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UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIAINGENIERIA CIVIL Y AGRÍCOLADISEÑO GEOMÉTRICO DE VÍAS (2015949)

Profesor: Ing. Crisanto Sáenz SaavedraCurso 2014 – 02/03

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIAINGENIERIA CIVIL

DISEÑO GEOMÉTRICO DE VÍAS (Cód. 2015949)

1. INTRODUCCIÓN

“El diseño geométrico es la parte más importante dentro de un proyecto de construcción o mejoramiento de una vía, pues allí se determina su configuración tridimensional, es decir, la ubicación y la forma geométrica definida para los elementos de la carretera; de manera que ésta sea funcional, segura, cómoda, estética, económica y compatible con el medio ambiente”.

Esta asignatura está enfocada a proporcionar a los participantes, las bases y las metodologías necesarias para analizar los factores multicriterio que intervienen en el diseño de proyectos viales, entre los que se pueden contar la topografía o tipo de terreno, la capacidad y los niveles de servicio, la velocidad, la seguridad, la economía, la comodidad, la funcionalidad, la coherencia con el desarrollo territorial y los usos del suelo, el manejo del impacto ambiental, entre otros. Si bien no todos estos temas serán tratados con profundidad técnica, se pretende que mediante el estudio detallado de la geometría de la planta, el perfil y la sección transversal de las vías y su asociación con las premisas básicas de la seguridad vial y el concepto de movilidad, los estudiantes cuenten con las bases suficientes para emprender un proyecto vial integral.

2. OBJETIVOS

2.2 Objetivo General

Garantizar que los estudiantes sean capaces de conjugar todos los elementos en que se divide el diseño (planta, perfil y sección transversal) para concebir una carretera completa y funcional, que cumpla los objetivos de seguridad y comodidad para los usuarios y compatibilidad con el medio ambiente.

2.3 Objetivos Específicos

Brindar las bases técnicas necesarias para el diseño de proyectos viales acordes con la capacidad y niveles de servicio, la velocidad, las exigencias topográficas, la normatividad técnica, el drenaje, el urbanismo, el paisajismo y los condicionantes del desarrollo territorial y la planificación.

Estudiar y discutir los factores que se deben tomar en cuenta en la planificación y diseño de las vías, la relación e importancia entre conductores, peatones, vehículos y vías, y la relación existente entre capacidad, niveles de servicio y diseño geométrico.

Mezclar los fundamentos teóricos con el planteamiento y resolución de problemas que impliquen analizar y hallar el camino más apropiado para llegar a un resultado lo



suficientemente coherente con los planteamientos y requerimientos exigidos. Lo anterior lleva implícito un proceso de verificación para validar la mejor solución.

Aplicar el método de desarrollo de proyectos, consistente en llevar al participante, individualmente o en grupos a proyectar algo concreto y a ejecutarlo. Para esto, se aplicará una secuencia metodológica, mediante el diseño de un tramo vial rural en sitios específicos del territorio colombiano. La idea será llevar al participante a pasar por una situación auténtica de vivencia y experiencia, enfocando el proyecto vial a que cumpla con los conceptos teóricos vistos, así como con las demás exigencias necesarias para que sea construible. Este trabajo se realizará a lo largo de todo el semestre.

Complementariamente se aplicará la técnica de estudios de caso, consistente en exponer a la clase, basados en los conceptos, criterios, normas y metodologías estipulados y mencionados, una situación real para que los estudiantes la aprecien, la cuestionen y busquen soluciones. Tras el análisis, el docente orientará ejercicios prácticos (en clase), haciendo uso del software Civil 3D 2011, que brinden herramientas complementarias y que a su vez, permitan llevar a feliz término el proyecto práctico del semestre y prepararen a los estudiantes para su vida profesional.

Comprometer al estudiante con la seguridad vial y dotarle de la capacidad para que diseñe carreteras seguras. Así mismo, motivar al estudiante por el estudio y la profundización de temas complementarios como el diseño geométrico urbano, el diseño de infraestructura vial para sistemas de transporte público y las auditorías de seguridad vial.

Estimular el pensamiento creativo. Estimular la iniciativa, la confianza en sí mismo y el sentido de responsabilidad.

5. METODOLOGÍA

La clase se llevará a cabo mediante 5 módulos con presentaciones magistrales. Al final de cada módulo se desarrollarán ejercicios y talleres aplicados. Por otro lado, los estudiantes deberán realizar por grupos, el diseño de una vía rural de una calzada, cuyo diseño se llevará a cabo a lo largo de todo el semestre.

Módulo TemasI5 Semanas

1. GENERALIDADES1.1. CARTOGRAFÍA BASE Y HERRAMIENTAS PARA EL DISEÑO VIAL:

1.1.1. Selección del sitio de proyecto (por subgrupos) basados en planos de restitución aerofotogramétricos a escala 1:2000 con curvas de nivel cada 2 metros en sector rural.

1.1.2. Digitalización de las curvas de nivel y generación del Modelo Digital del Terreno en Civil 3D.

1.1.3. Establecimiento de los puntos de Origen y Destino para cada subgrupo y definición de los controles



Módulo Temasprimarios.

1.1.4. Descripción de los procesos para la elaboración de Modelos Digitales del Terreno (Por curvas de nivel, por nubes de puntos y break-lines y extraído de Google Earth)

1.1.5. Depuración de los MDT y explicación de las precisiones, cuidados y alcance de los Modelos.

1.2. CICLO DE UN PROYECTO DE CARRETERAS1.2.1. Etapa de Pre-inversión (Idea, Perfil del Proyecto, Pre-

Factibilidad, Factibilidad)1.2.2. Etapa de Inversión (Diseño Definitivo, Tipos de

Proyectos: Construcción, Mejoramiento y Rehabilitación)

1.2.3. Etapa Operacional (Mantenimiento Rutinario, Mantenimiento Periódico, Evaluación Ex-Post)

1.3. FACTORES ASOCIADOS A LA VELOCIDAD1.3.1. Velocidad de Diseño1.3.2. Velocidad Específica1.3.3. Velocidad de Operación

1.4. ALCANCE DEL PROYECTO DE CARRETERAS Y DE LA FUNCIÓN DEL INGENIERO

1.5. CRITERIOS Y NORMAS PARA ESTABLECER LOS ALINEAMIENTOS HORIZONTALES Y VERTICALES EN UN ANTEPROYECTO

1.6. CLASIFICACIÓN DE LAS CARRETERAS1.7. FACTORES DE LOCALIZACIÓN DE UNA CARRETERA1.8. RECONOCIMIENTOS PRELIMINARES1.9. RECOMENDACIONES SOBRE LOS RECONOCIMIENTOS

PRELIMINARES1.10. ESTUDIOS DE RUTAS PARA EL TRAZADO DE CARRETERAS1.11. METODOLOGÍAS PARA LLEVAR UN TRAZADO SOBRE LOS

DIFERENTES TIPOS DE TERRENO (PLANO, ONDULADO, MONTAÑOSO Y ESCARPADO)

1.12. ANÁLISIS DE LA GEOMETRÍA PREVALECIENTE EN UN TRAMO DE VÍA CONSTRUIDA Y APLICACIÓN DE LOS CRITERIOS Y NORMAS PARA IDENTIFICAR EL CUMPLIMIENTO DE LOS MISMOS

1.13. EVALUACIÓN DE LAS RUTAS Y PROCESO DE SELECCIÓN DE LA MEJOR

1.14. APLICACIÓN ESTUDIO DE CASO:1.15. Generación de modelos digitales del terreno1.16. Revisión de criterios en un tramo de carretera existente

II5 Semanas

2. DISEÑO PLANIMÉTRICO DE CARRETERAS2.1. Curvatura y geometría de las curvas circulares – Cálculo de elementos2.2. Curvas de transición



Módulo Temas2.2.1. Justificación2.2.2. Geometría de las espirales2.2.3. Longitudes mínimas2.2.4. Empalmes entre espirales y circulares

2.3. Localización del eje definitivo de la carretera.2.3.1. Geometrización de alternativas de trazado y del proyecto

definitivo.2.3.2. Uso de herramientas de diseño CAD.

APLICACIÓN PROYECTO: Trazado manual en planta de la alternativa seleccionada y localización

definitiva con curvas de transición haciendo uso de un software de diseño. Ejercicios de localización y determinación de los elementos geométricos

de un alineamiento.APLICACIÓN ESTUDIO DE CASO: Planteamiento del diseño en planta para un tramo de carretera seleccionado.

III4 Semanas

3. DISEÑO ALTIMÉTRICO DE CARRETERAS3.1. Peraltes3.2. 1. Relación entre velocidad, radio y peralte3.3. 2. Transición del peralte3.4. Geometría vertical

3.4.1. Tangentes verticales3.4.2. Cálculo y criterios para el diseño de curvas verticales

3.5. VisibilidadAPLICACIÓN PROYECTO: Diseño del perfil del eje de diseño Ejercicios de cálculo de peraltes

APLICACIÓN ESTUDIO DE CASO: Planteamiento del diseño altimétrico para el mismo tramo de carretera del módulo anterior.

IV2 Semanas

4. SECCIONES TRANSVERSALES4.1. Elementos de la sección transversal4.2. Taludes, separadores y defensas

5. VOLÚMENES Y MOVIMIENTOS DE TIERRA5.1. Chaflanes5.2. Cubicaciones. Cómputo métrico de los volúmenes de movimiento de

tierras.APLICACIÓN PROYECTO: Cálculo de volúmenes de corte y rellenoAPLICACIÓN ESTUDIO DE CASO: Determinación sistematizada de volúmenes y diagramas, para el diseño adelantado en clase.



EVALUACIÓNTareas y trabajos en clase ....................................................30%Examen Final Teórico (Planimetría, Altimetría y peraltes) ....30%Proyecto Vial ........................................................................40% (Alternativas 20%, Proyecto 20%)

BIBLIOGRAFÍA Agudelo Ospina, John Jairo. Diseño Geométrico de Vías. Medellín, Colombia. 2005 American Association of State Highway and Transportation Officials. A policy on geometric

design of highways and streets. Washington D.C., 2001. ISBN 1-56051-156-7. Bravo, Paulo Emilio. Trazado y Localización de Carreteras. Universidad del Cauca. 1992 Carciente, Jacob. Estudio y Proyecto de Carreteras. Universidad Central de Venezuela. 1990 Cárdenas Grisales, James. Diseño Geométrico de Carreteras. Ecoe ediciones. Bogotá.

2002. CHOCONTÁ, Pedro. Diseño Geométrico de Vías. Escuela Colombiana de Ingeniería - Bogotá –

Colombia. Instituto Nacional de Vías. Manual de Diseño Geométrico de Carreteras. Bogotá – Col. 2008.

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