DG - CASOS ESPECIALES (Puentes, Tuneles, Pasos a Desnivel)

8/15/2019 DG - CASOS ESPECIALES (Puentes, Tuneles, Pasos a Desnivel)

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DISEÑO GEOMÉTRICO DECASOS ESPECIALES


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DISEÑO GEOMÉTRICO DE CASOS ESPECIALES

En el diseño de carreteras, en casos donde debido a condiciones particulares dealgunos sectores del trazado no sea posible mantener el eje de diseño

completamente definido por la topografía existente, bien sea por causas de origennatural o por dificultades asociadas a la geometría resultante, será necesarioconstruir obras especiales que posibiliten tanto el diseño, como construcción yoperación segura y cómoda dentro de la vía.

ara este tipo de casos, en los cuales las obras requeridas superan en la mayoríade los casos los alcances del presente !anual, se estipulan algunos criteriosbásicos para su diseño geom"trico, sin eximir en ning#n momento el cumplimientode $ormas y guías específicas, así como los aportes que realicen losprofesionales especializados tanto en su diseño como construcción.

1.1. DISEÑO GEOMÉTRICO DE PUENTES

or lo general la localización o ubicación de los puentes, está determinada por eldiseño geom"trico de la vía y la topografía del terreno, no obstante en algunoscasos puede ser necesario efectuar ajustes al trazo a fin de dar una ubicaciónmás adecuada y segura de la estructura.

El diseño geom"trico de puentes, debe cumplir las disposiciones contenidas enel !anual de uentes vigente, debiendo tener en consideración lo siguiente%

& El alineamiento de la carretera en el tramo de ubicación del puente, puedeser curvo y no necesariamente perpendicular al curso de agua, quebrada uobstáculo que se desea superar.

& El peralte de los puentes localizados en curvas 'orizontales o zonas detransición deben cumplir con el diseño geom"trico especificado en la vía y nodebe superar el valor máximo permitido.


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Este tipo de estructuraspuede

re!uerir seetre otras" para #ossi$uietes casos%

( )rucepor cursos 'ídricos en los cuales sus

caudales de diseño 'agan inviable el uso deobras de drenaje típicas.

(

Empleo de intersecciones a desnivel.

( *isminución de condiciones geom"tricas forzadas impuestas por la topografíaen algunos sectores.

( +nestabilidad geológica o geot"cnica en sectores de la carretera donde supaso sea obligado.

)ualquiera que sea el caso que motive el diseño y construcción de un puente, laestructura deberá satisfacer lo estipulado en el )ódigo )olombiano de *iseño-ísmico de uentes, además de las normas adicionales a que 'aya lugar seg#nel caso particular.

En los casos donde la alternativa del puente se deba al paso por cursos 'ídricos,se requerirá la realización del estudio de socavación, para un período de retornoestipulado en los /"rminos de 0eferencia establecidos por el contratante.

1.1.1. Gi'o

1 continuación se presentan los valores mínimos requeridos seg#n el tipo decondición generada%

( -obre corrientes de agua, relativamente limpias en toda "poca% mínimo dosmetros 23.44 m5 por encima del $ivel de 1guas !áximas Extraordinarias2$.1.!.E.5.


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( -obre corrientes de agua que en algunos períodos transportan desec'os,troncos y otros objetos voluminosos% mínimo dos metros con cincuentacentímetros 23.64 m5 por encima del $.1.!.E.

( -obre carreteras. !ínimo cinco metros 26.44 m5, salvo que se estipule unvalor mayor para el caso particular.

( -obre vías f"rreas. !ínimo cinco metros con cincuenta centímetros 26.64 m5,salvo que se estipule un valor mayor para el caso particular.

( -obre cursos 'ídricos navegables. *ependerá del calado máximo denavegación, por lo que el valor debe ser definido por el !inisterio de/ransporte.

1.1.(. Criterios de dise)o $eo*+trico)omo principio general aplicable a todas las etapas del proyecto se establece queel diseño de los puentes no deberá generar variaciones s#bitas en la geometríade la carretera. En los casos donde las limitaciones particulares impidan elcumplimiento de lo anterior, se deberán realizar los ajustes necesarios a lageometría de las zonas aledañas al mismo, posibilitando a los conductores realizar


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los ajustes necesarios para una operación segura y cómoda, sin eximir esto el usode los dispositivos de control de tránsito necesarios.

7os siguientes criterios se basan no sólo en las condiciones de operación para lospuentes, sino como una forma de facilitar tanto el diseño estructural como el

proceso constructivo de los mismos.

1.1.(.1. Dise)o e p#ata

-alvo condiciones debidamente justificadas y concertadas con el contratante, sedeberá atender a los siguientes criterios%

( -e debe buscar que el puente se encuentre dentro de una entretangencia odentro de un tramo de curvatura constante.

( $o se deberán proyectar puentes dentro de curvas detransición.

( -i el puente se localiza en una entretangencia la distancia mínima requeridaentre los estribos del puente y las curvas adyacentes será%

( ara el caso de curvas circulares, entre el estribo y el inicio de la curva

deberá existir como mínimo una distancia 2*5 igual a la requerida para

realizar la transición de peralte 27/5, tal como se indica en la 8igura a.

8igura a. 9 *istancia mínima para el caso de curvas adyacentes circulares

( ara el caso de curvas con espirales de transición, entre el estribo y el

inicio de la espiral de transición deberá existir como mínimo una

distancia 2*5 igual a la requerida para realizar el aplanamiento de la

calzada 2$5, como se indica en la 8igura :.3.


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8igura b. 9 *istancia mínima para el caso de curvas adyacentes con espiralesde transición

1.1.(.(. Dise)o e per,i#

7os diseños deberán cumplir con los siguientes criterios%

( -e debe buscar que el puente se encuentre dentro de un tramo dependiente constante.

( )uando se presenten curvas verticales adyacentes al puente, su desarrollo sedeberá realizar completamente fuera del mismo. -e aceptará que los puntosextremos de las curvas verticales coincidan exactamente con los estribos delpuente.

1.1.(.-. Secci tras/ersa#

7os diseños deberán cumplir con los siguientes criterios%

( ara la zona de circulación ve'icular se mantendrá la sección transversal típicadel tramo de carretera correspondiente a los elementos de la corona.

( )uando se requiera la implementación de zonas para paso peatonal, "stasse deberán separar de la zona de circulación ve'icular mediante barreras yproteger 'acia el exterior del tablero mediante barandas.

( )uando el puente 'aga parte de una carretera multicarril, se deberá dotar de un separador para cada sentido de circulación.

( En ning#n caso los elementos tendrán anc'os inferiores a lossiguientes%

( )arril% tres metros con cincuenta centímetros 2;.64 m5.


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( bras )omplementarias, vigente, debiendo tener en

consideración lo siguiente%

& El alineamiento de la carretera en el tramo de ubicación del t#nel, puede ser curvo.

& El peralte de los t#neles localizados en curvas 'orizontales, debe cumplir con el diseño geom"trico especificado en la vía y no debe superar el valor máximopermitido.

& En el diseño% 7as condicionantes geológicas y geot"cnicas de la zona, lacobertura del t#nel, impacto ambiental, aspectos de seguridad, metodología de

construcción y otros.

En los que casos en que la topografía obligue al diseño de desarrollos del eje dela vía bastante extensos y tortuosos para el cruce de accidentes geográficos comocordilleras y serranías, y como resultado de diferentes análisis de tipo t"cnico 9económico, podrá resultar favorable la construcción de t#neles viales comoalternativa de diseño dentro del proyecto.

Especialmente en el caso de los t#neles, su proceso de diseño y construcción seencuentra fuertemente influenciado por los avances tecnológicos, condición quegenera una gama cada vez más amplia de tipologías y elementos auxiliares

disponibles. *ebido al alto costo que implica la construcción de uno o variost#neles dentro de un proyecto, cualquier decisión en su diseño y construccióndeberá estar enteramente sustentada en estudios de tipo t"cnico 9 económico y sies posible, en experiencias previas.


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1.(.1. Geera#idades

?n t#nel es una cavidad subterránea o subacuática que como solución vial implicauna operación ve'icular a cielo cerrado.

Este tipo de operación obliga a la toma de ciertas precauciones para garantizar alos usuarios un recorrido a trav"s del t#nel dentro de las mejores condiciones deseguridad.

Efectivamente las precauciones están relacionadas con la iluminación,la presencia de monóxido de carbono, óxido de nitrógeno, entre otros gasesdentro de la galería@ el tipo de circulación ve'icular, ya sea unidireccional o dedoble sentido y los alineamientos en planta y en perfil, con los demás elementosde la sección transversal.

Es pertinente anotar que los diseños de t#neles deberán satisfacer loestipulado en el )ódigo )olombiano de *iseño -ísmico de uentes. 1dicional alo anterior, tanto en la etapa de construcción como de operación, el t#nel deberásatisfacer lo estipulado en *ecreto =;;6 de =AB: 20eglamento de -eguridad enlas 7abores -ubterráneas5.

1.(.(. Setidos de circu#aci /eicu#ar


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El diseño del paso subterráneo implicará la definición de una geometría y cantidadde galerías acorde con las condiciones particulares del proyecto, elementos queadicionalmente dependerán de la disponibilidad económica y tecnológicapresente.

1 continuación se entregarán algunos esquemas típicos de secciones de t#nelesdependiendo #nicamente de sus sentidos de operación ve'icular. 7a geometríafinal de la sección o secciones será el resultado del proceso de diseño.

1.(.(.1.Ua $a#er2a

>perarácon dos carriles decirculación, uno para cadasentido. -erá

recono cidoco mo sentidobidireccional. En la 8igura ),se presenta un ejemplo de estetipo de galería.


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8igura ). 9 -ección típica de una galería de circulación ve'icular bidireccional

1.(.(.(. Do'#e $a#er2a

)ada galería operará con dos o tres carriles de circulación en un solo sentido.-erá reconocido como sentido unidireccional. En la 8igura *, se presenta unejemplo de este tipo de galería

1.(.-. 3e#ocidad de dise)o

-i bien las condiciones de operación ve'icular dentro del t#nel no deben propiciar

la ocurrencia de situaciones de riesgo en las cercanías de los portales, niafectar el $ivel de -ervicio de los tramos adyacentes al mismo, se debe tener encuenta lo siguiente%

( 7a cantidad de aire viciado generado por los ve'ículos estará en función delas condiciones de operación principalmente de los de tipo pesado, razón por la cual se deberá buscar que los ve'ículos permanezcan dentro del t#nel


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el menor tiempo posible sin generar detrimento en la seguridad en laoperación.

( *ebido a las condiciones particulares de operación dentro de los t#neles, enlos casos de galerías de circulación bidireccional será necesario pro'ibir

expresamente las maniobras de adelantamiento.


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8igura *. 9 -ección típica de doble galería de circulación ve'icular unidireccional


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( ara eliminar la necesidad de realizar maniobras de adelantamiento dentrodel t#nel será necesario establecer condiciones geom"tricas que permitan unaoperación uniforme para todos los ve'ículos.

ara lograr cumplir los anteriores elementos, el diseño geom"trico del t#neldeberá ser realizado contemplando una Celocidad de diseño para todos suselementos de cien Dilómetros por 'ora 2=44 Dm'5. 7o anterior implica que eldiseño debe ser tal que las velocidades específicas C)F, CE/F, C)C y C/C seantodas iguales a cien Dilómetros por 'ora 2=44 Dm'5.

1.(.4. Criterios de dise)o $eo*+trico

En general, el diseño geom"trico del t#nel debe encontrarse en concordancia conel de los tramos adyacentes al mismo, sin dar lugar esto a curvaturas innecesariasque podrían además de constituirse en situaciones de riesgo para los usuarios,generar incrementos injustificados en los costos de diseño, construcción yoperación.

ara el diseño de todos los elementos geom"tricos de la sección del t#nel seempleará como Celocidad Específica la estipulada en el numeral=.3.;.

1.(.4.1. A#iea*ieto ori5ota#

El diseño en planta del t#nel dependerá de su longitud, para lo que serecomiendan los siguientes criterios%

a5 7ongitudes menores de doscientos metros 2344 m5% alineamiento 'orizontalpreferiblemente en recta.

b5 7ongitudes entre doscientos metros y quinientos metros 2344 ( 644 m5%alineamiento 'orizontal compatible con la velocidad de diseño. )abe anotar que para las zonas exteriores adyacentes a los portales la curvatura debepresentar una transición que permita a los conductores realizar los ajustesnecesarios a la velocidad evitando condiciones de operación forzada y por tanto insegura.

c5 7ongitudes mayores de quinientos metros 2644 m5% alineamiento 'orizontalcompatible con la velocidad de diseño. ara este tipo de t#neles es importanteevitar que los conductores puedan ver los portales a grandes distancias por el

efecto distractor que esto genera, para lo cual se recomienda diseñar curvas'orizontales en sus proximidades. En los casos de t#neles de longitudesmayores a mil quinientos metros 2=644 m5 se recomienda diseñar adicionalmente una curva 'orizontal aproximadamente en la mitad de lalongitud del t#nel buscando disminuir el efecto de cansancio generado por lamonotonía en la operación.


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1.(.4.(. A#iea*ieto /ertica#

ese a que para el diseño de t#neles se deban realizar todos los controlesrequeridos para el diseño en perfil, la pendiente longitudinal cobra mayor importancia por constituir uno de los principales factores de diseño de los sistemas

de ventilación si "stos se requieren.

ara el diseño en perfil del t#nel se 'acen las siguientesrecomendaciones%

( -e debe buscar al máximo que la velocidad de operación, principalmente delos ve'ículos pesados, sea constante en toda su longitud, para lo cual sedeberán evitar tramos que puedan generar condiciones de pendiente crítica.*ebido a lo anterior, para el diseño de t#neles se recomiendan pendienteslongitudinales máximas de tres por ciento 2;.4 G5. En algunos casos se puedenaceptar pendientes longitudinales 'asta de cinco por ciento 26.4 G5 siempre ycuando no se exceda la 7ongitud crítica de pendiente.

( -alvo que las condiciones del sitio lo impidan, se deben diseñar de talmanera que el drenaje se logre por gravedad. )onsecuente con lo anterior,como pendiente longitudinal mínima se aceptará cero punto cinco por ciento24.6 G5.

( En el caso de requerir curvas verticales cóncavas, para la verificación de lasdistancias de visibilidad se deberá tener en cuenta la limitación que genera eltec'o o clave.

( )uando se requieran curvas verticales para el empalme con los portales desdeel exterior, se recomienda el uso de curvas convexas antes que cóncavas, por el efecto óptico de estrec'amiento que generan las #ltimas.

1.(.4.-. Secci tras/ersa#

$o obstante que el diseño de la sección transversal depende principalmente delas condiciones geológicas y geot"cnicas del sitio de perforación, se deben seguir los siguientes criterios%

( Hálibo mínimo% cinco metros 26 m5.

( 1nc'o de calzada%

( Halerías de tres carriles, unidireccionales% once metros con cincuentacentímetros 2==.64 m5.

( Halerías de dos carriles 2unidireccionales o bidireccionales5%o c ' o metros 2B.44 m5.


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( 1nc'o mínimo de andenes%

( 1ndenes a ambos lados% setenta y cinco centímetros 24.:6 m5 cada uno.

( 1nd"n en un solo lado% un metro 2=.4 m5 y un bordillo en el lado opuesto

de cuarenta y cinco centímetros 24.I6 m5.

( 1nc'o mínimo de bermas. *ependerá del empleado para las zonasadyacentes al t#nel.

Es pertinente anotar que el área requerida para satisfacer las anterioresdimensiones no se puede ocupar bajo ninguna circunstancia por equipos oinstalaciones de servicio, para las cuales se requerirán áreas adicionales.

1dicional a lo anterior se 'acen las siguientes recomendaciones%

( -uperficie de rodadura. *ebe ser de un material no inflamable, por lo que nose recomienda el uso de concreto asfáltico.

( -e debe buscar al máximo mantener el mismo tipo de sección en toda lalongitud del t#nel, exceptuando los sitios donde se requieran ba'ías deestacionamiento o instalaciones especiales.

(


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( Halerías bidireccionales% )ada mil metros 2=444 m5 alternadas.

( Halerías unidireccionales% )ada mil metros 2=444 m5 al ladoderec'o.

( $ic'os de auxilio. -on excavaciones menores localizadas cada doscientosmetros 2344 m5, provistas de tel"fonos de emergencia conectados con el)entro de control, para solicitar ayuda, con botón de emergencia, extintores,mangueras e 'idrantes para casos de incendios.

( $ic'os de escaleras. -e emplean para t#neles largos en los que laevacuación se realiza por conductos separados del t#nel principal. -e debenubicar cada doscientos cincuenta metros 2364 m5.

( )entro de control. Es el medio para la operación y supervisión del t#nel.*eberá recibir toda la información de servicio y emergencia, las señales detelemetría y los reportes de funcionamiento de los equipos.

*eberá contar con áreas destinadas a la atención de primeros auxilios ydisponer de ve'ículos y equipos de rescate ante accidentes ocurridos en elinterior del t#nel.

( >tros dispositivos. *eben ser instalados todos los equipos requeridos para eladecuado monitoreo de las condiciones internas de operación, todosdebidamente conectados con el )entro de control. ara el caso de laseñalización vertical y 'orizontal, su diseño y ubicación deberá satisfacer loestipulado en el !anual de *ispositivos para la regulación del /ránsito encalles y carreteras de )olombia, del !inisterio de /ransporte.


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1.-. DISEÑO GEOMÉTRICO DE PASOS A DESNI3EL PARA PEATONES

ueden ser elevados o subterráneos. ara el diseño geom"trico de los pasosa desnivel para peatones, se tomaran en consideración los criterios generalesindicados en la /abla 47-.71.


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