el jazmín” Universidad Nacional de
Colombia / Manizales - Departamento de Ingeniería Civil 2005
Figura 10. Trébol Parcial de Cuadrantes Opuestos Fuente:
“Pre diseño geométrico a nivel y a desnivel de la intersección el jazmín” Universidad Nacional de
Colombia / Manizales - Departamento de Ingeniería Civil 2005
7 Universidad Nacional de Colombia / Manizales - Departamento de Ingeniería Civil 2005
21
Trébol Completo8
Son aptos para vías de importancia (autopistas, vías de primer orden) por la considerable
área que ocupan. Son intersecciones de cuatro ramales y triple circulación, requieren una
sola estructura y todos los giros a la izquierda se resuelven por medio de vías de enlace y
los giros a la derecha mediante ramales directos.
Figura 11. Esquema Base Intersección a Desnivel Tipo ''Trébol'' en Carreteras no Divididas Fuente: Manual de diseño geométrico INVIAS 2008
Intersección a desnivel tipo diamante
Se usa tanto en vías urbanas como en vías rurales. Se trata de una intersección de cuatro
ramales con condición de parada, en el que todos los giros a la izquierda se resuelven con
intersecciones. Este tipo de intersección puede disponer también de estructuras adicionales
para reducir el número de puntos de conflicto de las intersecciones a nivel en la carretera
secundaria. Normalmente es preferible que la vía principal ocupe el nivel inferior, con cuya
8 Manual de diseño geométrico INVIAS 2008
22
disposición las vías de enlace son más cortas por ser la pendiente favorable para la
aceleración y desaceleración de los vehículos que entran y salen.
Figura 12. Intersección en Diamante Elemental Fuente:
“Pre diseño geométrico a nivel y a desnivel de la intersección el jazmín” Universidad Nacional de
Colombia / Manizales - Departamento de Ingeniería Civil 2005
Figura 13. Intersección tipo Diamante en Vías Rurales Fuente:
“Pre diseño geométrico a nivel y a desnivel de la intersección el jazmín” Universidad Nacional de
Colombia / Manizales - Departamento de Ingeniería Civil 2005
Intersección a desnivel direccional
Se utilizan cuando una autopista se cruza con otra o se une a ella. En estos casos la
velocidad de proyecto es alta en toda su longitud, con rampas y enlaces curvos de radios
grandes; por lo que el área que ocupan es grande.
23
Figura 14. Intersección a Desnivel Direccional Fuente:
“Pre diseño geométrico a nivel y a desnivel de la intersección el jazmín” Universidad Nacional de
Colombia / Manizales - Departamento de Ingeniería Civil 2005
3. METODOLOGIA
El objetivo general de este trabajo es efectuar un levantamiento topográfico y el diseño
geométrico vial con paso a desnivel en la intersección de la Avenida Boyacá con calle 44
sur. En la figura 15 se observa de forma resumida los pasos realizados para llevar a cabo
el cumplimiento de dicho objetivo
Figura 15. Metodología
Recolección análisis y registro de datos
Base topográfica de la zona en formato digital, tablas y cálculos
Diseño geométrico y generación de modelo digital de terreno
24
3.1 PLANTEAMIENTO DEL LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO
En principio se llevó a cabo una visita de campo que permitió organizar la logística de la
comisión que efectuó el levantamiento topográfico, se estimaron tiempos para efectuar el
trabajo y se establecieron los equipos que se iban a utilizar ( estación total con sus
respectivos accesorios y GPS), gracias a la identificación previa de la zona se determinaron
puntos cercanos que facilitaran la ejecución del trabajo, optando así por trabajar con el
vértice geodésico del IGAC CD-138 que se encontró ubicado justo en la intersección donde
se realizó el levantamiento y tomando como señal de azimut o amarre un punto GPS que
debió ser posicionado (GPS 1).
Figura 16. Localización Vértice Geodésico CD-138 Fuente: Web Instituto Geográfico Agustín Codazzi
PUNTOS DE CONTROL
CONVERSION COORDENADAS VERTICE GEODESICO CD-138
Por medio del software magna pro 3 beta, se efectúa la conversión de coordenadas
elipsoidales, Correspondientes al vértice CD-138 a planas cartesianas destino Bogotá. El
cual se encentra ubicado en el separador oriental al costado sur de la intersección con la
Diagonal 44 sur.
25
Figura 17. Placa CD-138 1985 Instituto Geográfico
Fuente: Autores
COORDENADAS ELIPSOIDALES VERTICE GEODESICO CD-138
GG MM SS,DDDDD HEMISFERIO
LATITUD 4 35 55.13557 N
LONGITUD 74 8 42.226 W
ALTURA ELIPSOIDAL
2579.198
NOTA: VALORES OBTENIDOS DE CERTIFICADO PDF , DESCARGADO DE LA PAGINA DEL INSTITUTO GEOGRAFICO AGUSTIN CODAZZI
Tabla 1. Coordenadas Elipsoidales Vértice Geodésico CD-138
COORDENADAS OBTENIDAS
Se descargó el programa magna pro 3 beta así como la certificación del vértice CD-138, de
la página del IGAC, se identifican las coordenadas geográficas del vértice y se inicia el
proceso de conversión, en un primer momento se efectuó la configuración de parámetros
del software, sistema de referencia de partida, sistema de referencia de destino, tipo de
coordenada de partida, tipo de coordenada de destino, nombre del punto a convertir así
como los orígenes y destinos cartesianos. Ver imagen…
Una vez culmino la configuración de los parámetros del software se procedió a ingresar la
información que este requería, latitud y longitud (GG,MM,SSDD, HEMISFERIO ) así como
la altura elipsoidal, datos que se encontraban en el certificado de la placa que se había
descargado con anterioridad.
26
COORDENADAS PLANAS CARTESIANAS DESTINO BOGOTA VERTICE GEODESICO CD-138
NORTE 100267,613
ESTE 92535,433
COTA GEOMETRIA 2555.556 Tabla 2. Coordenadas Planas Cartesianas Destino Bogotá Vértice Geodésico CD-138
Figura 18. Conversión de Coordenadas
POSICIONAMIENTO GPS 1
Se realizó una visita e inspección de campo en el área a levantar para poder visualizar y
planear el sistema de trabajo. Luego de esto se llevó acabo la materialización de los puntos
de amarre, y se procedió a realizar una sesión de GPS con un equipo ProMark3 de una
frecuencia, para calcularlo con la placa CD-138, perteneciente y certificada por el Instituto
Geográfico Agustín Codazzi, con coordenadas certificadas en sistema Magna Sirgas. Uno
de los equipos se posiciono en la placa ubicada en la intersección de la Avenida Boyacá
con Calle 44 sur, en el separador del carril mixto sentido Sur – Norte. Y el otro equipo se
posiciono en la Avenida Boyacá con Transversal 72, en el sardinel del costado Occidental,
teniendo visual entre los dos puntos.
27
Figura 19. Localización de puntos utilizados para el levantamiento
Fuente: Google Earth 2013
Se ubicaron los receptores en los puntos indicados, esperando a la correcta iniciación,
luego se procedió a iniciarlos por medio de la aplicación surveying. Se pulso la tecla NAV
hasta ver el estado de los satélites, para así esperar a que reciban al menos cuatro satélites.
Cuando recibieron la cantidad de satélites necesarios, se procedió a la recepción de datos
por medio de la opción LOG. Y este desplego la pantalla de opciones del levantamiento
para introducir los siguientes parámetros:
ID sitio, nombre del punto en el cual se encuentra armado el equipo.
Modo Medición, la cual es estática.
Descripción del sitio.
Altura de la antena.
Unidades, las cuales son en metros.
Tipo de altura, se utilizó vertical.
Intervalos de grabación, un (1) segundo.
Luego se pulso la tecla Log, y apareció la pantalla que indica el levantamiento estático y
sus parámetros. Además de esto apareció el Rango de Observación, el cual indica la
longitud máxima de la línea de base que se podría determinar con precisión en el pos
28
procesado teniendo en cuenta la cantidad de datos recogidos en cada momento. Como
también apareció el nombre del archivo almacenado en la tarjeta de memoria, la cantidad
de satélites, el PDOP, este se calcula a partir de los satélites en buen estado observados
por encima de la máscara de elevación. Se pulso el icono listo y empezó la toma de datos
por parte de GPS. Con un tiempo en común entre los dos equipos de aproximadamente
una hora y media, para facilitar el cálculo de las coordenadas.
Figura 20. Posicionamiento GPS1, ubicado en la Avenida Boyacá con Transversal 72
Fuente: Autores
Los datos de GPS fueron descargados y pos procesados mediante el programa GNSS
SOLUTIONS. Se creó el proyecto y se le asignó un nombre, luego se importaron los datos
brutos desde archivos seleccionando como base el equipo que se encontraba en la placa.
Se pulso el icono de barras que se encuentra en la esquina superior derecha de la ventana,
la cual mostro el tiempo en común que tuvieron los dos equipos para realizar el respectivo
calculo. Se procesó y ajusto con las coordenadas certificadas de la placa CD-138 y se
generó el respectivo informe. El cual entregó las coordenadas geográficas y por medio del
programa Magna Sirgas Pro 3 Beta se realizó la conversión a coordenadas planas
cartesianas.
30
Figura 22. Resumen Vista del Levantamiento 2
COORDENADAS ELIPSOIDALES GPS1 OBTENIDAS
GG MM SS,DDDDD HEMISFERIO
LATITUD 4 35 44.23293 N
LONGITUD 74 8 44.217666 W
COTA s.n.m 2555.197
Tabla 3. Coordenadas Elipsoidales GPS1
31
COORDENADAS PLANAS CARTESIANAS DESTINO BOGOTA GPS1
NORTE 99932.580
ESTE 92443.184
COTA GEOMETRIA 2555.197 Tabla 4. Coordenadas Planas Cartesianas Destino Bogotá GPS1
Figura 23. Conversión de Coordenadas
3.2 EJECUCIÓN DEL LEVANTAMIENTO
El levantamiento se efectuó con una estación total NIKKON NIVO 3 M con sus respectivos
accesorios. Previamente Se efectuó la configuración y el chequeo del equipo y los
accesorios para tener completa confiabilidad en la información tomada.
32
Figura 24. Fotografía 1 Fuente: Autores
Chequeo del equipo Chequeo angular: Se revisó efectuando la lectura a un punto de forma directa e
inversa y verificando que la diferencia entre una medida y otra no supere los 10” en el ángulo
horizontal y vertical.
Chequeo distanciometro: Se realizó el chequeo, materializando puntos en línea recta con
un decámetro metálico, los cuales se tomaron posteriormente con el equipo, al verificar la
diferencia entre los valores obtenidos, estos no superaron los 0.002 m.
Chequeo de los bastones: Se chequearon utilizando los hilos verticales del equipo,
colocando el bastón a plomo con el ojo de pollo. A nivel físico, se verificó que la punta
del bastón estuviera lo suficientemente fina para evitar generar errores en distancia.
Configuración del equipo
Para que la información obtenida en campo fuera confiable y precisa, fue necesario
ajustar los diferentes parámetros del equipo, que inciden en la forma de medir, almacenar
y procesar la información que recibe. Los parámetros fueron ajustados a las características
de la ciudad de Bogotá, estos fueron:
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PARÁMETROS ADOPTADOS
PARAMETRO ADOPTADO
Presión Atmosférica 564 mmHg
Temperatura 20°C
Constante del Prisma -30 mm
Forma de medir fina
Distancia horizontal
Tabla 5. Parámetro Adoptado
Fuente: Autores
LEVANTAMIENTO, DESCARGA Y PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN. El levantamiento topográfico se realizó, a partir de dos estaciones con coordenadas
conocidas (CD-138 y GPS1) , la primera vértice geodésico del instituto geográfico Agustín
Codazzi (IGAC) y la segunda establecida por posicionamiento de equipo GPS , desde
las cuales se materializaron deltas auxiliares ubicados estratégicamente para tener
una buena visibilidad, que permitiera abarcar un mayor número de detalles.
LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO En el levantamiento topográfico y en la cartera de campo se asignaron unos
códigos a los detalles relevantes del terreno que se iba a levantar (ver tabla ) y un registro
fotográfico esto con el fin de agilizar la actividad de campo y minimizar inconvenientes con
el dibujo de la nube de puntos y posterior generación del modelo digital para el diseño
geométrico del paso a desnivel. El levantamiento se efectuó por coordenadas planas
cartesianas (norte, este, elevación)
CODIGOS DETALLES
DETALLE CODIGO
VIA V
DELTA D
PARAMENTO PAR
POSTE PTA
POZO ALCANTARILLADO PZA
POZO TELEFONOS PZT
PUENTE PTE
BOLARDO BOL
SUMIDERO SUM
ARBOL A
SEMAFORO SEM
VALVULA VAL
COLUMNAS COL
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DETALLE CODIGO
CAJA DE INSPECCION CI
HIDRANTE HID
ZONA DURA ZD Tabla 6. Códigos de Detalle
Fuentes: Autores
La confiabilidad de los datos se garantizó en campo, donde se efectuaron en cada armada
de la estación chequeos a la vista atrás y se replanteaban estos puntos con las respectivas
coordenadas, permitiendo la visualización de los errores que se obtenían, estos mismos no
superaban 0.002 m, garantizando una confiabilidad en el amarre y por ende en la radiación.
Al contar con la placa CD-138 desde la cual se radio un 80 % del levantamiento, justo en
la intersección donde se realizó el diseño no se consideró necesario efectuar traslado de
coordenadas.
Una vez culminado el trabajo de campo, se inició un trabajo de oficina que inicio con la
descarga y extracción de los archivos crudos generados por la estación (ver figura). Los
cuales por facilidad de manejo fueron organizados y guardados en una tabla de Excel con
extensión (.CSV delimitado por comas).
3.3 MODELO DIGITAL DE TERRENO
Para la realización del Modelo Digital de Terreno (MDT) se usó del software AutoCAD
Civil 3d versión 2013. Una vez organizado el archivo en Excel con la totalidad de los puntos
se generó la nube de puntos (723 puntos) a partir de la información recopilada en
campo (ver figura ).
Figura 25. Modelo Digital del Terreno
Fuente: AutoCAD
35
Esta información fue obtenida levantando detalles de mayor relevancia, como: vía o borde
de vía, paramentos, pozos de acueducto y alcantarillado, puentes y cajas de inspección. A
partir de esto se generó una superficie TIN creando una triangulación irregular que interpola
las elevaciones de los triángulos para luego generar las curvas de nivel, maestras a 0.50 m
y auxiliares o intermedias a 0.10 (ver figura 26).
Figura 26. Modelo Digital de Terreno. Curvas de Nivel. Fuente: AutoCAD
A partir de la generación del modelo digital se pudo establecer la forma del terreno, así
como observar las diferencias de niveles que se presentan, el MDT también permitió
establecer los perfiles longitudinales sobre la avenida Boyacá, en sentido NORTE-SUR
Para ambas calzadas.
36
Figura 27. Perfiles Longitudinales
Fuente: AutoCAD
3.4 DISEÑO HORIZONTAL
Terminada la generación y edición del MDT, se efectuó el análisis de la información
recopilada en planos digitales y se inició la etapa de diseño horizontal del paso a desnivel.
Definiendo que este estará ubicado sobre la avenida Boyacá, vía principal que cuenta con
mayor número de flujo vehicular.
De la misma forma se concluye que es necesario mejorar el diseño de las curvas (tres) que
conectan la avenida Boyacá con la carrera 44 sur en ambos sentidos. Con el fin de facilitar
el acceso desde la carrera 44 Sur a la avenida Boyacá y viceversa. Se optó por diseñar
curvas espirales circulares espirales.
Se crearon en total 8 ejes para el diseño de paso a desnivel
Dos para flujo vehicular mixto, sentido norte- sur ,sur-norte
Dos para sistema Transmilenio, sentido norte sur , sur norte
Uno flujo vehicular mixto, sentido oriente-occidente
Una Conectante calle 44 sur con avenida Boyacá , sentido oriente-norte
Una Conectante avenida Boyacá, con calle 44 sur , sentido sur-oriente
Una Conectante de la avenida Boyacá con calle 44sur , sentido norte-occidente
37
PARAMETROS DE DISEÑO DE LAS CURVAS VELOCIDAD DE DISEÑO
Teniendo en cuenta que la velocidad máxima de circulación de automóviles en la ciudad de
Bogotá es de 80 km/h y que por disposición legal las autoridades de transito están en la
facultad de limitar las vías con velocidades inferiores a ésta, se asumió una velocidad de
diseño de 60 km/h correspondiente al tránsito vehicular en la Avenida Boyacá con calle 44
Sur.
A partir de la velocidad de diseño y teniendo en cuenta los criterios del Manual de Diseño
Geométrico del INVIAS, se asumen los siguientes parámetros:
Tabla 7. Valores máximos y mínimos de la pendiente longitudinal para rampas de peraltes
Fuente: Manual de diseño geométrico INVIAS 2008
Tabla 8. Variación de la Aceleración centrifuga (J)
Fuente: Manual de diseño geométrico INVIAS 2008
Dado que optamos una velocidad de diseño de 60Km/h se obtiene que la pendiente relativa
de la rampa de peraltes es de 0.60%, y la variación de la aceleración centrifuga es de
38
0.7m/s3. Estos valores se tienen en cuenta para el cálculo de los criterios de la Longitud de
la Espiral.
Longitud minima
La longitud minima de la espiral se puede definir mediante el parametro minimo de la
Clotoide, el cual se establece con base en el estudio y analisis de tres criterios relacionados
con la seguridad y comodidad del usuario de la vía.
Criterio I
Variación uniforme de la aceleración centrifuga (J)
Criterio II
Limitación por transición del peralte, en la determinación de los valores del parámetro
mínimo.
Criterio III
Condición de percepción y de estética.
Longitud máxima.
AVENIDA BOYACA Sobre la avenida Boyacá se trazaron cuatro alineamientos en sentido norte sur, dos
correspondientes a calzadas de flujo vehicular mixto, cada una de cuatro carriles de 3.5m
de ancho, en las cuales se eliminó el separador existente en ambos sentidos y dos calzadas
exclusivas del sistema Transmilenio cada una con dos carriles de 3.5 m de ancho, entre las
39
cuales se dejó un separador de 2.00 m de ancho (ver figura). En cada alineamiento se
efectuó el diseño de curvas espirales circulares con radio de 350 m.
CURVA ALINEAMIENTO MIXTO NORTE - SUR
DESCRIPCION GRAFO VALOR
DELTA CURVA Δ 8° 10' 18.46"
RADIO CURVA CIRCULAR Rc 350m
ANCHO DE CARRIL AC 3.5m
VELOCIDAD ESPIRAL Ve 60Km/h
LONGITUD DE LA ESPIRAL Le 45.000m
PARAMETRO DE LA ESPIRAL A 125.499m
ANGULO DE DEFLEXION DE LA ESPIRAL θe 3°40' 59.88"
ANGULO CENTRAL DE LA CURVA Δc 00° 48' 18.70"
COORDENADAS CARTESIANAS DEL EC Xe 44.981m
COORDENADAS CARTESIANAS DEL EC Ye 0.964m
DISLOQUE, COORDENADA Y, PC DESPLAZADO ρ 0.241m
DISLOQUE, COORDENADA X, PC DESPLAZADO k 22.497m
TANGENTE ESPIRAL TE 47.516m
EXTERNA ESPIRAL Ee 1.133m
TANGENTE LARGA TL 30.006m
TANGENTE CORTA TC 15.006m
CUERDA LARGA DE LA ESPIRAL Cle 44.991m
LONGITUD CURVA CIRCULAR Lc 4.919m
ABSCISA TANGENTE ESPIRAL TE K0+243.84m
ABSCISA ESPIRAL CIRCULAR EC K0+288.84m
ABSCISA CIRCULAR ESPIRAL CE K0+293.76m
ABSCISA ESPIRAL TANGENTE ET K0+338.76m
Tabla 9. Elementos Curva Alineamiento Mixto Norte – Sur. Fuente: Autores
40
CURVA ALINEAMIENTO MIXTO SUR - NORTE
DESCRIPCION GRAFO VALOR
DELTA CURVA Δ 8° 10' 17.94"
RADIO CURVA CIRCULAR Rc 350m
ANCHO DE CARRIL AC 3.5m
VELOCIDAD ESPIRAL Ve 60Km/h
LONGITUD DE LA ESPIRAL Le 45.000m
PARAMETRO DE LA ESPIRAL A 125.499m
ANGULO DE DEFLEXION DE LA ESPIRAL θe 3°40' 59.88"
ANGULO CENTRAL DE LA CURVA Δc 00° 48' 18.18"
COORDENADAS CARTESIANAS DEL EC Xe 44.981m
COORDENADAS CARTESIANAS DEL EC Ye 0.964m
DISLOQUE, COORDENADA Y, PC DESPLAZADO ρ 0.241m
DISLOQUE, COORDENADA X, PC DESPLAZADO k 22.497m
TANGENTE ESPIRAL TE 47.515m
EXTERNA ESPIRAL Ee 1.133m
TANGENTE LARGA TL 30.006m
TANGENTE CORTA TC 15.006m
CUERDA LARGA DE LA ESPIRAL Cle 44.991m
LONGITUD CURVA CIRCULAR Lc 4.919m
ABSCISA TANGENTE ESPIRAL TE K0+241.61m
ABSCISA ESPIRAL CIRCULAR EC K0+286.61m
ABSCISA CIRCULAR ESPIRAL CE K0+291.53m
ABSCISA ESPIRAL TANGENTE ET K0+336.53m
Tabla 10. Elementos Curva Alineamiento Mixto Sur – Norte. Fuente: Autores
41
CURVA ALINEAMIENTO TRANSMILENIO NORTE -SUR
DESCRIPCION GRAFO VALOR
DELTA CURVA Δ 8° 10' 19.31"
RADIO CURVA CIRCULAR Rc 350m
ANCHO DE CARRIL AC 3.5m
VELOCIDAD ESPIRAL Ve 60Km/h
LONGITUD DE LA ESPIRAL Le 45.000m
PARAMETRO DE LA ESPIRAL A 125.499m
ANGULO DE DEFLEXION DE LA ESPIRAL θe 3°40' 59.88"
ANGULO CENTRAL DE LA CURVA Δc 00° 48' 19.55"
COORDENADAS CARTESIANAS DEL EC Xe 44.981m
COORDENADAS CARTESIANAS DEL EC Ye 0.964m
DISLOQUE, COORDENADA Y, PC DESPLAZADO ρ 0.241m
DISLOQUE, COORDENADA X, PC DESPLAZADO k 22.497m
TANGENTE ESPIRAL TE 47.517m
EXTERNA ESPIRAL Ee 1.134m
TANGENTE LARGA TL 30.006m
TANGENTE CORTA TC 15.006m
CUERDA LARGA DE LA ESPIRAL Cle 44.991m
LONGITUD CURVA CIRCULAR Lc 4.919m
ABSCISA TANGENTE ESPIRAL TE K0+243.04m
ABSCISA ESPIRAL CIRCULAR EC K0+288.04m
ABSCISA CIRCULAR ESPIRAL CE K0+292.96m
ABSCISA ESPIRAL TANGENTE ET K0+337.96m
Tabla 11. Elementos Curva Alineamiento Transmilenio Norte - Sur Fuente: Autores
42
CURVA ALINEAMIENTO TRANSMILENIO SUR - NORTE
DESCRIPCION GRAFO VALOR
DELTA CURVA Δ 8° 10' 17.85"
RADIO CURVA CIRCULAR Rc 350m
ANCHO DE CARRIL AC 3.5m
VELOCIDAD ESPIRAL Ve 60Km/h
LONGITUD DE LA ESPIRAL Le 45.000m
PARAMETRO DE LA ESPIRAL A 125.499m
ANGULO DE DEFLEXION DE LA ESPIRAL θe 3°40' 59.88"
ANGULO CENTRAL DE LA CURVA Δc 00° 48' 18.09"
COORDENADAS CARTESIANAS DEL EC Xe 44.981m
COORDENADAS CARTESIANAS DEL EC Ye 0.964m
DISLOQUE, COORDENADA Y, PC DESPLAZADO ρ 0.241m
DISLOQUE, COORDENADA X, PC DESPLAZADO k 22.497m
TANGENTE ESPIRAL TE 47.515m
EXTERNA ESPIRAL Ee 1.133m
TANGENTE LARGA TL 30.006m
TANGENTE CORTA TC 15.006m
CUERDA LARGA DE LA ESPIRAL Cle 44.991m
LONGITUD CURVA CIRCULAR Lc 4.919m
ABSCISA TANGENTE ESPIRAL TE K0+242.40m
ABSCISA ESPIRAL CIRCULAR EC K0+287.40m
ABSCISA CIRCULAR ESPIRAL CE K0+292.32m
ABSCISA ESPIRAL TANGENTE ET K0+337.32m
Tabla 12. Elementos Curva Alineamiento Transmilenio Sur – Norte. Fuente: Autores
Figura 28. Sección Típica de Diseño Contemplada para la Av. Boyacá.
Fuente: Propia.
43
Para generar las curvas horizontales en AutoCAD civil 3D, se crearon los alineamientos a
partir de poli líneas a las cuales se les asignaron nombres para facilitar las identificación.
Una vez finalizado este paso se realizó la edición geométrica del alineamiento. Para
determinar la longitud de las curvas espirales se utilizó la ecuación básica de la espiral
clotoide.
Fuente: Manual de diseño geométrico de carreteras, (INVIAS)
Dónde: L: longitud desde el origen a un punto de la curva en metros
R: radios en los puntos indicados en metros
A: Parámetro de la clotoide en metros
El diseño de las curvas horizontales se efectuó con la herramienta de autocad civil 3D
, solo fue necesario ingrezar el valor numérico del radio,
longitud de entrada y salidade las espirales y automaticamente se genera el diseño de las
curvas espirales circulares. Ver figura
Figura 29. Conectante Av. Boyacá en sentido Norte - Sur con Calle 44.
Fuente: AutoCAD.
44
CALLE 44 SUR Para este diseño horizontal se usó el procediendo nombrado anteriormente. Los PI de las
curvas a mejorar se establecieron trazando tangentes horizontales que se intersecten,
sobre el borde de la vía que se obtuvo en el levantamiento topográfico. Ver figura
También se efectuó el trazado de un alineamiento en sentido oriente occidente para flujo
vehicular mixto Ver figura
Figura 30. Sección Típica de Diseño Calzada Calle 44 Sur Oriente - Occidente
Fuente: Propia
Figura 31. Tangentes horizontales intersectadas para definir PI de las curvas.
Fuente: AutoCAD
45
Conectantes Usando el procedimiento para diseñar curvas horizontales en AutoCAD civil 3D,
mencionado con anterioridad se efectuó el diseño de tres curvas horizontales espiral-
circular-espiral, velocidad mínima de diseño de 60km/h y calzada de 3.5 m de ancho.
Para el cálculo de los componentes, se utilizaron las formulas pertinentes para el diseño
horizontal de una curva espiral-circular-espiral. Los cálculos se realizaron a través de una
tabla de Excel formulada. Sin embargo se anexa el cálculo de los componentes de la curva
que conecta la Avenida Boyacá, en sentido Norte-Occidente.
CALCULO DE ELEMENTOS CURVA ESPIRAL –CIRCULAR ESPIRAL, NORTE
OCCIDENTE
CRITERIOS
Radio ( Rc) 20 m
Longitud de la espiral (Le) 25 m
Parámetro de la espiral
𝐾 = √(20 ∗ 25)
𝐾 = 22.361
Angulo de deflexión de la espiral
𝜃 = (90
𝜋) ∗ (
25
20)
𝜃 = 35.810
𝜃 = 35°48´36"
46
Angulo central de la curva circular
∆= 𝐷𝐸𝐿𝑇𝐴
∆= 𝐴𝑧𝑖𝑚𝑢𝑡 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 − 𝑎𝑧𝑖𝑚𝑢𝑡 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎
∆= (307°0´18") − (200°31´12")
∆= (106°29´6")
∆𝒄 = (𝟏𝟎𝟔°𝟐𝟗´𝟔") − (𝟐 ∗ 𝟑𝟓°𝟒𝟖´𝟑𝟔")
∆𝒄 = 𝟑𝟒°𝟓𝟏´𝟓𝟒"
Coordenada cartesiana del EC ( Xc)
Angulo de deflexión de la espiral convertido en radianes
𝜃𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑛𝑒𝑠 =(35°48´36") ∗ (𝜋)
(180°)
𝜃𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑛𝑒𝑠 = 0.625002405
𝑋𝑐 = 25 ∗ (1 − (0.625002405)2
10+
(0.625002405)4
216−
(0.625002405)6
9360+ ⋯ )
𝑋𝑐 = 24.040
Coordenada cartesiana del EC (Yc)
Angulo de deflexión de la espiral convertido en radianes
𝜃𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑛𝑒𝑠 =(35°48´36") ∗ (𝜋)
(180°)
𝜃𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑛𝑒𝑠 = 0.625002405
47
𝑌𝑐 = 25 ∗ ((0.625002405)
3−
(0.625002405)3
42+
(0.625002405)5
1320−
(0.625002405)7
75600+ ⋯ )
𝑌𝑐 = 5.065
Disloque, coordenada Y, PC desplazado
𝑝 = 5.065 − (20 ∗ ( 1 − cos (35°48´36")))
𝑝 = 1.284
K , coordenada X, PC desplazado
𝑘 = 24.040 − (20 ∗ sen (35°48´36"))
𝑘 = 12.338
Tangente de la espiral , (Te)
𝑇𝑒 = 12.338 + ((20 + 1.284) ∗ tan (106°29´6"
2))
𝑇𝑒 = 40.833
Externa espiral , (Ee)
48
𝐸𝑒 = (20 + 1.284) ∗ (1
cos (106°29´6"
2)
) − 20
𝐸𝑒 = 15.566
Tangente larga, TL
𝑇𝐿 = 24.040 − 5.065
tan (35°48´36")
𝑇𝐿 = 17.020
Tangente corta, TC
𝑇𝐶 = 5.065
sen (35°48´36")
𝑇𝐶 = 8.656
Cuerda larga de la espiral CLe
CLe = √(24.04)2 + (5.065)2
CLe = 24.568
Deflexión al EC
49
Φc = arctan (5.065
24.040)
Φc = 11.879
Longitud curva circular
Lc = π ∗ 20 ∗ ( 34°51´54")
180
Lc = 12.170
50
Conectante norte-occidente: es una calzada de desaceleración que conecta la
avenida Boyacá desde el norte hacia el occidente, fue necesario desplazar la curva
hacia el noroccidente con el fin de no afectar ninguno de los carriles de la calzada
mixta norte-sur , generando afectación de predios entre la abscisa K0+200 y
K0+250, la afectación se estima en 380 m2
CURVA NORTE - OCCIDENTE
DESCRIPCION GRAFO VALOR
DELTA CURVA Δ 106° 29' 05.52"
RADIO CURVA CIRCULAR Rc 20m
ANCHO DE CARRIL AC 3.5m
VELOCIDAD ESPIRAL Ve 60Km/h
LONGITUD DE LA ESPIRAL Le 25m
PARAMETRO DE LA ESPIRAL A 22.361m
ANGULO DE DEFLEXION DE LA ESPIRAL θe 35°48' 35.50"
ANGULO CENTRAL DE LA CURVA Δc 34° 51' 54.52"
COORDENADAS CARTESIANAS DEL EC Xe 24.041m
COORDENADAS CARTESIANAS DEL EC Ye 5.065m
DISLOQUE, COORDENADA Y, PC DESPLAZADO ρ 1.284m
DISLOQUE, COORDENADA X, PC DESPLAZADO k 12.339m
TANGENTE ESPIRAL TE 40.833m
EXTERNA ESPIRAL Ee 15.566m
TANGENTE LARGA TL 17.021m
TANGENTE CORTA TC 8.656m
CUERDA LARGA DE LA ESPIRAL Cle 24.569m
LONGITUD CURVA CIRCULAR Lc 12.170m
ABSCISA TANGENTE ESPIRAL TE K0+187.88m
ABSCISA ESPIRAL CIRCULAR EC K0+212.88m
ABSCISA CIRCULAR ESPIRAL CE K0+225.047m
ABSCISA ESPIRAL TANGENTE ET K0+250.047m
Tabla 13. Elementos Curva Norte – Occidente Fuente: Autores
51
Conectante sur –oriente: Es una calzada de desaceleración que conecta la
Avenida Boyacá desde el norte hacia el occidente por la Calle 44 Sur.
CURVA SUR - ORIENTE
DESCRIPCION GRAFO VALOR
DELTA CURVA Δ 55° 00' 46.69"
RADIO CURVA CIRCULAR Rc 60m
ANCHO DE CARRIL AC 3.5m
VELOCIDAD ESPIRAL Ve 60Km/h
LONGITUD DE LA ESPIRAL Le 40m
PARAMETRO DE LA ESPIRAL A 48.990m
ANGULO DE DEFLEXION DE LA ESPIRAL θe 19° 5' 54.93"
ANGULO CENTRAL DE LA CURVA Δc 16° 48' 56.82"
COORDENADAS CARTESIANAS DEL EC Xe 39.558m
COORDENADAS CARTESIANAS DEL EC Ye 4.409m
DISLOQUE, COORDENADA Y, PC DESPLAZADO ρ 1.107m
DISLOQUE, COORDENADA X, PC DESPLAZADO k 19.926m
TANGENTE ESPIRAL TE 51.745m
EXTERNA ESPIRAL Ee 8.895m
TANGENTE LARGA TL 26.825m
TANGENTE CORTA TC 13.475m
CUERDA LARGA DE LA ESPIRAL Cle 39.803m
LONGITUD CURVA CIRCULAR Lc 17.609m
ABSCISA TANGENTE ESPIRAL TE K0+088.676m
ABSCISA ESPIRAL CIRCULAR EC K0+128.676m
ABSCISA CIRCULAR ESPIRAL CE K0+146.286m
ABSCISA ESPIRAL TANGENTE ET K0+186.286m
Tabla 14. Elementos Curva Sur – Oriente Fuente: Autores
52
Conectante oriente-norte: calzada de desaceleración que conecta la calle 44
desde el oriente con avenida Boyacá hacia el norte, se desplazó la curva en sentido
nororiental para no afectar los carriles de la calzada mixta, sur -norte de la avenida
Boyacá, afectación aproximada de 200 m2 entre las abscisas K0+060 y K0+100.
CURVA ORIENTE-NORTE
DESCRIPCION GRAFO VALOR
DELTA CURVA Δ 73° 20' 14.16"
RADIO CURVA CIRCULAR Rc 30m
ANCHO DE CARRIL AC 3.5m
VELOCIDAD ESPIRAL Ve 60Km/h
LONGITUD DE LA ESPIRAL Le 30m
PARAMETRO DE LA ESPIRAL A 30m
ANGULO DE DEFLEXION DE LA ESPIRAL θe 28° 38' 52.4"
ANGULO CENTRAL DE LA CURVA Δc 16° 02' 29.36"
COORDENADAS CARTESIANAS DEL EC Xe 29.258m
COORDENADAS CARTESIANAS DEL EC Ye 4.911m
DISLOQUE, COORDENADA Y, PC DESPLAZADO ρ 1.239m
DISLOQUE, COORDENADA X, PC DESPLAZADO k 14.876m
TANGENTE ESPIRAL TE 38.133m
EXTERNA ESPIRAL Ee 8.946m
TANGENTE LARGA TL 20.268m
TANGENTE CORTA TC 10.244m
CUERDA LARGA DE LA ESPIRAL Cle 29.668m
LONGITUD CURVA CIRCULAR Lc 8.399m
ABSCISA TANGENTE ESPIRAL TE K0+049.653m
ABSCISA ESPIRAL CIRCULAR EC K0+079.653m
ABSCISA CIRCULAR ESPIRAL CE K0+088.052m
ABSCISA ESPIRAL TANGENTE ET K0+118.052m
Tabla 15. Elementos Curvas Oriente – Norte Fuente: Autores.
53
3.4 DISEÑO VERTICAL
Finalizado el diseño geométrico horizontal, se realiza la generación de perfiles
longitudinales de cada uno de los alineamientos que se establecieron en el diseño
geométrico horizontal, de este modo se pudieron establecer las diferencias de elevación
que presenta el terreno y así definir una cota de diseño.
Figura 32. Modelo Perfil Longitudinal de un de los Alineamientos
Fuente: AutoCAD
Avenida Boyacá Finalizada la generación y análisis de cada uno de los perfiles longitudinales se definen los
siguientes parámetros para el diseño vertical del paso a desnivel
Cota de diseño 2555.300
Altura del galibo 5.200
Espesor de la placa 1.200
Pendiente de entrada y salida del box
6.000%
Velocidad de diseño 60 km /h Tabla 16. Parámetros Diseño Vertical Paso a Desnivel
Para cada uno de los alineamientos de la avenida Boyacá se diseñaron dos curvas
convexas simétricas y una curva cóncava simétrica. Para determinar los valores de Kmin,
de los cuales dependen las longitudes de las curvas se tuvieron en cuenta los criterios para
la determinación de la longitud de curva vertical que aparecen en el manual de diseño
geométrico de carreteras del INVIAS. Ver tabla
54
Valores de K mín para el control de la distancia de visibilidad de parada y longitudes
Mínimas según criterio de operación en curvas verticales
Tabla 17. Valores de K min
Fuente: Manual de diseño geométrico INVIAS (2008).
De acuerdo a la tabla los valores de k min para una velocidad de diseño de 60km/h son:
K=11, para curvas verticales convexas y K=18, para curvas verticales cóncavas.
Elementos Básicos Curvas Verticales
Calzada Transmilenio norte-sur
No. 1 2 3 4 5
ESTACION PVI 0+000.00m 0+100.00m 0+240.00m 0+380.00m 0+463.11m
COTA PVI 2555.748m 2554.000m 2545.603m 2554.000m 2555.686m
PENDIENTES -1.75% -6.00% 6.00% 2.03%
CAMBIO DE PENDIENTE
4.25% 12.00% 3.97%
LONGITUD DE LA CURVA
46.746m 215.916m 43.652m
VALOR DE K 11 18 11
Tabla 18. Datos Curva Vertical Calzada Transmilenio Norte - Sur Boyacá Fuente: Autores
55
Calzada mixto sur-norte
No. 1 2 3 4 5
ESTACION PVI 0+000.00m 0+100.00m 0+240.00m 0+380.00m 0+460.00m
COTA PVI 2555.742m 2554.000m 2545.598m 2554.000m 2555.503m
PENDIENTES -1.74% -6.00% 6.00% 1.88%
CAMBIO DE PENDIENTE
4.26% 12.00% 4.12%
LONGITUD DE LA CURVA
46.851m 216.044m 45.341m
VALOR DE K 11 18 11
Tabla 19. Datos Curva Vertical Calzada Mixta Sur - Norte Boyacá Fuente: Autores
Calzada Transmilenio sur-norte
No. 1 2 3 4 5
ESTACION PVI 0+000.00m 0+100.00m 0+240.00m 0+380.00m 0+461.82m
COTA PVI 2555.817m 2554.000m 2545.603m 2554.000m 2555.725m
PENDIENTES -1.82% -6.00% 6.00% 2.11%
CAMBIO DE PENDIENTE
4.18% 12.00% 3.89%
LONGITUD DE LA CURVA
45.992m 215.929m 42.782m
VALOR DE K 11 18 11
Tabla 20. Datos Curva Vertical Calzada Transmilenio Sur - Norte Boyacá Fuente: Autores
Calzada mixta norte-sur
No. 1 2 3 4 5
ESTACION PVI 0+003.66m 0+100.00m 0+240.00m 0+380.00m 0+464.59m
COTA PVI 2555.818m 2554.000m 2545.603m 2554.000m 2555.684m
PENDIENTES -1.89% -6.00% 6.00% 1.99%
CAMBIO DE PENDIENTE
4.11% 12.00% 4.01%
LONGITUD DE LA CURVA
45.225m 215.929m 44.084m
VALOR DE K 11 18 11
Tabla 21. Datos Curva Vertical Calzada Mixta Norte – Sur Fuente: Autores
56
Calle 44 sur
Para el diseño vertical de la calle 44 sur se contemplaron dos curvas verticales convexas,
teniendo en cuenta el valor K min para una velocidad de diseño de 70 km/h. Ver tabla 11.
Calzada oriente -occidente
No. 1 2 3 4
ESTACION PVI 0+000.00m 0+080.00m 0+140.00m 0+256.04m
COTA PVI 2555.502m 2555.267m 2555.280m 2554.857m
PENDIENTES -0.29% 0.02% -0.36%
CAMBIO DE PENDIENTE
0.31% 0.39%
LONGITUD DE LA CURVA
3.462m 4.248m
VALOR DE K 11 11
Tabla 22. Datos Curva Vertical Calle 44 Sur. Sentido Oriente – Occidente Fuente: Autores
Conectantes
Conectante norte- occidente:
curva norte occidente
No. 1 2 3 4
ESTACION PVI 0+000.30m 0+187.88m 0+250.00m 0+319.91m
COTA PVI 2555.886m 2555.250m 2555.250m 2554.878m
PENDIENTES -0.34% 0.00% -0.53%
CAMBIO DE PENDIENTE
0.34% 0.53%
LONGITUD DE LA CURVA
3.730m 5.861m
VALOR DE K 11 11
Tabla 23. Datos Curva Vertical Conectante Norte – Occidente
Fuente: Autores
57
Conectante sur –oriente:
curva sur-oriente
No. 1 2 3 4
ESTACION PVI 0+000.00m 0+088.68m 0+186.29m 0+204.36m
COTA PVI 2555.412m 2555.580m 2555.580m 2555.550m
PENDIENTES 0.19% 0.00% -0.17%
CAMBIO DE PENDIENTE
0.19% 0.17%
LONGITUD DE LA CURVA
2.082m 1.837m
VALOR DE K 11 11
Tabla 24. Datos Curva Vertical Conectante Sur – Oriente
Fuente: Autores
Conectante oriente-norte:
curva oriente norte
No. 1 2 3 4
ESTACION PVI 0+001.74m 0+049.65m 0+118.05m 0+288.67m
COTA PVI 2555.581m 2555.200m 2555.200m 2555.510m
PENDIENTES -0.80% 0.00% 0.18%
CAMBIO DE PENDIENTE
0.80% 0.18%
LONGITUD DE LA CURVA
8.758m 2.001m
VALOR DE K 11 11
Tabla 25. Datos Curva Vertical Conectante Oriente – Norte Fuente: Autores
3.6 SECCIONES TRANSVERSALES
Se crearon a partir de la sección típica que se contempló para el diseño geométrico
horizontal, se tuvo en cuenta un separador de 2.00 entre las calzadas de Transmilenio y un
separador 0.60 m entre las calzada de Transmilenio y las calzadas mixtas. Ver figura 30.
58
Figura 33. Diseño Calzadas Av. Boyacá.
Fuente: Autores
Para la generación de las secciones fue necesario realizar el ensamblaje de la sección
típica, esta se ensamblo teniendo como referencia el alineamiento de la calzada norte-sur
de Transmilenio. Ver figura
Figura 34. Ensamblaje Sección Típica
Fuente: AutoCAD
Una vez terminado el ensamblaje de la sección, se creó el corredor de la avenida Boyacá,
siempre teniendo como referencia principal el alineamiento de la calzada norte-sur de
Transmilenio, el perfil de diseño de ésta y terreno natural obtenido con el levantamiento
topográfico ver figura 32
59
Figura 35. Corredor Avenida Boyacá
Fuente: AutoCAD
Una vez generado el corredor fue necesario crearle una superficie de terreno a este, la cual
relacionó la información de la superficie de terreno natural y la información del diseño del
paso a desnivel ver figura 33.
Figura 36. Superficie de terreno del Corredor Av. Boyacá
Fuente: AutoCAD
60
Terminada la creación de la superficie de terreno del corredor de la avenida Boyacá, se
procedió a generar las secciones transversales a lo largo del corredor en sentido norte sur,
para lo que se creó un “Sample Line” al alineamiento de la calzada norte-sur de
Transmilenio, al cual solo se le agrego la superficie creada con anterioridad
Figura 37. Creación "Sample Line" al Alineamiento Norte - Sur Calzada Transmilenio
Fuente: AutoCAD
Creada la “Sample Line”, se efectuó la edición de parámetros básicos de la sección,
distancia de abscisado, longitudes a derecha e izquierda entre otros.
Figura 38. Edición Parámetros Básicos "Sample Line"
Fuente: AutoCAD
Las secciones transversales se crearon con la herramienta “créate multipleviews”, se
selecionó el alineamiento y se dío siguiente. Con anterioridad se habian editado los
parametros por ende aparecen por defecto . Ver figura
61
Figura 39. Herramienta "CreateMultipleViews" Secciones Transversales
Fuente: AutoCAD
Para finalizar la creación de las secciones, termino picando en crear secciones y
seleccionando un punto de inserción para que aparezcan automáticamente, fue necesario
realizar la edición en cuanto a grillas y textos
Figura 40. Secciones Transversales
Fuente: AutoCAD
62
3.7 CALCULO DE VOLUMENES
Una vez finalizada la creación de las secciones transversales, se realizó el cálculo de
volúmenes para movimiento de tierras, para esto se usó la herramienta “compute materials”,
se seleccionó la opción corte y relleno y se relacionaron las superficies de terreno natural y
la superficie del corredor. Automáticamente se genera el reporte de los volúmenes
mostrando los esquemas de corte y relleno en las secciones que creamos previamente.
Tabla 20 y 21.
Es preciso aclara que el diseño de los peraltes así como el cálculo de las cotas de los
bordes se realizaron mediante el programa AutoCAD Civil en el cual dichos valores del
programa se basan con la norma estadounidense y no con la norma INVIAS, por lo que
genera diferencias en los cálculos, por eso los parámetros calculados así como los valores
de los volúmenes que se presentan son de tipo académico.
Figura 41. Relación de superficies para generar volúmenes
63
Reporte de Volumen Avenida Boyacá Estación Inicial:0+000.000
Estación Final: 0+462.993
Estación Área de
corte Volumen de corte
Área relleno
Volumen de relleno
Acumulado volumen de corte
Acumulado volumen de
relleno
0+000.000 2.350 0.000 0.360 0.000 0.000 0.000
0+005.000 5.780 20.340 0.000 0.920 20.340 0.920
0+010.000 9.490 38.180 0.000 0.010 58.520 0.940
0+015.000 13.350 57.110 0.000 0.000 115.630 0.940
0+020.000 17.480 77.080 0.000 0.000 192.710 0.940
0+025.000 22.110 98.980 0.000 0.000 291.690 0.940
0+030.000 25.510 119.050 0.000 0.000 410.740 0.940
0+035.000 28.630 135.360 0.000 0.000 546.100 0.940
0+040.000 31.720 150.880 0.000 0.000 696.970 0.940
0+045.000 34.750 166.160 0.000 0.000 863.130 0.940
0+050.000 37.780 181.320 0.000 0.000 1.044.460 0.940
0+055.000 42.120 199.740 0.000 0.000 1.244.200 0.940
0+060.000 44.330 216.110 0.000 0.000 1.460.300 0.940
0+065.000 46.470 227.000 0.000 0.000 1.687.300 0.940
0+070.000 48.560 237.590 0.000 0.000 1.924.890 0.940
0+075.000 50.720 248.210 0.000 0.000 2.173.090 0.940
0+080.000 53.900 261.560 0.000 0.000 2.434.650 0.940
0+085.000 60.510 286.030 0.000 0.000 2.720.680 0.940
0+090.000 67.900 321.020 0.000 0.000 3.041.700 0.940
0+095.000 74.420 355.810 0.000 0.000 3.397.510 0.940
0+100.000 78.670 382.740 0.000 0.000 3.780.250 0.940
0+105.000 87.470 415.360 0.000 0.000 4.195.610 0.940
0+110.000 96.880 460.880 0.000 0.000 4.656.490 0.940
0+115.000 106.870 509.380 0.000 0.000 5.165.870 0.940
0+120.000 117.440 560.770 0.000 0.000 5.726.630 0.940
0+125.000 131.090 621.310 0.000 0.000 6.347.950 0.940
0+130.000 145.480 691.430 0.000 0.000 7.039.380 0.940
0+135.000 159.340 762.060 0.000 0.000 7.801.440 0.940
0+140.000 171.740 827.700 0.000 0.000 8.629.150 0.940
0+145.000 181.950 884.230 0.000 0.000 9.513.380 0.940
0+150.000 192.500 936.130 0.000 0.000 10.449.510 0.940
0+155.000 203.490 989.980 0.000 0.000 11.439.490 0.940
0+160.000 215.570 1.047.660 0.000 0.000 12.487.150 0.940
64
Estación Área de
corte Volumen de corte
Área relleno
Volumen de relleno
Acumulado volumen de corte
Acumulado volumen de
relleno
0+165.000 226.260 1.104.560 0.000 0.000 13.591.710 0.940
0+170.000 238.090 1.160.870 0.000 0.000 14.752.580 0.940
0+175.000 247.030 1.212.810 0.000 0.000 15.965.390 0.940
0+180.000 253.640 1.251.670 0.000 0.000 17.217.060 0.940
0+185.000 259.260 1.282.240 0.000 0.000 18.499.300 0.940
0+190.000 264.650 1.309.780 0.000 0.000 19.809.080 0.940
0+195.000 269.240 1.334.730 0.000 0.000 21.143.810 0.940
0+200.000 272.980 1.355.540 0.000 0.000 22.499.350 0.940
0+205.000 275.740 1.371.810 0.000 0.000 23.871.160 0.940
0+210.000 278.900 1.386.610 0.000 0.000 25.257.770 0.940
0+215.000 281.690 1.401.480 0.000 0.000 26.659.250 0.940
0+220.000 282.910 1.411.490 0.000 0.000 28.070.740 0.940
0+225.000 281.910 1.412.040 0.000 0.000 29.482.780 0.940
0+230.000 282.230 1.410.350 0.000 0.000 30.893.140 0.940
0+235.000 285.280 1.418.770 0.000 0.000 32.311.910 0.940
0+240.000 288.330 1.434.020 0.000 0.000 33.745.920 0.940
0+245.000 288.280 1.441.530 0.000 0.000 35.187.450 0.940
0+250.000 288.180 1.441.150 0.000 0.000 36.628.610 0.940
0+255.000 288.750 1.442.320 0.000 0.000 38.070.920 0.940
0+260.000 289.630 1.445.960 0.000 0.000 39.516.880 0.940
0+265.000 289.850 1.448.720 0.000 0.000 40.965.600 0.940
0+270.000 288.360 1.445.530 0.000 0.000 42.411.120 0.940
0+275.000 286.740 1.437.740 0.000 0.000 43.848.860 0.940
0+280.000 282.370 1.422.770 0.000 0.000 45.271.630 0.940
0+285.000 278.450 1.402.060 0.000 0.000 46.673.690 0.940
0+290.000 271.440 1.374.740 0.000 0.000 48.048.440 0.940
0+295.000 264.300 1.339.370 0.000 0.000 49.387.810 0.940
0+300.000 258.190 1.306.230 0.000 0.000 50.694.040 0.940
0+305.000 250.690 1.272.200 0.000 0.000 51.966.240 0.940
0+310.000 241.790 1.231.220 0.000 0.000 53.197.460 0.940
0+315.000 234.310 1.190.260 0.000 0.000 54.387.720 0.940
0+320.000 228.200 1.156.290 0.000 0.000 55.544.010 0.940
0+325.000 215.560 1.109.420 0.000 0.000 56.653.430 0.940
0+330.000 206.590 1.055.380 0.000 0.000 57.708.820 0.940
0+335.000 198.680 1.013.170 0.000 0.000 58.721.990 0.940
0+340.000 188.900 968.960 0.000 0.000 59.690.950 0.940
65
Estación Área de
corte Volumen de corte
Área relleno
Volumen de relleno
Acumulado volumen de corte
Acumulado volumen de
relleno
0+345.000 172.260 902.910 0.000 0.000 60.593.850 0.940
0+350.000 157.940 825.510 0.000 0.000 61.419.360 0.940
0+355.000 147.160 762.760 0.000 0.000 62.182.120 0.940
0+360.000 137.610 711.930 0.000 0.000 62.894.060 0.940
0+365.000 126.330 659.860 0.000 0.000 63.553.920 0.940
0+370.000 112.690 597.560 0.000 0.000 64.151.490 0.940
0+375.000 100.310 532.500 0.000 0.000 64.683.990 0.940
0+380.000 89.310 474.040 0.000 0.000 65.158.030 0.940
0+385.000 83.020 430.810 0.000 0.000 65.588.840 0.940
0+390.000 76.940 399.910 0.000 0.000 65.988.750 0.940
0+395.000 70.850 369.480 0.000 0.000 66.358.230 0.940
0+400.000 61.180 330.080 0.000 0.000 66.688.310 0.940
0+405.000 56.530 294.280 0.000 0.000 66.982.590 0.940
0+410.000 52.010 271.340 0.000 0.000 67.253.930 0.940
0+415.000 47.750 249.400 0.000 0.000 67.503.330 0.940
0+420.000 42.810 226.410 0.000 0.000 67.729.740 0.940
0+425.000 37.520 200.840 0.000 0.000 67.930.580 0.940
0+430.000 31.200 171.810 0.000 0.000 68.102.390 0.940
0+435.000 26.260 143.650 0.000 0.000 68.246.040 0.940
0+440.000 21.720 119.950 0.000 0.000 68.365.990 0.940
0+445.000 17.610 98.320 0.000 0.000 68.464.320 0.940
0+450.000 13.080 76.720 0.000 0.000 68.541.040 0.940
0+455.000 8.180 53.130 0.630 1.560 68.594.170 2.500
0+460.000 3.400 28.950 1.720 5.870 68.623.120 8.370
0+462.993 1.190 6.880 2.740 6.680 68.630.000 15.050
Tabla 26. Reporte de Volúmenes Av. Boyacá Norte – Sur Fuente: AutoCAD
66
Reporte de Volumen Calle 44 sur
Estación Inicial: 0+000.000
Estación Final: 0+256.043
Estación Área de
corte Volumen de corte
Área relleno
Volumen de relleno
Acumulado volumen de corte
Acumulado volumen
de relleno
0+000.000 1.360 0.000 0.040 0.000 0.000 0.000
0+010.000 0.640 9.770 1.870 7.220 9.770 7.220
0+020.000 0.410 5.230 0.300 9.700 14.990 16.920
0+030.000 0.130 2.610 2.290 11.370 17.610 28.290
0+040.000 0.340 2.280 0.570 13.370 19.890 41.660
0+050.000 0.440 3.900 0.890 7.240 23.790 48.900
0+060.000 0.080 2.370 1.390 11.280 26.150 60.180
0+070.000 0.020 0.430 1.830 16.050 26.580 76.230
0+080.000 0.060 0.370 1.700 17.690 26.960 93.920
0+090.000 0.000 0.210 2.230 19.600 27.170 113.510
0+100.000 0.350 1.170 0.380 11.720 28.340 125.240
0+110.000 1.430 8.300 0.000 1.250 36.640 126.490
0+120.000 0.500 9.240 0.070 0.230 45.880 126.720
0+130.000 0.120 2.850 0.760 3.520 48.730 130.240
0+140.000 0.020 0.610 2.800 16.730 49.340 146.970
0+150.000 0.080 0.450 2.720 27.590 49.790 174.560
0+160.000 0.140 1.080 2.070 23.860 50.880 198.420
0+170.000 0.210 1.770 1.250 16.420 52.640 214.840
0+180.000 0.400 3.000 1.350 13.020 55.640 227.860
0+190.000 0.400 4.000 1.250 13.010 59.640 240.870
0+200.000 0.130 2.550 0.950 10.940 62.190 251.800
0+210.000 0.100 1.140 0.830 8.850 63.330 260.660
0+220.000 0.730 3.650 0.600 7.080 66.980 267.730
0+230.000 0.840 7.820 0.600 5.970 74.800 273.710
0+240.000 0.540 6.840 0.450 5.250 81.640 278.950
0+250.000 0.820 6.750 0.000 1.650 88.400 280.600
0+256.043 1.040 5.590 0.000 0.000 93.990 280.610
Tabla 27. Reporte de Volúmenes Calle 44 Sur. Sentido Oriente – Occidente Fuente: AutoCAD
67
4. MODELAMIENTO 3D
Para realizar El modelamiento 3D se seleccionó el software AutoCAD 3ds max, debido a
que proporciona una solución completa de modelado, animación, simulación y
renderización obteniendo como resultado final un video donde se muestra el diseño del
paso a desnivel de una forma dinámica. Para el diseño fue necesario efectuar al importación
del archivo DWG de civil d3 al software 3ds Max, posteriormente se efectuó la renderizacion
utilizando las diferentes herramientas con que cuenta el software
Figura 42. Modelo 3D Fuente: Autodesk 3d Max
68
5. CONCLUSIONES
La Avenida Boyacá conserva los cuatro carriles existentes en ambos sentidos en
adición con las calzadas de Transmilenio diseñadas, sin embargo, en está
intersección con la calle 44 sur se complementa el diseño en tres conectantes, de
esta manera existe un flujo vehicular constante, sin semaforización.
Con resultado del diseño del deprimido con paso a desnivel se conservan
separadores amplios, por lo que se garantiza la seguridad en el transito automóvil.
Con el diseño de las conectantes se genera una mayor accesibilidad a la Avenida
Boyacá, permitiendo un flujo constante e ininterrumpido.
Los pasos a desnivel son una buena solución para facilitar el flujo de vehículos en
los cruces entre vías importantes como lo es la Avenida Boyacá.
6. RECOMENDACIONES
La presente propuesta es únicamente de diseño geométrico por lo que el estudio y
reubicación de redes húmedas y secas queda sujeto a la posibilidad de ser realizado
como un nuevo proyecto de grado, teniendo como base la topografía y el diseño
geométrico desarrollado en el presente documento.
Para el diseño de las curvas horizontales en las conectantes se recomienda utilizar
radios entre 15 y 30 metros para no tener una gran afectación en el espacio público.
69
7. BIBLIOGRAFIA
Manual de diseño geométrico para carreteras, INVIAS (instituto nacional de vías ),
2008
CARDENAS GRISALES, James. Diseño geométrico de carreteras, Bogotá; Eco
ediciones, 2014
OTALVARO OVALLE, Xiomara Alejandra, SOTO OSSA, GisethKatherin, proyecto
de grado : diseño geométrico vial de una paso deprimido en la intersección de la
avenida Boyacá con calle 12, en Bogotá D.C
ARBOLEDA Vélez, German. Calculo y diseño de glorietas, AC editores 2000
7.1 Sitios Web
Ministerio de transportes y comunicaciones de Perú, Diseño geométrico de
intersecciones. Recuperado de:
http://www.mtc.gob.pe/portal/transportes/caminos_ferro/manual/DG-
2001%20corregido-ok/volumen2/cap5/seccion502.htm
-Definiciones de Intersecciones a Desnivel
8. INFOGRAFIA
Caracol radio, “Avenida Boyacá se convertiría en otra Avenida Caracas: expertos”,
recuperado de:http://www.caracol.com.co/noticias/bogota/avenida-boyaca-se-
convertiria-en-otra-avenida-caracas-expertos/20150302/nota/2655421.aspx
el espectador, “Petro anuncia TM por la 68 y la Boyacá”, recuperado
de:http://www.elespectador.com/noticias/bogota/petro-anuncia-tm-68-y-boyaca-
articulo-322746
grupo crispa, “12 cruces viales tendrá la ‘megaobra’ de la 94 con NQS” recuperado
de:http://www.grupocrispa.com/Blog/Detail/12-cruces-viales-tendra-la-megaobra-
de-la-94-con-nqs
el tiempo, “Así lucirá la glorieta deprimida de calle 94 con NQS”, recuperado de:
http://www.eltiempo.com/archivo/documento/CMS-11138603