Manual de Diseño Geométrico para Vías e Intersecciones Urbanas S.L. Uribe Celis Universidad de los Andes, Bogotá, Colombia.
RESUMEN: RESUMEN: Los diseños geométric geométricos os de carreteras y vías urbanas son un complejo campo campo de acción para los actuales diseñadores, puesto que ellos demandan tener en cuenta no solo los factores propios matemáticos del diseño, sino también el impacto social y ambiental que el diseño pueda generar mediante la alteración del es pacio público. El objeto del diseño es mejorar el entorno y las condiciones de circulación vehicular de acuerdo a las necesidades viales proyectadas considerando a su vez el cumplimientos de las Normas de Diseño que indica el INVIAS (Instituto Nacional de Vías). El uso de herramientas complementarias como programas de computador representan una gran ventaja, sin embargo una recopilación recopilación de todos estos aspectos y la información necesaria para desarrollar un diseño integral y viable de vías urbanas en Colombia permitiéndole al diseñador tomar cada caso de forma particular y no general es evidente, esto constituye la investigación objeto de esta Tesis. ABSTRACT: Currently, geometric motorways and roads interconnection designs are a complex field to be undertaken by designers, since them require to take into account not only the proper mathematical considerations but also the social and environmental impact that the design itself might generate through the alteration of public space. The aim of the design is to improve the environment and the mobilization mobilization conditions according to projected needs, ensuring the fulfilment of regulations indicated by INVIAS (Instituto Nacional de Vías). For that purpose the use of paired software results advantageous. However the lack of a proper compilation of all those aspects added to the necessary information to deliver an integral and viable design of urban roads and interconnections in Colombia is evident and therefore it forms the research carried out with this Thesis to allow designers to take each case individually. En los últimos años la demanda vial ha crecido por el aumento del número de vehículos automotores, se puede decir que la oferta es bastante inferior a 1 INTRODUCCION la demanda de transporte y de tránsito vial, esto ha traído como consecuencia, particularmente en la Las intersecciones viales ofrecen un potencial de in- Ciudad de Bogotá, incrementos en la congestión, vestigación en diseño geométrico de vías, sobre todo demoras, accidentes y problemas ambientales, basen una ciudad con tantas limitantes como Bogotá. tante mayores que los considerados aceptables. Vivimos en una ciudad capital, con aproximadamen- 1.1 Definición del problema: te 6.9 millones de habitantes que diariamente se enfrentan a un problema problema como lo es el tráfico. tráfico. Conta- Los diseños geométricos de carreteras generalmente mos con la capacidad, la topografía, los se trabajan en función del radio de la curva. Para conocimientos, las condiciones de mejorar la vida de hacer un diseño de una intersección vial es necesala malla vial y también con la necesidad de disponer rio tener en cuenta las limitaciones que existen debide un instrumento idóneo para afrontar la solución do al espacio disponible; entonces se debe recurrir al diseño en función de otros elementos como la tande la actual problemática. gente, la externa, el disloque o puntos obligados. obligados. En
la actualidad no hay libros de consulta que expliquen estos casos reales. Además de las implicaciones matemáticas que pueda generar un problema de diseño a resolver, los impactos sobre la sociedad pocas veces se tienen en cuenta, hasta hace pocos años se ha intentado invitar el factor humano y am biental a un diseño ingenieril en el campo de las vías. Esta situación plantea la necesidad de diseñar una infraestructura vial que optimice las exigencias presentadas por la circulación vehicular, teniendo como objetivo principal proporcionar un sistema que brinde eficiencia, y sea a su vez seguro , económico y que esté acorde a los recursos disponi bles. La forma de producción industrial moderna hace que las ciudades se densifiquen y sea crítica la producción de espacio para el transporte. Así viene la preocupación no sólo con la producción de nuevo espacio para proveer más oferta, sino también la preocupación por la mejor utilización del espacio existente. La realización de una intersección vial en Bogotá y en general en todo el país está sujeta a varios factores que refutan la calidad y eficacia del proyecto, es indiscutible que el ingenio y creación de estas obras estén llevadas el máximo reto, al contar con bajos presupuestos para alcanzar niveles de mallas viales de países no mas desarrollados. Mientras en Colombia se destina un 0.8% del presupuesto para el desarrollo vial, en otros países este porcenta je llega a ser del orden del 2% al 3%. Para el mantenimiento de la red vial se requiere continuar con un alto nivel de inversión. INVIAS requiere cerca de $650 mil millones de pesos para el mantenimiento de la red pavimentada y cerca de $150 mil millones para asegurar el mantenimiento de la red en afirmado. En la actualidad existen 22,976.55 kilómetros a nivel nacional de vías terciarias pavimentadas. Hasta el momento se han construido 34,750.97 kilómetros de vías distribuidas en 31 departamentos del país”. (Fuente: COLCIENCIAS) Sin embargo estas cifras no desubican en ningún momento el levantamiento de grandes obras de Ingeniería como el Túnel de la Línea, La doble calzada Girardot- Bogotá, La intersección vial de la Av. Suba con Boyacá en Bogotá, La vía a Bogotá Villavicencio, El Viaducto Cesar Gaviria en La ciudad de Pereira, que inciten a la evolución del sector vial. 2 MARCO TEÓRICO: Hasta 1972 se desarrollaban diseños de vías sin criterios definidos.- El Ministerio de Obras Públicas
editó en este año las primeras Normas de Diseño Geométrico; pero, éstas eran empíricas y solo solucionaban curvas simples y compuestas; y no tenían soporte científico ni matemático.- Estaban bien para su época contando con que las velocidades de diseño no eran mayores de 50 km/h. Debido a que los automóviles han evolucionado se desarrollaron velocidades mayores y se presentó la necesidad de modernizar las normas.- Esto ocurrió en 1998, cuando el INVIAS publicó las nuevas Normas de Diseño que son el resultado de una investigación de un grupo de profesionales especializados en el área. Las normas determinan a través de cuadros, ta blas, notas, etc. los parámetros que deben cumplirse en un diseño, pero no desarrollan ecuaciones, ni modelos que faciliten la interpretación pedagógica; convirtiéndose solo en material de consulta. 3 METODOLOGIA: Existen dos factores importantes que determinan la necesidad de intersecciones viales, uno de éstos es la evidencia física de una congestión de tránsito actual que en ocasiones muestran puntos críticos y se convierte en una prioridad, y otra, el resultado que arroja un estudio la proyección de flujo en los próximos años. La adquisición de la información es uno de los as pectos esenciales en este tipo de estudios, ya que permite ver de una manera mas clara y objetiva los problemas a solucionar. Para esto debe llevarse a cabo una exhaustiva planeación y programación de todo lo que se va a hacer, teniendo en cuenta cuales datos se van a tomar, cuando, donde, como se van analizar y para que se van a utilizar. La determinación de los datos que se van a tomar, depende del tipo de estudio que se vaya a realizar y de las necesidades que se pretenden suplir. El primer concepto que debe quedar claro es que la planeación es más que el desarrollo de un plan, es un proceso integrado. El proceso de planeación consiste esencialmente en la generación de información sobre alternativas de acciones y sus posibles efectos. La elaboración de alternativas debe ser el reflejo de una política bien definida para el sector de trans porte urbano y de estrategias de solución de los pro blemas. La elaboración de políticas y estrategias es una tarea técnica que debe considerar los objetivos para el sector. De una manera general, las principales etapas asociadas al proceso de planeación son: la identifi-
cación de los problemas; identificación del sistema de interés; el establecimiento de metas y objetivos para el sistema; la generación de alternativas para la solución de los problemas identificados; el análisis del comportamiento del sistema, en particular frente a las alternativas consideradas; la evaluación de las alternativas estudiadas (desde el punto de vista técnico, económico y ambiental); La selección de alternativas que atiendan mejor a los objetivos establecidos; la implantación de la alternativa seleccionada y el monitoreo de la evolución del sistema, buscando la identificación de nuevos problemas. Para el caso del análisis de una red vial urbana o intersección, los datos a tomar serían: la geometría de la red, número y ancho de carriles, pendientes de los tramos, longitudes de bahías para giros a la izquierda y derecha, etc. Los Volúmenes vehiculares, velocidades, dispositivos de control en las intersecciones de prioridad, señales de "Pare" o "Ceda el Paso", Velocidades de marcha de recorrido y demoras, tiempo perdido en el arranque, longitudes reales de los vehículos, ocupación vehicular, flujos peatonales, datos sobre condiciones de parqueo... Los estudios para trazado y localización de una vía cubren 5 etapas: la primera en el reconocimiento, que consiste en un examen general del terreno para determinar la ruta o rutas posibles de unión entre los puntos primarios de control que se señalan al Ingeniero de Vías; Segundo, trazado ante preliminar en donde se adopta la mejor o mejores ubicaciones de la vía; Tercero, un trazado preliminar que se realiza sobre la ruta escogida con equipo de precisión para el levantamiento topográfico de una zona de terreno en la cual va a proyectarse; Cuarto, El Proyecto como tal que comprende los diseños en planta y en perfil del eje de la vía; y por último la localización que consiste en las labores necesarias para transferir al terreno el eje de la vía determinado en el proyecto. 4 PARÁMETROS A TENER EN CUENTA: La velocidad es uno de los parámetros mas consultados para evaluar la calidad del servicio de una vía, especialmente en el medio urbano. La velocidad y el tiempo de recorrido son parámetros de diseño que juegan un papel importante en la determinación de elementos del diseño geométrico vial y en la regulación del tránsito. La velocidad se suele medir en un punto o tramo corto de una vía para determinar la rapidez con que pasan los vehículos por allí, mientras que el tiempo de recorrido se observa en tramos de vía de cierta longitud para cono-
cer la calidad del servicio global que prestan o sus variaciones a lo largo de ellos. Los estudios sobre velocidad puntual pueden tener varias aplicaciones en el diseño de una vía urbana, son necesarios para el cálculo geométrico, la determinación del valor de variables para la regulación del tránsito, el análisis de capacidad vial y nivel de servicio, las evaluaciones sobre seguridad vial y estimación de tendencias de velocidades. 4.1 Clasificación de las vías en Bogotá: Para el diseño, tanto de vías nuevas como intersecciones urbanas, es necesario conocer la jerarquización de las vías existentes y así determinar una solución que permita solucionar el problema sin traumar la red vial general. La clasificación dispuesta en el POT (Plan de Ordenamiento Territorial), decreto 619 de Julio 28 de 2000, en el Artículo 158, determina las secciones viales y tiene como base, entre otros, los anchos mínimos para desarrollar las vías. El diseñador debe conocer el estado de los elementos existentes y los pronósticos de planificación relacionados con la vía, el sector y los servicios pú blicos ya que éstos son determinantes en las características de la vía y plantear el proyecto a un nivel macro, teniendo en cuenta las características locales del sector. Para efectos de determinar su prelación, dentro del perímetro urbano las vías se clasifican así: Vía de metro o metro vía, Vía troncal, Férreas, Autopistas, Arterias, Principales, Secundarias, Colectoras, Ordinarias, Locales, Privadas, Ciclo rutas, Peatonales. La presencia de peatones en las vías y zonas para ellos diseñadas, les otorgarán prelación, excepto sobre vías férreas, autopistas y vías arterias. 4.2 Estructura Urbana y uso del suelo: Otro aspecto muy importante, es el entendimiento de la estructura urbana de la ciudad: las zonas industriales, las zonas habitacionales y sus características socioeconómicas, los corredores viales, las áreas de expansión y las barreras físicas al sistema de trans porte y al desarrollo urbano. Esta información debe considerar el uso del suelo y la función de la vialidad como espacio de comunicación entre las diferentes actividades urbanas. En la estructura urbana es importante tener claridad en la distribución de las actividades urbanas y la jerarquía vial que sirve a la comunicación entre estas actividades. El uso del suelo es una variable importante pero no siempre utilizada en la planeación. Este dato está
disponible en Catastro; junto con otra información en las vías principales. El costo asociado a la amimportante como valor de los inmuebles, nombre del pliación varía de acuerdo a la cantidad de terreno dueño e impuestos pagados y planos de desarrollo necesario, al alcance o extensión y algunas otras meurbano que son esenciales para hacer pronósticos y joras tales como la semaforización. definir políticas de desarrollo del sistema de transLa adición de un carril a una vía tiene un impacto porte. significativo en el congestionamiento. El ampliar la 4.3 Información de la oferta de transporte: sección transversal de una calle da también la oportunidad de corregir las deficiencias de las vías exisLa oferta de transporte contempla un medio físico representado por la vía, vehículos y reglas de ope- tentes como un pobre diseño geométrico o un inaderación. La principal información referente a la oferta cuado control de accesos. de transporte son las características físicas de la vía: 4.5 Volumen de tránsito: longitud, ancho de calzada, número de carriles y ca- Se llama volumen de tránsito al número de vehículos lidad del pavimento. Estos datos son necesarios para que pasan por un punto de la vía o de cualquiera de la vía primaria y secundaria y también para definir sus partes en la unidad de tiempo. Se puede llamar datos de capacidad, velocidad y costos operacionales flujo al volumen en general, al volumen cuando se utilizados en los análisis de transporte. mide en períodos de menos de una hora, al tránsito, 4.4 Tránsito: a una corriente vehicular, a grupos de vehículos que El manejo de tránsito se define como la utilización realizan movimientos en una dirección determinada, etc. de personal, materiales y equipo en las vías, calles y Los volúmenes diarios se utilizan principalmente carreteras para lograr un movimiento seguro y efien trabajos de planeación y como medida de utilizaciente de personas, bienes y servicios. Es de suma importancia considerar la necesidad ción vial para racionalizar la asignación de fondos de combinar la planeación de las arterias, la zonifi- viales. Los volúmenes horarios se utilizan para diseñar cación y el manejo de accesos para asegurar que tolos detalles geométricos de las vías, establecer critedas las calles de la ciudad cumplan con su papel rios para el uso de dispositivos de la regulación del asignado. tránsito y determinar si una vía, calzada o carril Ya que la infraestructura suburbana con el tiempo se convierte en infraestructura urbana, el personal de puede satisfacer la demanda del tránsito en la hora de máxima afluencia. Los volúmenes de tránsito los departamentos, los municipios y las ciudades de ben trabajar en conjunto para asegurar un control de pueden ser entendidos como la utilización de la viaaccesos adecuado para lograr una planeación inte- lidad por la demanda de transporte. Esta información gral. Un manejo adecuado de éstos desde su planea- es importante en la calibración de los modelos de ción, implementación y vigilancia proporcionarán transporte o para su utilización directa en estudios de corto plazo con la aplicación de factores de creseguridad y eficiencia en el movimiento del tránsito. cimiento por tramos. Hay también metodología para Las actividades del manejo básico del tránsito in- su utilización como variable para actualizar matrices cluyen la reducción y eliminación del congestiona- origen-destino ya existente. miento, mediante la detección y respuesta a los inci4.6 Tiempo de viaje: dentes y accidentes, manteniendo el tránsito en movimiento tan fluido como sea posible, mejorando El tiempo de viaje es el factor más importante que las condiciones existentes. define la calidad del servicio de transporte. Este El ancho de los carriles es uno de los factores que tiempo de viaje, normalmente creciente con la distancia, define la estructura y organización de las influencian el flujo de tránsito. A medida que disminuye, el flujo también lo hace. La influencia del an- ciudades y de casi todas las actividades del hombre. cho de carriles es mínima en las horas de máxima 4.7 Diseño Geométrico: demanda. Las espirales especiales pueden ser simétricas o Ampliar una sección transversal en puntos especí- asimétricas. Existe la ya conocida curva espiral, cirficos claves (como por ejemplo, en las interseccio- cular, espiral, la espiral-espiral y otras no muy trabanes o en las rampas de convergencia en vías princi- jadas hasta el momento como la curva con delta de pales) puede aliviar significativamente el diseño igual a 180º, curvas en “S” y en “C”, y curcongestionamiento y eliminar los cuellos de botella
vas en bombillo o con deltas de diseño mayores a 180º. En el diseño de vías “Casi Nunca” se diseña con base en el radio, se diseña con base en un elemento predominante. Existen casos en los que la topografía nos obliga a diseñar respetando parámetros como la externa, en el caso de vías rurales o diseñar con base en puntos obligados en vías urbanas. 4.8 Espiral Circular Espiral: Este es el caso más general, consiste en calcular los elementos en función del Radio que es el único elemento que suponemos. Se presenta cuándo no se encuentran en el proceso problemas con la topografía o con las normas de diseño. La ecuación de la tangente de la espiral está en función del delta de diseño, la longitud de la espiral y el Radio. Te
=
f (∆ D. Le. R )
θ e =
(1)
L
(2)
2
D = Y − R * (1 − Cosθ e ) Te = X − ( R * Senθ e) + ( R + D ) * Tang
(3) ∆
2
.
(4)
4.9 Espiral – Espiral: Estas curvas aparecen en el diseño cuándo la longitud de la circular es menor o igual al arco unitario y/o menor o igual a 1 segundo la velocidad de diseño y/o cuándo la delta de diseño es menor de 20º para cualquier velocidad de Diseño. El diseñador en lo posible debe evitar estas curvas, la norma de diseño las permite para evitar las Espiral –Circular -Espiral mal diseñadas, pero no es recomendable ya que no da lugar a que descanse el peralte. Cuándo dos espirales se encuentran, sean simétricas o asimétricas, deben tener el mismo radio. 4.10 Espiral en “S” y en “C”: Estas son las curvas que no tiene entre tangencia. La espiral en “S” es muy común mientras la espiral en “C” es mejor remplazarla por una espiral asimétrica. Cuándo no se puede remplazar se debe dejar una longitud de 5 seg. la velocidad de diseño.
Cuándo se hace necesario diseñar una curva en “S” por un cambio brusco de dirección la Norma de Diseño la acepta con la condición de que exista un punto de inflexión. Estas curvas se presentan cuándo la poligonal de diseño, tiene los PI (puntos de intersección) muy cercanos y no pueden mover. Cuándo se ha eliminado la posibilidad de hacer 2 curvas separadas por 2N, el diseñador decide eliminar el 2N, se convierte en una curva en “S. 4.11 Espiral para ∆ = 180º : Su principal aplicación es hacer empalmes con curvas existentes y se diseña en función del disloque. 4.12 Espiral para ∆ > 180º (Espiral en bombillo): El elemento predominante en este tipo de diseño es la externa de la espiral ya que este parámetro define su amplitud en el terreno. En este caso se calcula un radio aproximado, suponiendo una parábola cúbica. En el caso en que se dificulte solucionar un problema de diseño de esta manera, será necesario hacer el ∆D = 270º (que es el caso mas ventajoso), disminuir la longitud de la espiral (Le) ó disminuir la Velocidad de Diseño. Comúnmente, esta curva es utilizada para las ore jas de los puentes en las intersecciones viales. Es práctico calcular en función de la externa porque el diseñador determina el tamaño de la oreja. Si el delta de diseño (∆D) es mayor de 180º pero mucho menor que 270º, y se pretende diseñar una curva en bombillo nos encontramos con un problema respecto a las normas de diseño y es la relación entre el radio y la longitud de la espiral; el radio sería muy grande y la longitud de la espiral muy pequeña, entonces se verifica el valor del parámetro A para que cumpla con la norma. 4.13 Criterios para el diseño vertical: La parábola cuadrática o de segundo grado, es la curva ideal que une alineamientos verticales. Esta curva tiene las siguientes definiciones y propiedades que se aplicaran en el diseño vertical. La longitud de la curva vertical es la proyección horizontal de la curva; En lo posible busque alineamientos largos. Buscar cambios graduales de pendientes, a mayor longitud, mayor curva; Tener en cuenta la longitud de la espiral. La longitud mínima es la distancia recorrida en 10 seg. La velocidad de diseño. En tramos de acceso, suavizar la pendiente en la cima; En bifurcaciones no se recomiendan pendientes del 4% No es recomendable diseñar longitudes pequeñas, ni entretangencias pequeñas; Evitar toboganes en recta.
Las pendientes mayores van en el tramo inicial del ascenso y las pendientes menores en la parte su perior de la montaña. Sean curvas convexas o cóncavas, se trata de hacer la curva lo mas larga posible con el fin de evitar problemas de visibilidad. 4.14 Seguridad Vial: La tasa de accidentalidad ha aumentado no solo en el número de accidentes sino también del número de Vehículos implicados, ahora en cuanto a los índices de mortalidad y morbilidad, la variación del número de muertos y heridos es alarmante si se estiman los costos sociales generados. Con objeto de reducir estos índices, En Bogotá y en general, en el país, se han tomado medidas de seguridad vial. La iluminación, la señalización, la fijación en del máximo de alcohol en los conductores en un 0,8 gr./l.; la obligatoriedad del uso del cinturón de seguridad en la ciudad y en carreteras; la fijación de los límites de velocidad de 60 kph en vías urbanas, a veces de 40 Kph y de 80 kph en interur banas; la obligatoriedad del uso del casco para motociclistas; la luz encendida en carretera a cualquier hora del día. Estos índices de accidentalidad han generado el manejo de publicidad como “las estrellas negras” debido a que en el área de la infraestructura vial el presupuesto no permite otras alternativas. La magnitud del fenómeno de la circulación, con su trágico índice de siniestralidad, ha movido a la administración pasar a un planteamiento activo de la misma, orientada a promover la seguridad de la circulación y la prevención de accidentes, tanto en carretera como en zonas urbanas. 4.15 Capacidad y niveles de servicio: Capacidad:
La capacidad de una vía se define como la tasa máxima de flujo que puede soportar; y la capacidad de una infraestructura vial es el máximo número de vehículos que pueden pasar por un punto o sección uniforme de un carril o calzada durante un intervalo de tiempo dado, bajo las condiciones prevalecientes (factores que al variar modifican la capacidad) de la infraestructura vial del tránsito y de los dispositivos de control. El diseñador de vías urbanas debe basarse en las demandas de la hora pico y no pico, como ocurre con las carreteras, en el tránsito promedio diario (TPD). En el diseño de intersecciones urbanas se deben tener en cuenta los flujos de la hora pico de la mañana, la tarde y otras que se puedan tener du-
rante el día. La capacidad de referencia para las vías urbanas entre intersecciones se establece en la siguiente tabla. La condiciones prevalecientes se agrupan en tres tipos generales: Condiciones de la infraestructura: Que se refieren a las características físicas de la vía, su geometría, la velocidad del proyecto, la visibilidad, la geología y tipo de terreno. Calles para un solo sentido. Aplicable con flujo vehicular en un solo sentido V5- V6-V7-V8 Capacidad de la vía en Tipo de vía una dirección (UCP/h)
Una calzada para los dos sentidos, sin separador central. Aplicable a: V3 V4- V5- V6-V7-V8
Dos calzadas con separador central Aplicable a: V0 –V1 – V2 –V3
Calles para un solo sentido. Aplicable con flujo vehicular en un solo sentido V5- V6-V7-V8
400 600 800 100 1250 1350 1500 1750 2000 2200 2400 2600 1300 1450 1600 1750 2000 950 1450 2000 2400 2750 3350
Condiciones del tránsito: Distribución del tráfico en el tiempo y en el espacio y la composición de ti pos de vehículos. Condiciones de control: Son los dispositivos para el control del tránsito, tales como semáforos y señales restrictivas. Los elementos usados para medir la capacidad son variables, se requiere el tipo de infraestructura vial, características geométricas, velocidad media de recorrido, composición del tránsito y la variación del flujo. A partir de las características físicas del sistema, se puede estimar la capacidad en cada uno de los tramos de la red. La capacidad se define como el volumen máximo que puede pasar por una sección determinada en un periodo de tiem po determinado. Para el transporte en la vía, la capacidad se define en términos de vehículos/hora.
velocidad e intensidad de tráfico de las vías princiEl nivel de servicio es una medida cualitativa que pales y por último las intensidades peatonales que describe las condiciones de operación de un flujo cruzan la intersección y la existencia de itinerarios vehicular. Los factores que indican el nivel de servi- ciclistas y paradas de trasporte colectivo. Se recomienda que el movimiento principal de cio están determinados por la velocidad y tiempo de cruce en un enlace se resuelva en el nivel inferior ya recorrido, la comodidad y la seguridad vial. Nivel A: Representa una circulación a flujo libre. que de esta manera disminuye el impacto visual y (Óptimo) Nivel B: Flujo estables, aunque se obser- sonoro del tráfico más importante, además da lugar a van otros vehículos integrantes en la circulación. menores dimensiones y menores costos de las es Nivel C: Flujo estable. La facilidad de maniobra tructuras elevadas que es necesario realizar. comienza a ser restringida y la velocidad se afecta 5.1 Elementos de una Intersección Vial: por otros vehículos. Nivel D: La velocidad y faciDatos Funcionales: Clasificación, tipo de control lidad de maniobra se ven seriamente restringidas. de accesos, velocidad, preferencia de paso, etc. Nivel E: El funcionamiento se encuentra cerca del Datos Físicos: Se refiere a la topografía, así como límite de la capacidad. Nivel F: Son condiciones de a las restricciones existentes para extender las superflujo forzado. (Congestión). ficies, tales como usos del suelo, características geoLos factores internos que afectan el nivel se servi- lógicas y geotécnicas, edificaciones, plantaciones, cio son las variaciones de velocidad, en el volumen, tipos de drenajes, etc. composición del tránsito, porcentaje de movimientos Datos de Tránsito: Incluye los volúmenes de tránde entrecruzamientos o direccionales. Los factores externos son características físicas como ancho de sito, análisis de cada movimiento en la hora pico, la capacidad, vehículo tipo para el que se proyecta la los carriles, distancia de obstáculos laterales, las intersección, velocidad en los accesos, el flujo pea pendientes, peraltes, visibilidad, etc. tonal. En función del nivel de servicio estará el número Movimientos Peatonales: Los movimientos peade vehículos por unidad de tiempo que puede admitonales se deben tener presentes ante todo en las intir la vía a esto se le llama Flujo de servicio. Éste flujo va aumentando a medida que el nivel de servi- tersecciones que hacen parte o son afectadas por la zona de influencia de centros comerciales, hospitacio disminuye su calidad, hasta llegar al nivel E; Las variaciones en el flujo se originan por cierta canti- les, escuelas, universidades, etc. Se deben tener en dad de vehículos que entran y salen del tramo en es- cuenta si existen puentes peatonales o zonas como los pasos “cebra”, que faciliten el flujo peatonal. tudio, en ciertos puntos a lo largo de él. (El flujo y la capacidad expresan en vehículos mixtos por hora). Relación con otras intersecciones: La uniformidad Para el nivel del servicio de debe hallar la densi- y sincronización de las intersecciones son muy imdad, velocidad media de recorrido, demoras y rela- portantes para no desorientar al usuario. ción flujo capacidad. Para determinar los niveles de Es importante saber el número y tipo de conflictos servicio para autopistas, vías multi-carriles y de dos que se presentan en la intersección, así como la frecarriles, calles, intersecciones con y sin semáforos, cuencia con que ocurren, ya que éste depende del se han fijado valores de velocidad media de recorrivolumen de tránsito que se encuentre en cada trayecdo, densidades y relaciones de flujo capacidad. toria de flujo. En las intersecciones debe existir una visibilidad continua a lo largo de los caminos que se 5 INTERSECCIONES VIALES cruzan para permitir a los conductores que se acerA nivel local y más específicamente en una intersec- can simultáneamente, verse entre sí con la anticipación urbana, el problema de transito problema se ción necesaria. debe analizar de una manera secuencial, la solución 5.2 Tipos de intersecciones: como intersección no semaforizada, posteriormente como glorieta, luego como intersección semaforiza- Las intersecciones tienen una clasificación que va da y finalmente como intersección a desnivel. La desde las más simples hasta las más complejas, las planta y alzado de una intersección está condiciona- cuales son necesarias analizar para la toma de una decisión. En orden de importancia son: Interseccioda por los siguientes factores: Prima la importancia nes a nivel simples, Intersecciones a nivel con carride los giros; en especial, de los giros a la izquierda, cuya prohibición o resolución es determinante, la les adicionales para cambios de velocidad, Intersec Niveles de servicio:
ciones canalizadas, Glorietas, Intersecciones a desnivel. 5.3 Principios para el diseño y mejoramiento de las
vimientos posibles de cambio de una vía a otra, minimizando el número de puntos de conflicto; Son necesarias cuando las intersecciones a nivel no tienen la capacidad suficiente para ofrecer los moviintersecciones a nivel: mientos de la intersección. Reducir el número de puntos conflictivos en los Su diseño depende de factores como los volúmemovimientos vehiculares, controlar la velocidad relativa de los vehículos tanto de los que entran como nes horarios de proyecto, el carácter y la composide los que salen de la intersección, coordinar el tipo ción del tránsito y la velocidad del proyecto. En las intersecciones a desnivel, el tráfico de paso de dispositivos para el control de tránsito a utilizar (como las señales de alto o los semáforos) con el vo- circula por calzadas con el mismo nivel de diseño lumen de tránsito que utiliza la intersección, selec- que el tronco de la carretera. Los ramales de un encionar el tipo apropiado de intersección de acuerdo lace tienen que adaptar su velocidad de salida a las condiciones de las vías de entrada. En el medio urcon el volumen de tránsito servido. Los volúmenes bajos pueden ser servidos sin la bano, la vía secundaria puede tener características necesidad de algún tipo de control, mientras que los muy estrictas de velocidad y capacidad, por lo que el enlace ha de ser capaz de absorber importantes reniveles altos requerirán tratamientos más caros y sofisticados como los carriles exclusivos de giros o la ducciones de velocidad. En ramales con longitudes muy estrictas y camseparación de niveles mediante estructuras, separar los carriles exclusivos de giros izquierdos y/o dere- bios bruscos de velocidad, es importante una adechos, cuando los volúmenes de tránsito sean altos; cuada señalización vertical y horizontal para conseEvitar maniobras múltiples y compuestas de conver- guir un buen nivel de seguridad, Aumentar la gencia y divergencia. Las convergencias y diver- capacidad o el nivel de servicio de intersecciones gencias múltiples requieren decisiones complejas importantes, con altos volúmenes de tránsito y con por parte de los conductores además que crean con- diciones de seguridad insuficientes y Mantener el flictos adicionales; separar puntos de conflicto adi- flujo vehicular de una vía importante como autopista cionales. Los peligros y demoras en las interseccio- o avenida. nes se incrementan cuando las áreas de maniobra de 5.5 Glorietas: la intersección están demasiado cerca o cuando éstas se traslapan. Estos conflictos deben separarse para La glorieta es una la solución a nivel de una inter proporcionar a los conductores suficiente tiempo y sección vial, que se caracteriza por que las vías a las distancia entre maniobras sucesivas para adaptarse a cuales da fluidez se comunican mediante un anillo en el que la circulación se efectúa en un solo sentido la situación del tránsito dada. y alrededor de una isla central. La operación de las Favorecer a los flujos más fuertes o más rápidos, glorietas se basa en respetar el derecho a la vía que dándoles preferencia en el diseño de la intersección tienen los vehículos que están dentro de ella. Los para minimizar peligros y demoras, Reducir el área vehículos que van a ingresar deben esperar. Las nude conflicto. Un área excesiva que forma una inter- merosas ventajas que ofrecen las glorietas, tales cosección causa confusión a los conductores y provoca mo permitir un movimiento continuo y ordenado del operaciones ineficientes. Cuando las intersecciones transito, disminuir conflictos entre vehículos al elitienen excesivas áreas de conflicto, debe emplease minar los cruces, sobre todo en cuanto a seguridad, una canalización adecuada, separar los flujos no han llevado a los ingenieros a multiplicar este tipo homogéneos. Deben proporcionarse carriles separa- de planificación en área urbana y suburbana. Algudos en las intersecciones donde existen volúmenes nas glorietas se construyen sin tener en cuenta que, de tránsito considerables que viajan a velocidades muchas veces, otro tipo de intersección puede adapdiferentes, considerar las necesidades de los peatotarse mejor al problema en cuestión. nes y las bicicletas. Deberán proporcionarse andenes Cuándo los volúmenes de las vías no están cercade refugio, cuando los peatones tengan que cruzar nos a su capacidad y además se dispone de espacio, calles amplias, que de lo contrario tendrían hacerlo las glorietas constituyen una buena solución a nivel. en un solo trayecto. En Latinoamérica se utilizan dos tipos de glorietas 5.4 Intersecciones a desnivel: generalmente: La Glorieta convencional y la glorieta Es la zona en la que dos o más carreteras se cruzan pequeña: La glorieta convencional tiene una isla central con un diámetro igual o mayor a 25 metros a distinto nivel para el desarrollo de todos los mo-
con tres, cuatro o más accesos, generalmente son a nivel, pero en ocasiones se utilizan a desnivel. Maneja de 3 a 5 vías y de 3000 a 5000 vehículos por hora contando con todos los accesos; La Glorieta pequeña consta de una calzada circulatoria alrededor de una isla central de menos de 25 metros de diámetro y con accesos amplios para permitir la entrada de varios usuarios. Maneja hasta 5500 vehículos por hora. Ventajas de una glorieta:
Una glorieta, normalmente cuesta menos que un cruce a desnivel semaforizado, que pudiera construirse en la misma área. La circulación en un solo sentido dentro de la glorieta ofrece un movimiento continuo y ordenado cuando se opera a bajos volúmenes de tránsito; Los entrecruzamientos reemplazan los cruces oblicuos de los cruces a nivel, Todas las vueltas pueden efectuarse con facilidad. Al eliminar los movimientos perpendiculares, los accidentes tienden a ser menos graves, las glorietas son es pecialmente adecuadas para intersecciones se 5 o más accesos. Desventajas de una glorieta:
Requiere áreas muy grandes en su desarrollo. Su uso se restringe a una topografía plana. Las glorietas no pueden adaptarse a la construcción por etapas; Si dos o más brazos de la glorieta se aproximan a su capacidad, esta no funcionara adecuadamente; La glorieta requiere de un buen número de señales y de un adecuado control en los enlaces de entradas y salidas para su correcto funcionamiento; La capacidad de una glorieta es inferior a la de una intersección correctamente canalizada. Algunas veces, cuando el flujo vehicular es demasiado grande y requiere mucho espacio, resultan más costosas que otras intersecciones a nivel; En algunos casos, en zonas urbanas, las glorietas operan mediante semáforos, lo que anula el principio básico de las glorietas que es la circulación continua; Debido a que el área requerida por una glorieta, debe ser relativamente plana, el uso de ésta se ve restringido a zonas con esta topografía. Una glorieta se debe construir cuando se cuente con el área suficiente para su construcción, en la intersección intervengan cinco o más vías, Cuando las velocidades de proyecto de las vías que se interceptan, sea del orden de 25 a 40 Kph; Las glorietas pueden ser empleadas efectivamente cuando su velocidad de proyecto se aproxima a la velocidad de marcha de los vehículos que transitan por las vías que se interceptan. Inicialmente se debe fijar la velocidad de la glorieta y a ella ceñirse los demás parámetros de dise-
ño. Los vehículos deben transitar a una velocidad uniforme para poder incorporarse, entrecruzarse y salir de la corriente de tránsito, desde y hacia las ramas de la intersección. (Aprox. Entre 25 y 40 Kph) 6 COMPONENTE SOCIOAMBIENTAL: La problemática ambiental ligada al transporte afecta el aire, el agua, los suelos y a la calidad de vida de los habitantes. Desde la perspectiva ambiental, en los últimos años se ha generado a escala nacional e internacional, un incremento en la concientización en la temática ecológica, involucrándose en la concepción de los proyectos y en la fase de estudio en donde anteriormente no se consideraba la componente ambiental. La interacción de la ciudad con las infraestructuras del transporte y sus respectivas operaciones, aunque buscan; eficiencia, productividad y competitividad de la ciudad, es indudable que propician diversos efectos nocivos dentro del escenario urbano y fuera de el; Con el exceso de contaminación en las ciudades, los impactos ambientales de las acciones de transporte revisten cada vez mayor im portancia. Los impactos ambientales del transporte se relacionan con cuatro áreas principales: la contaminación del aire, contaminación por ruido, deterioro del paisaje urbano, la creación de barreras artificiales al movimiento de las personas. La planeación debe mantener información sobre el monitoreo de estos factores e investigar medidas para mitigarlos; El Instituto de Desarrollo Urbano IDU, tiene ya estipuladas ciertas “normas” que se deberán tener en cuenta en el momento de desarrollar un proyecto vial urbano; Todo proyecto a realizarse en el espacio público, sin importar su énfasis, debe expresar claramente sus objetivos, y desde el punto de vista paisajístico-ambiental, tales objetivos deben plantearse en los siguientes términos: Ecológicos- Ambientales: Referidos a la ecoeficiencia del conjunto, como mínimo en las siguientes tres maneras de abordarlos: 1) mediante el respeto por las condiciones naturales y ambientales preexistentes, cuando ellas lo ameriten 2) compensando las alteraciones inherentes a la realización del proyecto 3) haciendo nuevos y específicos aportes para el mejoramiento ambiental y paisajístico del entorno del proyecto. Físico - Urbanos: Referidos a la funcionalidad y habitabilidad de los espacios. Por ejemplo, frente al aumento de la movilidad urbana como un objetivo, debe plantearse el rediseño urbano para minimizar la necesidad de movilización innecesaria.
Humanos: Referidos tanto al individuo, como a de ciclo-rutas nuevas y comodidades peatonales para los diversos grupos, en cuanto a la satisfacción de el transporte diario. Las ciclo-rutas, están localizalas necesidades espirituales y anímicas, paralela- das al los lados de algunas vías principales, intermemente con las necesidades de espacio: físicas y so- dias y a través de los parques, para integrar el uso de ciales. la bicicleta en el sistema alternativo de transporte y ayudar a bajar el nivel de contaminación del aire. 6.1 Ruido Para la planeación de una ciclo-ruta se debe tener La rodadura de un vehículo, las explosiones de car burante, las vibraciones producidas por los motores en cuenta como primera instancia el espacio dispoy su mecánica interna constituyen una importante nible, el conjunto de actividades necesarias para fuente de ruido en las ciudades. El conocimiento del desarrollar un sistema compuesto por caminos in problema global del ruido producido por los vehícu- dependientes para bicicletas y carriles interconectalos en la ciudad es una premisa básica para tomar dos que satisfagan las necesidades de transporte de decisiones en el diseño de las vías urbanas. Existen los ciclistas. La mayoría de las carreteras y calles numerosos métodos para el cálculo teórico de los con algunas mejoras no muy costosas pueden servir niveles del ruido producido por el tráfico en una ca- como base para la planeación de la red de ciclo vías, las cuales aumentan la red del sistema existente en rretera desarrollados principalmente en Francia, Estados Unidos, Alemania e Inglaterra cuyo resultado los corredores escénicos o en los lugares donde el acceso es limitado. arroja la estimación de este nivel en las fachadas coLa planeación de transporte por bicicleta es mulindantes a la Vía. La mayor parte de los modelos de medición obtienen como resultado los niveles a cho más que la simple planeación de las ciclo vías y cierta distancia y altura del borde de la calzada. Se el esfuerzo debe considerar la seguridad y la eficiencia del viaje en bicicleta, lo cual debe hacerse conintenta con ello simular los efectos en los peatones y sobre las viviendas ubicadas en las márgenes de la juntamente con los otros modos de transporte. carretera. El indicador usualmente aceptado del ni- Usualmente una mejora en la red de ciclo vías, bevel de ruido es el nivel sonoro continuo equivalente. neficia a los otros modos de transporte y su imple(Leq). Los efectos perjudiciales derivados de los al- mentación debe estar en armonía con los objetivos tos niveles de ruido, al que pueden estar expuestos generales de la comunidad. Un programa de ciclo los ciudadanos, obligan a establecer limitaciones que vías debe considerar, además del diseño y construc pueden referirse, por un lado al nivel de emisión de ción de la infraestructura, la educación, el entrenamiento, los incentivos para el uso de la bicicleta y la la fuente, en este caso el vehículo. Los niveles de ruido producido por el tráfico que definición de normas claras para el tránsito de bicicircula por una carretera urbana pueden obtenerse de cletas. 7 SEÑALIZACIÓN: dos maneras: por un lado, modelos teóricos permiten pronosticar niveles de ruido en función de datos de 7.1 Dispositivos para el Control del Transito: tráfico y las características geométricas (en el caso de vías nuevas); por otro lado, en las vías existentes Los dispositivos para el control de tránsito son las por las que circulas vehículos será necesario realizar señales, semáforos y cualquier otro dispositivo, que mediciones sistemáticas en puntos escogidos que la autoridad pública competente coloque sobre o ad permitan obtener un conocimiento real y la verifica- yacente a las calles y carreteras, para prevenir, regución de valores obtenidos con aproximaciones teóri- lar y guiar a los usuarios de las mismas, sobre la cas. manera correcta y segura de circulación. Los dispo6.2 Ciclo rutas sitivos de control indican a los usuarios las precau Normalmente en nuestro medio los ciclistas circulan ciones o prevenciones que deben tener en cuenta, las en las calles y carreteras, compartiendo el espacio limitaciones o restricciones que gobiernan la circucon los vehículos y peatones, sin tener una franja de lación y las informaciones o guías estrictamente nededicación exclusiva para su movimiento. Debido a cesarias, dadas las condiciones específicas de la cala problemática inherente a la congestión del trans- lle o carretera. Para evitar la inflación de señales que lleve a su porte y a los impactos ambientales producidos por la operación vehicular, en los últimos años se ha veni- trivialización es preferible emplear sólo las precisas do reconociendo a la bicicleta, como un modo via- y conseguir así una mejor atención. En áreas urba ble de transporte. En Bogotá, como un programa de nas, evitar la confusión con otros símbolos, la oculrenovación urbana se han construido 120 kilómetros tación por la vegetación o por los vehículos par-
queados o la mala visibilidad nocturna por contrastes desfavorables de luz. Utilizar grafismos legibles y homogéneos. Limitar la señalización privada y pu blicidad de actividades junto a la carretera. El factor más importante a tomar en cuenta ente las señales de pare y ceda el paso, para efectos de instalación, es la visibilidad del cruce, por lo tanto debe analizarse el triángulo de visibilidad, y si la intersección cumple con este requisito se procederá a la instalación de la señal de ceda el paso, ya que el conductor que circula por la vía secundaría puede identificar si transita otro vehículo por la principal, para reaccionar y detener el auto, en caso contrario se requiere la señal de pare. 8 ESPACIO PÚBLICO Y URBANISMO: Paisajismo: Las glorietas constituyen puntos singulares y los itinerarios urbanos y sub.-urbanos. El acondicionamiento paisajístico debe contribuir mediante plantaciones a guiar los recorridos evitando maniobras y trayectorias inseguras. En el caso de los peatones, disuadiendo el cruce de la glorieta a través de la calzada circular. Es importante el cierre de perspectivas frontales para los vehículos que acceden a la glorieta. Esto se consigue con la plantación de árboles en la glorieta central y la creación de pequeñas elevaciones en el centro de la misma. Asimismo, cabe utilizar elementos verticales que enfaticen el recorrido circular de la glorieta junto con una adecuada iluminación y plantación. La dispocisión del corredor exterior queda sujeta a la definición de los caminos peatonales, mientras en la isleta central, en la que el acceso peatonal no es aconsejable, la disposición queda condicionada a la perspectiva del conductor. En el caso de isletas pequeñas, es aconsejable la pavimentación con materiales de textura y color que resalte sobre la calzada. Con isletas mayores es preferible el modelado del terreno natural y el tratamiento vegetal, con alturas progresivas de la capa de tierra desde los bordes hacia el centro. En los márgenes de la isleta se utilizará bordillo o pavimentos que contrasten con la calzada como el adoquinado. 9 DRENAJES: El drenaje es el conjunto de obras destinadas a proteger al pavimento de la acción destructiva del agua. La presencia de agua dentro del pavimento y la zona adyacente se debe principalmente a la precipitación en el área de influencia de la vía y a la absorción de humedad, desde el nivel freático, por los efectos ca pilares del suelo. El drenaje resulta normalmente
más difícil y costoso en las carreteras urbanas debido al mayor daño potencial que pueden producir los volúmenes de agua y la dificultad para instalar sistemas de drenaje superficiales (cunetas) en zonas de cruces de peatones o tramos densamente poblados. Un diseño cuidadoso reducirá costos tanto en construcción como en el mantenimiento. El control de las aguas subterráneas debe hacerse mediante la utilización de filtros y mantos de drenaje que formen parte de la estructura. El control de las aguas superficiales involucra elementos tales como cunetas, bordillos y pendientes longitudinales y transversales. La pendiente transversal recomendada en calzadas urbanas es del 2%, intentando no superar nunca el 3% y no inferior al 1%. El valor más bajo se trabajará en el caso de tratarse de pavimentos de calidad con una buena sub-base. La ubicación del colector y los sumideros puede mantenerse en el lado interior o exterior de la calzada, según la inclinación del peralte y se debe evitar tapas de sumideros que aumenten la peligrosidad de los conductores tanto de automóvil como de motocicletas. A las bermas generalmente no se les coloca una carpeta impermeable, lo que las convierte en áreas críticas porque permiten que penetre agua dentro de la estructura del pavimento. Para mejorar las condiciones del drenaje se deben tener en cuenta tanto la pendiente como los materiales que la constituyen. Las cunetas se deben diseñar teniendo en cuenta que la pendiente longitudinal no favorezca el encharcamiento, que su capacidad hidráulica sea suficiente para disponer el agua aportada por los taludes, que las corrientes temporales de agua y las lluvias estén dentro de la capacidad y que la remoción del material de erosión sea fácil. Para garantizar un adecuado funcionamiento, las cunetas deben garantizar una pendiente mínima del 0.2% si son revestidas ó del 0.3% si no lo son. Para evacuar rápidamente el agua lluvia que corre por la superficie del pavimento y por las cunetas, es necesario construir sumideros. Estos consisten en aberturas que se disponen en las cunetas para recibir el agua y entregarla a una tubería de conducción que la lleve a la red del alcantarillado, generalmente a través de un pozo de inspección colocado en el cruce de dos calles. El uso de terrazas, la vegetación y otros mecanismos de control de drenaje pueden reducir la erosión y permitir que el agua recargue las reservas de agua freática. En general, las superficies impermeables aumentan la cantidad de escurrimiento mientras que las superficies permeables, primordialmente la vegetación, aumenta la filtración del agua y reduce escurrimiento y la erosión. Las calles no deben exceder las inclinaciones indicadas. Una
buena guía para carreteras es un máximo del 20 por ciento de inclinación. Las calles no deberán exceder el 12 por ciento (8 por ciento como máximo para accesibilidad a sillas de ruedas). Las calles relativamente niveladas son generalmente más cómodas para los peatones. Tanto las vías principales como las calles deberán tener también una pendiente adecuada para prevenir el encharcamiento del agua en sus superficies. 10 ILUMINACION El alumbrado debe contemplarse, no solamente desde una perspectiva funcional sino también como componente del paisaje urbano. La instalación de alumbrado debe cuidar su adecuación a la escala del lugar y su unidad con el espacio circundante. El diseño del soporte y la luminaria se realizarán en función del contexto urbano en el que se inserten como un mobiliario más. Es aconsejable que la vía esté iluminada: Cuando existan altas intensidades de tráfico. Puede establecerse el umbral a partir del cual se necesita iluminación en al tronco de la vía en 30.000v/d y 10.000 v/d en nudos. Cuándo existan varias intersecciones en un tramo de vía urbana, puede recomendarse la iluminación con distancias entre intersecciones inferiores a 2 Km; En las inmediaciones de áreas residenciales densas, zonas comerciales; Donde existan cambios en la sección transversal que obliguen a variaciones de la velocidad de los vehículos; Donde la relación entre accidentes nocturnos y diurnos es su perior a una determinada proporción; En vías urbanas, intersecciones y túneles, contando con la previsión de reservas para el cableado de cruces de calzada o en estructuras, precisas para una futura instalación. Las carreteras urbanas deberán tener mejor iluminación que el resto de las calles, debido al posible incremento de la velocidad durante la noche y para permitir la perfecta visibilidad entre peatones y conductores. Es importante evitar áreas de fuerte contraste luminoso, tales como entradas y salidas de túneles o finales bruscos de tramos con alumbrado. En las áreas más exigentes, las de usos peatonales y obras de paso, es recomendable el alumbrado a baja altura y de luz blanca fluorescente, con luminarias continuas. En este caso resulta imprescindible un adecuado nivel de protección contra vandalismo. Las redes eléctricas mas frecuentes utilizadas son de baja tensión, si bien en vías de gran longitud puede resultar rentable el tendido de redes en media ten-
sión, debiendo estudiarse los costos de instalación y mantenimiento.
