diseÑo geomÉtrico, diseÑo de seÑalizaciÓn y diseÑo estructura de pavimento de...
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DISEÑO GEOMÉTRICO, DISEÑO DE SEÑALIZACIÓN Y DISEÑO
ESTRUCTURA DE PAVIMENTO DE LA VÍA QUE CONDUCE DEL
MUNICIPIO DE PITALITO AL TECNOPARQUE AGROECOLÓGICO
YAMBORÓ DEL SENA EN EL DEPARTAMENTO DEL HUILA
INFORME FINAL
ANÁLISIS DE TRÁNSITO V-0
Manizales, marzo 22 de 2017
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CONTENIDO
CONTENIDO ......................................................................................................................... 2
FIGURAS ............................................................................................................................... 2
TABLAS ................................................................................................................................. 3
1.INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ 4
2.OBJETIVO .......................................................................................................................... 5
2.1OBJETIVO GENERAL ..................................................................................................... 5
2.2OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................................ 5
2.3ALCANCE ......................................................................................................................... 5
3.GENERALIDADES ............................................................................................................. 6
3.1LOCALIZACIÓN DEL PROYECTO ................................................................................. 6
3.2DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO ................................................................ 7
4.METODOLOGÍA ................................................................................................................. 8
5.ANÁLISIS DEL TRÁNSITO VEHICULAR .......................................................................... 9
5.1RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN .............................................................................. 9
5.1.1 Conteo vehicular ........................................................................................ 10
5.2TRÁNSITO GENERADO ................................................................................................ 11
5.3DEMANDA DE TRÁNSITO FUTURO ............................................................................ 11
5.3.1 EJES EQUIVALENTES DE 8.2 TONELADAS ......................................... 11
5.3.2 CÁLCULO DE REPETICIONES POR EJES DE CARGA ........................ 13
6.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................................. 16
7.ANEXOS ........................................................................................................................... 17
10.1ANEXO 1 – AFORO VEHICULAR (Suministrado por el Municipio de Pitalito) .......... 17
FIGURAS
Figura 1: Localización del departamento de Huila. ............................................................... 6
Figura 2: Localización del Proyecto en el Departamento de Huila ....................................... 7
Figura 3: Localización Estaciones de Conteo – Huila. INVIAS ............................................. 9
Figura 4: Factores de Equivalencia de Carga ..................................................................... 12
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TABLAS
Tabla 1: Resumen aforo vehicular febrero de 2017 ............................................................ 10
Tabla 2: Distribución del TPD por tipo de vehículo ............................................................. 10
Tabla 3: Parámetros de diseño ............................................................................................ 12
Tabla 4 Pesos por eje permitidos ......................................................................................... 13
Tabla 5 Proyección del número de ejes para el periodo de diseño .................................... 15
Tabla 6 Cantidad de ejes por tipo de eje y por rango de carga .......................................... 15
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1. INTRODUCCIÓN
El Municipio de Pitalito, departamento del Huila, en el marco del proyecto
“CONSTRUCCIÓN EN PAVIMENTO RÍGIDO DE LA VÍA QUE CONDUCE DEL
MUNICIPIO DE PITALITO AL TECNOPARQUE AGROECOLÓGICO YAMBORÓ DEL
SENA EN EL DEPARTAMENTO DEL HUILA”, ve la necesidad de contratar los estudios y
diseños completos de la vía, para garantizar así una adecuada planeación y un correcto
desarrollo de las diferentes actividades que contemplan la construcción y/o mejoramiento
de una vía.
Se presenta a consideración de la entidad contratante el informe correspondiente al
“DISEÑO GEOMÉTRICO, DISEÑO DE SEÑALIZACIÓN Y DISEÑO ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO DE LA VÍA QUE CONDUCE DEL MUNICIPIO DE PITALITO AL
TECNOPARQUE AGROECOLÓGICO YAMBORÓ DEL SENA EN EL DEPARTAMENTO
DEL HUILA”, realizado por la Ingeniera María Clara Potes Mazuera.
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2. OBJETIVO
2.1 OBJETIVO GENERAL
Elaborar el “Diseño Geométrico, Diseño de Señalización y Diseño Estructura de
Pavimento de la Vía que Conduce del Municipio de Pitalito al Tecnoparque Agroecológico
Yamboró del Sena en el Departamento del Huila”.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Con base en los aforos vehiculares suministrados, realizar la proyección de
tránsito para determinar la estructura de pavimento de la vía.
2.3 ALCANCE
El estudio de tránsito, se limita al análisis de la información suministrada.
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3. GENERALIDADES
3.1 LOCALIZACIÓN DEL PROYECTO
El departamento de Huila está ubicado en el sur occidente de Colombia y se encuentra
localizado entre los 3º55’12” y 1º30’04” de latitud norte y el 74º25’24” y 76º35’16” de
longitud al oeste, esto es entre el nacimiento del Río Riachón y el Pico de La Fragua y
entre el Alto de Las Oseras y el Páramo de las Papas. El Huila limita con los
departamentos de Cundinamarca y Tolima en el norte, con los departamentos del Cauca y
Caquetá en el sur, con Meta y Caquetá en el oriente con Cauca y Tolima en el occidente.
El territorio departamental tiene una extensión aproximada de 19890 km2, está
conformado por 37 municipios y posee una población estimada de 1.188.314 habitantes a
2005 (Censo DANE 2005).
Figura 1: Localización del departamento de Huila.
Fuente: Wikipedia
La vía Pitalito – Tecnoparque Yamboró, es un tramo de aproximadamente 7 km de
longitud, para la cual se pretende hacer el diseño de la estructura de pavimento.
Actualmente el tramo se encuentra sin superficie de rodadura, con un ancho de banca
que oscila entre 3.0 m y 4.0m.
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Figura 2: Localización del Proyecto en el Departamento de Huila
Fuente: Google Earth
3.2 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO
Dentro del marco de ejecución se ha propuesto el diseño de la estructura de pavimento de
la carretera que comunica el municipio de Pitalito con el Tecnoparque Agroindustrial
Yamboró del SENA. El tramo de vía tiene una longitud aproximada de 7 kilómetros, los
cuales en la actualidad se encuentran en terreno natural con un poco de afirmado y según
los perfiles estratigráficos suministrados por el municipio y elaborados por Ingeniería &
Laboratorio se tiene en su mayoría suelos granulares – arenas limo arcillosas. Se
pretende obtener una estructura de pavimento en concreto rígido.
En cuanto al diseño geométrico de la vía, se pretende aprovechar al máximo la banca
existente, sin embargo debido al ancho existente y por tratarse de una vía terciaria, es
necesario ampliar el ancho de la vía. En cuanto al trazado vertical, se pretende
igualmente aprovechar al máximo el trazado existente y en algunos tramos será necesario
hacer cortes o llenos para mejorar las pendientes.
Finalmente se realizará el diseño de señalización teniendo en cuenta el Manual de
Señalización Vial 2015 del Instituto Nacional de Vías – INVIAS.
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4. METODOLOGÍA
En la realización del “Diseño Geométrico, Diseño de Señalización y Diseño Estructura de
Pavimento de la Vía que Conduce del Municipio de Pitalito al Tecnoparque Agroecológico
Yamboró del Sena en el Departamento del Huila”, se llevaron a cabo las siguientes
actividades con el ánimo de cumplir con los diferentes objetivos planteados.
- Procesamiento de la topografía suministrada.
- Análisis del informe de prospección geotécnica suministrado.
- Análisis del tránsito vehicular para el periodo de diseño, según aforo vehicular
suministrado y siguiendo la metodología INVIAS.
- Diseño de la estructura de pavimento de la vía.
- Diseño geométrico de la vía (horizontal y vertical).
- Diseño de señalización.
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5. ANÁLISIS DEL TRÁNSITO VEHICULAR
Para estimar la demanda a que estará expuesta la estructura de pavimento durante el
período de análisis de veinte (20) años, se realizó el análisis del tránsito vehicular de la
vía, con base en conteos históricos de la vía y complementado por el aforo vehicular
realizado por el Municipio de Pitalito durante febrero de 2017.
5.1 RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN
Se revisaron las diferentes estaciones de conteo del Instituto Nacional de Vías (INVIAS)
en el departamento de Huila y sobre la vía Pitalito – Yamboró, INVIAS no cuenta con
estaciones de conteo, como se puede observar en la Figura 3.
Debido a la falta de información histórica, se hará el análisis del tránsito con la
información del conteo realizado durante los días 9-13 de febrero de 2017, durante 12
horas del día, suministrado por el Municipio de Pitalito.
Figura 3: Localización Estaciones de Conteo – Huila. INVIAS
Fuente: INVIAS
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5.1.1 Conteo vehicular
Con el propósito de tener información actualizada del número de vehículos que transitan
por la vía Pitalito - Yamboró, el Municipio de Pitalito realizó el conteo vehicular los días 9-
13 de febrero de 2017, durante 12 horas del día, de 6 de la mañana a 6 de la tarde.
De acuerdo con la metodología descrita en el Manual de Diseño de Pavimentos Asfálticos
para Vías con Bajos Volúmenes de Tránsito de INVIAS, se realizaron cinco días de aforo,
cuatro días normales, y un día de mercado, el domingo 4 de septiembre.
INVIAS en su metodología recomienda la siguiente fórmula para estimación del TPD
cuando se tienen aforos de menos de 7 días.
TPD = 𝑃𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑉𝑒ℎí𝑐𝑢𝑙𝑜𝑠 𝐷í𝑎𝑠 𝑁𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙𝑒𝑠 ∗6
7 + 𝑉𝑒ℎí𝑐𝑢𝑙𝑜𝑠 𝐷í𝑎 𝑀𝑒𝑟𝑐𝑎𝑑𝑜 ∗
1
7
Una vez compilada toda la información se obtuvieron los resultados que se muestran en la
Tabla 1.
Tabla 1: Resumen aforo vehicular febrero de 2017
Fuente: Elaboración Propia – Aforo Suministrado por el Municipio de Pitalito
Con esta información se obtuvo un TPD de 380 vehículos/día, con una distribución por
tipo de vehículo que se muestra en la Tabla 2.
Tabla 2: Distribución del TPD por tipo de vehículo
Elaboración Propia – Aforo Suministrado por el Municipio de Pitalito
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En el Anexo 1 se pueden observar los registros del aforo vehicular suministrados por el
Municipio de Pitalito
5.2 TRÁNSITO GENERADO
Para estimar el tránsito generado se tuvo en cuenta la recomendación del texto Ingeniería
de Tránsito de Rafael Cal y Mayor, edición 7, donde recomienda usar un porcentaje entre
el 5% y el 25% del tránsito actual como tránsito generado. Con base es esta
recomendación, considerando que la vía conecta con el segundo municipio del
departamento, alta demanda turística del departamento y teniendo en cuenta que la
ampliación puede inducir a un tránsito de vehículos de mayor tamaño, como los C5 y > C5
se considera un incremento del 7% como tránsito generado, el cual será constante a lo
largo de la vida útil del pavimento.
5.3 DEMANDA DE TRÁNSITO FUTURO
5.3.1 EJES EQUIVALENTES DE 8.2 TONELADAS
Para el análisis de la demanda de un pavimento rígido, con la metodología del Manual de
diseño de pavimentos de concreto para vías con bajos, medios y altos volúmenes de
tránsito de INVIAS, se deben obtener el número de ejes equivalentes a ejes de 8.2
toneladas para el periodo de diseño. Para evaluar el número de ejes equivalentes debido
a la ausencia de serie histórica de tránsito en las vías objeto del presente estudio, el
cálculo de los ejes equivalentes a ejes sencillos de 8.2 ton para el periodo de diseño de
20 años, se realizará con la metodología del Manual de Diseño de Pavimentos Asfálticos
para Vías con Bajos Volúmenes de Tránsito de INVIAS, con un crecimiento constante del
5% anual. El tránsito base o inicial, y la distribución por tipo de vehículo será el obtenido
mediante el aforo vehicular realizado como parte de la presente consultoría.
De acuerdo con la metodología descrita en el manual, se siguen seis pasos:
1. Conteos de tránsito: realizado entre el 9 y el 13 de febrero de 2017. Aforos de 12
horas.
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2. Corrección por estacionalidad: El factor de corrección por estacionalidad se
determina mediante la relación del TPD mensual y el TPD anual, cuando se tienen
aforos constantes. En este caso, como no se tiene ninguna otra información
adicional al aforo realizado en el mes de febrero de 2017, no se hace corrección por
estacionalidad.
3. Definición de parámetros de diseño: Para evaluar el número de ejes equivalentes a
ejes sencillos de 8.2 toneladas para el periodo de diseño se definieron los
parámetros que se muestran en la tabla 3.
Tabla 3: Parámetros de diseño
Distribución Direccional 56% (Según aforo)
Composición vehículos comerciales Según aforo
Distribución por Carril 100%
Año de entrada en operación de la vía 2017
Tasa de crecimiento anual 5%
Periodo de diseño 20 años
Fuente: Elaboración Propia
Como parte de la metodología para calcular el número de ejes equivalentes, se debe
tener en cuenta el factor de equivalencia de carga, los valores de equivalencia de carga
utilizados, fueron tomados del manual de diseño de pavimentos para bajos volúmenes de
INVIAS. Teniendo en cuenta el tipo de buses que transitan por la vía son pequeños, se
tuvo un factor de equivalencia para buses de 0.4.
Figura 4: Factores de Equivalencia de Carga
Fuente: Manual de diseño de pavimentos bajos volúmenes de INVIAS
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4. Cálculo de ejes equivalentes a ejes sencillos de 8.2 toneladas para el año base
(2017): Se estimó un total de 90320 Esals, usando la ecuación que se muestra a
continuación:
𝐸𝑆𝐴𝐿𝑆(𝑎ñ𝑜𝑏𝑎𝑠𝑒) = 365 × [∑ 𝑉𝑒ℎí𝑐𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑐𝑜𝑚𝑒𝑟𝑐𝑖𝑎𝑙𝑒𝑠 × %𝑉 × 𝐹𝐷 ] × 𝐹𝑑
5. Cálculo de ejes equivalentes a ejes sencillos de 8.2 toneladas para el periodo de
diseño (20 años): Para el cálculo de los ejes equivalentes para el periodo de diseño,
se usa la fórmula que se muestra a continuación:
𝐸𝑆𝐴𝐿𝑆 (𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑𝑜 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜) = 𝐸𝑠𝑎𝑙𝑠 (𝑎ñ𝑜 𝑏𝑎𝑠𝑒) ×(1 + 𝑟)𝑛 − 1
𝑟
Siendo r, la tasa de crecimiento anual, que en ese caso es de 5% mas 7% del tránsito
generado, para un total del 12%.
Por lo tanto se tiene un número de ejes equivalentes de diseño de 6.5 x 106.
5.3.2 CÁLCULO DE REPETICIONES POR EJES DE CARGA
Para el análisis de la demanda de un pavimento rígido, con la metodología de la PCA, se
deben analizar los vehículos por rangos de cargas y por tipo de ejes. Durante el aforo
realizado no se efectuaron pesajes a los vehículos por lo que se determinará el peso de
los ejes de acuerdo con las cargas por eje máximas permitidas según la Resolución
004100 de 2004 del Ministerio de Transporte, en su Artículo 9 – Peso por Eje.
Tabla 4 Pesos por eje permitidos
TIPO DE EJE PESO MÁXIMO POR EJE, KG
Eje Sencillo
Dos llantas 6.000
Cuatro llantas 11.000
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Eje Tándem
Cuatro llantas 11.000
Seis llantas 17.000
Ocho llantas 22.000
Eje Trídem
Seis llantas 16.500
Ocho llantas 19.000
Diez llantas 21.500
Doce llantas 24.000
Fuente: Resolución 004100 de 2004 del Ministerio de Transporte - Artículo 9
De acuerdo con lo anterior se tiene la siguiente distribución de ejes por tipo de vehículos,
de acuerdo con los vehículos aforados para la vía en estudio:
Vehículo tipo Buses y C-2P
Eje sencillo: 6 toneladas.
Eje sencillo: 6 toneladas.
Vehículo tipo C-2G
Eje sencillo: 6 toneladas.
Eje sencillo: 11 toneladas.
Vehículo tipo C-3 y C-4
Eje sencillo: 6 toneladas.
Eje sencillo: 11 toneladas.
Eje tándem: 11 toneladas.
Vehículo tipo C-5
Eje sencillo: 6 toneladas.
Eje sencillo: 11 toneladas.
Eje tándem: 17 toneladas.
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En la vía no se evidenciaron vehículos > C-5.
Con base en la información anterior, se obtuvo el número de ejes o repeticiones
esperadas, como se muestra en la siguiente tabla:
Tabla 5 Proyección del número de ejes para el periodo de diseño
Tabla 6 Cantidad de ejes por tipo de eje y por rango de carga
Tipo de eje Carga (ton) Repeticiones Esperadas
Sencillo 6 9.310.036
Sencillo 11 2.051.514
Tándem 11 657.681
Tándem 17 315.774
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6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Se realiza el análisis del tránsito vehicular para un período de diseño de 20 años, para
unificar criterios con la metodología de INVIAS y teniendo en cuenta que es la vida útil
más común a nivel nacional para este tipo de pavimentos.
Se obtiene un número de ejes equivalentes de diseño de 6.5 x 106, con los cuales se
realizó el análisis de repeticiones de carga, obteniendo el siguiente cuadro.
Tipo de eje Carga (ton) Repeticiones Esperadas
Sencillo 6 9.310.036
Sencillo 11 2.051.514
Tándem 11 657.681
Tándem 17 315.774
MARIA CLARA POTES MAZUERA
Ingeniera Civil
Especialista en Vías y Transportes
Magíster en Ingeniería Civil
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7. ANEXOS
10.1 ANEXO 1 – AFORO VEHICULAR (Suministrado por el Municipio de Pitalito)