EL PROYECTO DE UNA CARRETERA

El proceso de construcción de una vía tiene, básicamente, dos responsables: la entidad contratante, “que previo a la licitación debe contar como requisito mínimo con la información de ingeniería básica (estudios fase I o pre factibilidad, y fase II o factibilidad); y si el riesgo de imprevistos es alto, tener información de ingeniería de detalle (fase III o diseños definitivos)” Y el contratista que, por su parte, debe encargarse de la elaboración detallada de los estudios y diseños previos de un proyecto, pues esto determinará la construcción de presupuestos reales y reducirá los imprevistos en obra. “El grado de exactitud en la determinación del costo puede variar entre 75 y 80 % en la fase II, y hasta 90 a 95 % en la fase III”.

En general, se pueden definir dos proyectos diferentes que presentan ligeras diferencias respecto a su diseño:

El proyecto de una carretera nueva El proyecto de mejoramiento de una carretera existente

Todo proyecto debe partir de una necesidad claramente definida.

Proyecto de una carretera nueva

FASE 1 PRE-FACTIBILIDAD

Evaluar si el proyecto tiene posibilidades de ser viable económicamente.

FASE 2 FACTIBILIDAD

Definir si el proyecto es rentable a partir de datos más detallados.

FASE 3 DISEÑOS DEFINITIVOS

Elaborar los diseños de tallados que permitan construir la carretera.

CARRETERAS PRIMARIAS

1. FASE I PREFACTIBILIDAD1. ADQUIRIR LA CARTOGRAFÍA EXISTENTE DE LA ZONA

Mapas topográficos y geológicos de la zona, fotografías aéreas, restituciones fotogramétricas, imágenes de satélite o SIG (Sistema de Información Geográfica).

Mapa-topográfico

Fotografia aérea de Riohacha

Imágenes de satélite o SIG (Sistema de Información Geográfica). Riohacha

2. REALIZAR ESTUDIOS DE TRÁNSITO

Proyección del tránsito a 20 años (VHD y composición)

El Instituto de Tránsito y Transporte de Riohacha lanzó el Plan de Movilidad de la ciudad, con la participación de la Administración Municipal, Departamental, representantes del sector de transporte y comunidad en general.

El plan fue desarrollado gracias a un estudio realizado por el Departamento Nacional de Planeación en el marco de la política nacional de transporte, teniendo en cuenta que Riohacha no contaba con esa herramienta que es vital para determinar cuáles son las proyecciones y qué gestiones requiere la ciudad en materia de movilidad.

En total el proyecto costará 135 mil millones de pesos, y contará con recursos del Municipio, el Departamento y el Gobierno Nacional.

Las inversiones están contempladas a realizarse en 20 años, ya que el plan comenzará a ejecutarse en el 2012 y su terminación está prevista para el 2030.

Dentro de las líneas de acción que trabajarán en corto y mediano plazo se encuentran pavimentación y mantenimiento, construcción de andenes, parqueaderos, peatonalización, ciclo rutas, paraderos, semaforización y construcción de la variante de Riohacha.

En cuanto a sistema de transporte en la ciudad, la directora del Instram, Gilma Mendoza Arévalo, aseguró que trabajarán en la articulación del sistema integrado de transporte, en el cual están inmersos el transporte colectivo individual y masivo en una sola estructura física.

El sistema integrado del transporte contempla la fijación de tarifas, rutas, espacio público y establecimiento de corredores viales para la operación de rutas de alta y mediana capacidad.

“Este plan nos permitirá crear formas de movilización en la ciudad que sean equitativas, accesibles, seguras y compatibles con el medio ambiente y que promuevan un ordenamiento territorial acorde a los lineamientos del Plan de Ordenamiento Territorial”, indicó Gilma Mendoza Arévalo, directora del Instram.

3. IDENTIFICAR POSIBLES CORREDORES DE RUTAConsiderar aspectos como la estabilidad geológica y geotécnica, el terreno (plano, ondulado, montañoso o escarpado), el drenaje, los cauces, las fuentes de materiales y los ecosistemas.

4. EFECTUAR RECONOCIMIENTOS AÉREOSPara corroborar supuestos realizados a partir de la cartografía, es necesario realizar reconocimientos aéreos que permitan ratificar o descartar la viabilidad de los corredores de ruta propuestos.

5. RECONOCER TRAMOS HOMOGÉNEOSPara garantizar la consistencia en la velocidad, identificar a lo largo del corredor de ruta tramos homogéneos a los que, por las condiciones topográficas, se les pueda asignar una misma velocidad. Es necesario tener en cuenta que:

La longitud mínima de un tramo de carretera con una velocidad de diseño dada debe ser de 3 km para velocidades entre 20 y 50 km/h, y de 4 km para velocidades entre 60 y 110 km/h.

La diferencia de la velocidad de diseño entre tramos adyacentes no puede ser mayor a 20 km/h. No obstante, si existe un marcado cambio en el tipo de terreno en un sector corto del corredor de ruta, es necesario establecer un tramo con longitud menor a la especificada. La diferencia de su velocidad de diseño con la de los tramos adyacentes no puede ser mayor de 10 km/h.

Estos pasos deben aplicarse para cada uno de los corredores de ruta.

6. ASIGNAR VELOCIDAD DE DISEÑO PRELIMINAR A CADA TRAMO HOMOGÉNEOPara cada uno de los tramos homogéneos identificados, establecer una velocidad de diseño preliminar conforme con los siguientes criterios:

Figura:1

7. TRAZAR LA LÍNEA DE CEROS SOBRE RESTITUCIONES FOTOGRAMÉTRICAS A ESCALA 1:10.000Sin exceder la Pendiente Media máxima (PMmáx) del corredor de ruta, asociada a la velocidad de diseño preliminar y asignada a cada tramo homogéneo, dibujar la línea de ceros entre los puntos secundarios de control que marcan las fronteras entre tramos.Recuerde que la PMmáx en un tramo homogéneo debe ser menor que la pendiente máxima permitida para una tangente vertical en dicha distancia. Así mismo, el valor de la PMmáx en ningún caso puede ser superior a 7 %.

8. REALIZAR UN RECONOCIMIENTO TERRESTREPara definir si la línea de ceros es factible, establecer con un altímetro la cota de los puntos secundarios de control propuestos. Con el desarrollo de dicha línea, medido sobre las mismas restituciones, calcular la pendiente media del corredor entre puntos de control. Luego constatar, sobre la realidad del terreno, si se supera o no la máxima velocidad permitida de diseño asignada al tramo homogéneo. Además, es indispensable validar la estabilidad geológica y

geotécnica, el drenaje, las fuentes de materiales, los ecosistemas y otros aspectos formulados con base en la cartografía.

9. AJUSTE DE LOS TRAMOS Y SUS VELOCIDADESSi el reconocimiento terrestre revela la necesidad de descartar total o parcialmente un corredor de ruta y/o cambiar las velocidades de diseño consideradas para dichos tramos, replantear el procedimiento desde la actividad 5.

10.APLICAR ESTUDIOS DE CAPACIDAD Y NIVEL DE SERVICIOA partir del diseño preliminar de un subtramo representativo. Se debe calcular el volumen horario que hace que la velocidad de operación sea la mínima necesaria para un nivel de servicio D. Dicho volumen se compara con el VHD del año 20 y se concluye si la velocidad de diseño escogida para el tramo es adecuada.

11.ASIGNAR LA VELOCIDAD DE DISEÑO DEFINITIVASi se concluye que la velocidad de diseño preliminar es adecuada, entonces esta será la definitiva. Por el contrario, si resulta muy baja o muy alta, se debe asignar una nueva (dentro del rango indicado en la actividad 6) y reiniciar el proceso.

12.TERRENO TRAZADO DE LA LÍNEA DE CEROS EN EL TERRENOUna vez definidas las fronteras entre tramos homogéneos y asignadas las velocidades de diseño, trazar la línea de ceros en el terreno con el fin de verificar si es posible conectar los puntos extremos del tramo, es decir, sus fronteras.

13.ELABORAR EL CROQUIS DE LA LÍNEA DE CEROS EN EL TERRENORealizar el dibujo a partir de los datos topográficos levantados en el terreno utilizando instrumentos que pueden no ser de precisión como la brújula, el nivel Abney o la cinta.

14.FIJAR EL ESTUDIO PRELIMINAR DE IMPACTO AMBIENTALSeguir los lineamientos establecidos en la Guía de manejo ambiental de proyectos de infraestructura, desarrollada por el INVíAS.

15.REALIZAR UNA EVALUACIÓN ECONÓMICA PRELIMINARUtilizar el modelo de simulación HDM-4 y comparar durante un periodo de tiempo los costos de construcción y mantenimiento rutinario y periódico, con

los beneficios que se obtendrían, representados en los ahorros en el costo de la operación vehicular.

16. INFORME FINAL DE LA FASE 1Elaborar el informe final con todos los hallazgos. Si el resultado de la fase 1 es favorable, se debe escoger el, o los, corredores con mayores posibilidades de ser viables para continuar con la siguiente fase.

2. FASE II FACTIBILIDAD

1. RECONOCIMIENTO TERRESTRE DEL CORREDORHacer énfasis en la identificación de los puntos secundarios de control que son las fronteras entre los tramos homogéneos de diseño.

2. REPLANTEO DE LA LÍNEA DE CEROS EN EL TERRENO Para ello se debe recurrir al croquis de la línea de ceros y a la cartera de campo que sirvió de base para su dibujo.

3. LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO DEL CORREDORMedir, calcular y dibujar para determinar la posición relativa de los puntos que conforman la extensión de tierra. Incorporar instrumentos de última tecnología como GPS para obtener resultados más detallados.

4. ESTUDIO PRELIMINAR DE LA ESTRATIGRAFÍA A LO LARGO DEL CORREDORTanto el diseño en perfil como la sección transversal están condicionados por la naturaleza de los materiales que eventualmente deban ser excavados.Por esta razón, se deben utilizar métodos indirectos y de bajo costo para examinar e interpretar las rocas sedimentarias estratificadas.

5. DISEÑO DEFINITIVO DEL EJE EN PLANTA, PRE DISEÑO EN PERFIL, PRE DISEÑO EN SECCIÓN TRANSVERSAL.Proponer una primera alternativa para contemplar aspectos como requerimientos de estabilización de laderas, pre diseño de taludes, capacidad portante y compresibilidad de los estratos que servirían como fundación de terraplenes y estructuras viales, localización de zonas de material de préstamo para terraplenes, estudios de hidrología e hidráulica de cauces, y pre diseño de intersecciones con otras carreteras.Si el diseño resultante es susceptible de mejoras en la posición del eje en planta, ejecutarlas y realizar nuevamente la actividad.

6. ESTUDIO DEFINITIVO DE IMPACTO AMBIENTAL.Si la huella ambiental no es mitigable, descartar el proyecto, al menos por el corredor de ruta en estudio. Por el contrario, si se puede reducir, continúe con las siguientes actividades.

7. DISEÑOS Y ESTUDIOS PRELIMINARES COMPLEMENTARIOImplementar estudios iniciales sobre predios para la adquisición del ancho de zona, bancos de préstamo de material para terraplenes, y fuentes de materiales para concretos y pavimentos. Asimismo, efectuar pre diseños de la solución para la estabilización de laderas, de los taludes y su protección, del plan de manejo de botaderos, del pavimento, de las intersecciones viales, y de obras especiales que se requieran, como viaductos y túneles.

8. PRESUPUESTO PRELIMINARIncluir, como mínimo, los siguientes rubros: adquisición de predios, movimiento de tierras (excavaciones, terraplenes y acarreos), estabilización de laderas y taludes, obras de drenaje menor, estructuras, intersecciones, pavimentos, señalización y demarcación, amueblamiento, obras de mitigación ambiental e interventoría de la construcción.

9. EVALUACIÓN ECONÓMICA DEFINITIVA.Aprovechando los datos más detallados, concretar si el proyecto es viable económicamente.

10. INFORME FINAL FASE 2Elaborar el informe final con todos los hallazgos.Durante la evaluación de un proyecto vial no se puede descuidar ninguno de los aspectos relevantes. El presupuesto preliminar debe incluir por lo menos los siguientes rubros: Adquisición de predios, movimiento de tierras, estabilización de laderas, obras de drenaje menor (cunetas, alcantarillas, box culverts, etc.), estructuras (pontones, puentes, túneles, muros, etc.), intersecciones, pavimento, señalización y demarcación, amoblamiento vial (luminarias, paraderos, postes SOS, etc.), obras de mitigación ambiental e interventoría de la construcción.

3. III DISEÑOS DEFINITIVOS

1. MEJORAR DE LA TOPOGRAFÍADe considerarse necesario, optimizar la precisión del levantamiento topográfico logrado en la fase II. Para ello, puede procederse de dos formas: Densificar la nube de puntos en el ancho de zona radiando desde las bases

de topografía existentes a lo largo del corredor. Las coordenadas de los puntos adicionales se incorporan al modelo digital, con lo que se obtiene mayor exactitud en la topografía.

Localizar el eje de la carretera radiando desde las bases de topografía existentes a lo largo del corredor y utilizando las carteras elaboradas durante la fase II del proyecto.

2. REALIZAR UNA EVALUACIÓN GEOTÉCNICA A LO LARGO DE LA CARRETERADefinir con exactitud el perfil estratigráfico y las características de los materiales. Ejecutar sondeos y toma de muestras para ensayos de laboratorio.

3. ELABORAR ESTUDIOS PREVIOS AL DISEÑO DEL EJE EN PERFIL Y DE LA SECCIÓN TRANSVERSALPrecisar parámetros como inclinación máxima de los taludes en función de su altura; localización de botaderos y de bancos de préstamo de materiales aptos para la construcción de terraplenes; cota mínima de rasante en los emplazamientos de las obras de cruce de cauces como puentes y pontones; espaciamiento máximo entre alcantarillas; diseño de las cunetas, y espesor del pavimento.

4. DISEÑO DEFINITIVO DEL EJE EN PERFILEjecutar el diseño

5. DISEÑO DEFINITIVO DE LA SECCIONES TRANSVERSALESEjecutar el diseño

6. ANALIZAR LOS MOVIMIENTOS DE TIERRASDeterminar los volúmenes de excavación a lo largo del eje (discriminándolos en roca y material común), de terraplén, de excavación en bancos de préstamo para terraplenes, y la programación de los acarreos utilizando el Diagrama de Curva−Masa u otra herramienta equivalente.

7. ESTUDIOS Y DISEÑOS COMPLEMENTARIOS DEFINITIVOS

Profundizar y concretar los estudios y diseños de la actividad 7 de la fase II.

8. ELABORAR EL PRESUPUESTO DEFINITIVOCalcular el cuadro de cantidades de obra e incluir el precio unitario de cada uno de los ítems involucrados en el proyecto. No olvidar la adición por la interventoría de la construcción.

9. ELABORAR LA DOCUMENTACIÓN FINALEs necesario asegurarse de que contenga:

planos planta-perfil de la carretera (incluidas sus intersecciones) planos con el diseño de las secciones transversales cada 10 m y en

abscisas especiales (TE, EC, CE, ET, obras viales) carteras de campo y oficina estudios y diseños complementarios definitivos, y los pliegos de

licitación para la construcción.Los diseños definitivos deben ser suficientemente detallados para permitir que la construcción se realice sin contratiempos.

EN PLANTA

EN PERFIL

EN SECCIONES

CARRETERAS SECUNDARIAS Y TERCIARIAS

PLANEACIÓN DE VÍAS SECUNDARIAS Y TERCIARIAS

1. ADQUISICIÓN DE LA CARTOGRAFÍA EXISTENTE DE LA ZONA DEL PROYECTO:Mapas topográficos y geológicos de la zona, fotografías aéreas, restituciones fotogramétricas, imágenes de satélite o SIG.

2. IDENTIFICACIÓN, CON BASE EN LA INFORMACIÓN CARTOGRÁFICA, DE LOS POSIBLES CORREDORES DE RUTA: Considerar estabilidad, geología, pendiente transversal del terreno, patrón de drenaje, numero de causes mayores y opciones de puertos secos.

3. IDENTIFICACIÓN, SOBRE LAS RESTITUCIONES 1:10.000, DE TRAMOS HOMOGÉNEOS DESDE EL PUNTO DE VISTA DE LA VELOCIDAD DE DISEÑO.Sin exceder la Pendiente Media máxima (PMmáx) del corredor de ruta, asociada a la velocidad de diseño preliminar y asignada a cada tramo homogéneo, dibujar la línea de ceros entre los puntos secundarios de control que marcan las fronteras entre tramos.

Recuerde que la PMmáx en un tramo homogéneo debe ser menor que la pendiente máxima permitida para una tangente vertical en dicha distancia. Así mismo, el valor de la PMmáx en ningun caso puede ser superior a 7 %.Para garantizar la consistencia en la velocidad, identificar a lo largo del corredor de ruta tramos homogéneos a los que, por las condiciones topográficas, se les pueda asignar una misma velocidad.

4. ASIGNACIÓN DE LA VELOCIDAD DE DISEÑO A CADA TRAMO HOMOGÉNEO.Para cada uno de los tramos homogéneos identificados, establecer una velocidad de diseño preliminar conforme con los siguientes criterios: Que se ven en la figura 1.

5. TRAZADO DE LA LÍNEA DE CEROS SOBRE LAS RESTITUCIONES 1:10 000: Une puntos obligados conservando una pendiente especificada, constante y uniforme. Pendiente Media Máxima.

6. RECONOCIMIENTO TERRESTRE: Análisis estabilidad geológica y geotécnica.

7. TRAZADO DE LA LÍNEA DE CEROS EN EL TERRENO.Una vez definidas las fronteras entre tramos homogéneos y asignadas las velocidades de diseño, trazar la línea de ceros en el terreno con el fin de verificar si es posible conectar los puntos extremos del tramo, es decir, sus fronteras.

8. LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO DEL CORREDOR DE RUTA: Medir, calcular y dibujar para determinar la posición relativa de los puntos que conforman la extensión de tierra. Incorporar instrumentos de última tecnología como GPS para obtener resultados más detallados.

9. ESTUDIO DE LA ESTRATIGRAFÍA A LO LARGO DEL CORREDOR DE RUTA: Tanto el diseño en perfil como la sección transversal están condicionados por la naturaleza de los materiales que eventualmente deban ser excavados.Por esta razón, se deben utilizar métodos indirectos y de bajo costo para examinar e interpretar las rocas sedimentarias estratificadas.

10.DISEÑO DEL EJE EN PLANTA Y EN PERFIL, DISEÑO DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL Y DEFINICIÓN DE ALGUNOS ASPECTOS REQUERIDOS PARA DISEÑO GEOMÉTRICO: Importancia aspectos geotécnicos, Posibles requerimientos de estabilización de laderas, Diseño de los taludes, sitios de botadero, estudios de hidrología e hidráulica y diseño intersecciones

11.ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL.Si la huella ambiental no es mitigable, descartar el proyecto, al menos por el corredor de ruta en estudio. Por el contrario, si se puede reducir, continúe con las siguientes actividades.

12.ESTUDIOS Y DISEÑOS COMPLEMENTARIOS: Predios de adquisición, diseño de estabilización de laderas, taludes, plan manejo de botaderos, alcantarillas, puentes, muros de contención, intersecciones viales, pavimentos, túneles, señalización, amoblamiento, mitigación ambiental, estudio bancos de préstamo de material y fuentes de materiales.

13.ELABORACIÓN DEL PRESUPUESTO: Para la elaboración del presupuesto se debe calcular el cuadro de cantidades

De obra y conformar el precio unitario de cada uno de los ítems involucradosEn el proyecto.Es pertinente manifestar que en el presupuesto se debe tener en cuenta elCosto de la interventoría de la construcción.

14.ELABORACIÓN DEL DOCUMENTO FINAL:Los documentos finales constan, como mínimo, de:

Planos Planta-perfil de la carretera, incluidas sus intersecciones. Planos con el diseño de las secciones transversales cada diez metros

(10m) y en abscisas especiales (TE, EC, CE, ET, obras viales). Carteras de campo y oficina. Planos detallados para construcción y memoria de cálculo de los

estudios y diseños relacionados en el paso 12) Estudios y diseños complementarios.

Pliegos de licitación para la construcción.

PROYECTO DE MEJORAMIENTO DE CARRETERAS EXISTENTES

JUSTIFICACIÓN DE UN PROYECTO DE MEJORAMIENTO

Las exigencias del tránsito en lo referente a la seguridad y a la velocidad deOperación obligan al mejoramiento continuo de los criterios de diseño y, porConsiguiente, a su aplicación en el mejoramiento de las carreteras existentes.Entre las situaciones que justifican el mejoramiento de una carretera seEncuentran las siguientes:

Incremento en el volumen de tránsito. Dos calzadas con separador central y cada una unidireccional.

Pavimentación requiere mejoras en alineamientos adecuados a el aumento en la velocidad de operación.

Sitios críticos de accidentalidad originados por defectos en el trazado de la carretera. .

CRITERIOS GENERALES.

Cumplir con los parámetros de diseño de carreteras nuevas. Garantizar distancias de visibilidad. Aprovechar lo existente. Corregir accesos peligrosos y eliminar pasos de ferrocarril. Estéticos, paisajísticos y ambientales. Máxima eficiencia de sistemas de drenaje.

FASES Y ACTIVIDADES PARA EL DISEÑO GEOMÉTRICO DEL MEJORAMIENTO.

Semejante al diseño de una vía nueva, el mejoramiento de una carretera existente, Se lleva a cabo en tres fases sucesivas.

FASES PARA DISEÑO GEOMÉTRICO

FASE 1.Estudio de alternativas para el mejoramiento, que faciliten el análisis y la toma de decisiones para la realización del proyecto, desde los aspectos geológico, geométrico, ambiental y socioeconómico. Desde el punto de vista del diseño Geométrico el estudio en esta fase debe contener como mínimo lo siguiente:

Fotografías aéreas e imágenes de satélite. Estudios sobre la vía. Inventario de la geometría y topografía. Análisis de especificaciones de diseño. Identificación de tramos homogéneos. Selección de tipos de mejoramientos. Diseño de prueba, en planta, perfil, sección transversal y superficie de

rodadura.

FASE 2En esta fase se refina la alternativa propuesta en la Fase 1 con el fin de realizar el diseño geométrico preliminar del mejoramiento. Las actividades mínimas que se deben llevar a cabo en esta etapa son:

Levantamiento Topográfico. Controles de diseño geométrico en planta, perfil y sección transversal. Diseño Geométrico del eje en planta. Diseño geométrico del perfil de prueba. Diseño preliminar de obras viales (alcantarillas, puentes, muros). Diseño preliminar de intersecciones. Calculo cantidades de obra, para estimar costos.

FASE 3.En esta fase se realiza el estudio detallado del proyecto a partir de los diseños aprobados en la fase anterior. El objetivo de esta fase es la elaboración de los

diseños definitivos, que una vez aprobados por la entidad contratante, serán empleados en la construcción de la obra.

PLANEACIÓN Y EJECUCIÓN DEL PROYECTO

DE UNA CARRETERA

LISETH ZULAI ZUÑIGA GOMEZ ESTUDIANTE

JAVIER SEPULVEDADOCENTE

DISEÑO GEOMETRICO DE VIAS I

UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRAFACULTAD: INGENIERIA

PROGRAMA: INGENIERIA CIVIL2015