Diseño de Vías

Introducción

Vía Villavieja - Desierto de la Tatacoa

Vía Villavieja – Desierto de la Tatacoa, Huila, Colombia

Para transportar personas y mercancías por tierra se pueden utilizar vías no acondicionadas (por ejemplo caminos marcados únicamente por la huella de incontables pasos o travesías por desiertos y sabanas), vías poco acondicionadas (por ejemplo trochas que a duras penas garantizan una franja libre para el recorrido), o vías especialmente acondicionadas para facilitar el transporte. En el último caso usualmente hablamos de calles (streets, en inglés), si se trata de un contexto urbano, de carreteras (highways, en inglés), cuando se trata de zonas menos urbanizadas o rurales, o de ciclo-rutas o senderos, cuando se trata de aplicaciones específicas. Diseñar una vía implica determinar e integrar los elementos geométricos que la componen. Siempre que se desee construir una vía acondicionada nueva, o mejorar una existente, será necesario realizar un diseño geométrico previo que defina el trazado tridimensional del proyecto.

Este curso aborda el diseño geométrico de una carretera. Los elementos y conceptos teóricos para diseñar calles, ciclo-rutas, e incluso vías férreas y canales, son similares. El contexto y el uso, en cada caso, son notoriamente diferentes. Pero incluso cuando se trata de proyectos de carreteras, el contexto y la función también pueden variar considerablemente. De allí que un diseñador no pueda realizar su trabajo sin conocer a fondo e involucrarse con el contexto particular de cada proyecto, el cual está determinado tanto por las condiciones físicas (topografía, geología, geotecnia, meteorología, etc.) como por las características, costumbres y requerimientos de las comunidades, la fauna y la flora que será afectada (positiva y negativamente) por el proyecto.

Viaductos Estampilla

Viaductos de la Estampilla en la vía Pereira – Manizales, Colombia

Al definir la configuración tridimensional, es decir, la ubicación de la vía en el terreno, el diseño geométrico determina cuál será el impacto del proyecto sobre el ambiente y las personas. Además, determina en gran medida el costo tanto de la construcción como de la operación de la vía. Como normalmente se trata de proyectos de largo plazo, es necesario considerar los costos durante toda la vida útil del proyecto. De manera que se pueden justificar costos de construcción más altos, siempre y cuando disminuyan considerablemente los costos de operación, tanto para los usuarios como para el operador (usualmente una entidad gubernamental o una privada a quien se le ha otorgado el derecho a explotar la vía).

Son muchos los criterios que determinan el trazado definitivo de la vía (funcionalidad, seguridad, comodidad, estética, economía, compatibilidad con el medio ambiente, etc.), pero la seguridad siempre debe ser una prioridad para el equipo diseñador. La accidentalidad vial es un grave problema de salud pública. La Organización Mundial de la Salud estima que cada año mueren 1,2 millones de personas a causa de accidentes en vías públicas, y más de 50 millones resultan heridas. Si bien son varios los factores que contribuyen para que ocurra un accidente, los diseñadores deben siempre dedicar sus mayores esfuerzos a disminuir la participación de los factores que dependen de las características o las condiciones de la vía. En este curso exploraremos diferentes medidas para diseñar una vía que sea más segura.

Diseño geométrico de carreteras

Para diseñar geométricamente una carretera resulta más sencillo abstraerse de su carácter tridimensional (largo, ancho y alto) y asumir parejas bidimensionales que faciliten los cálculos y el entendimiento. Entonces se tienen: el diseño en planta, en el que la vía es vista “desde arriba” proyectando el eje de la misma sobre un plano horizontal y suprimiendo su dimensión vertical; el diseño vertical, o de perfil longitudinal, tomando una de las dimensiones horizontales (longitud, por supuesto) y combinándola con la vertical (cota); y el diseño transversal, considerando el ancho de la vía y la dimensión vertical. En cada uno de ellos aprenderemos a crear todos los elementos que componen el diseño geométrico de una carretera.

Objetivos del curso

  • Desarrollar en el (la) estudiante la capacidad de diseñar e integrar los elementos geométricos que componen una carretera, teniendo en cuenta las mejores prácticas internacionales en el ámbito y siguiendo las recomendaciones de los manuales de diseño aplicables.
  • Comprometer al (a la) estudiante, como diseñador y como usuario, con la seguridad vial; de manera que esté en capacidad de diseñar calles y carreteras seguras y, al mismo tiempo, apropie y comparta una cultura de prevención de accidentes.
  • Generar conciencia en el (la) estudiante sobre el impacto ambiental, social y económico que puede causar un proyecto vial, de manera que esté en capacidad de tomar las mejores decisiones de diseño que lleven a reducir los efectos indeseables y a propiciar los beneficiosos.
  • Desarrollar en el (la) estudiante la capacidad de evaluar diseños de vías o vías existentes para determinar sus bondades y defectos y, así mismo, proponer mejoras en los proyectos.

Contenido general del curso

1. Introducción

  • Transporte y vías terrestres
  • Clasificación de las carreteras
  • Controles para el diseño
  • Especificaciones de diseño
  • Fases del proyecto de una carretera

2. Diseño en planta

  • Trazado preliminar
  • Definición del eje de la vía
  • Curvas horizontales (circulares y espirales de transición)
  • Peralte
  • Sobreancho
  • Entretangencia horizontal

3. Diseño en perfil longitudinal

  • Tangente vertical
  • Curvas verticales

4. Diseño en sección transversal

  • Elementos de la sección transversal
  • Chaflanes y cubicación
  • Movimiento de tierras y curva de masa

Apuntes de clase

Presentaciones

Apuntes en el blog

Los siguientes temas pueden ser consultados como artículos en doble vía:

Otros temas se irán publicando en el blog, sólo deben revisarlo periódicamente buscando la categoría asignaturas/diseño de vias.

Bibliografía

Para el desarrollo de los temas del curso, así como para la investigación de temas complementares y adicionales, se recomienda que los estudiantes estén familiarizados por lo menos con los siguientes documentos:

Otros libros interesantes para el desarrollo del curso son:

  • Bravo, Paulo Emilio. 1998. Diseño de Carreteras: Técnicas y Análisis del Proyecto. Editorial Cargraphics. Código clasificación biblioteca de la Universidad de Ibagué: 625.7 B826
  • Chocontá Rojas, Pedro Antonio. 1998. Diseño Geométrico de Vías. Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería. Bogotá. Código clasificación biblioteca de la Universidad de Ibagué: 625.7 Ch545
  • Hernández Casallas, Fideligno. 2005. Diseño geométrico de vías. Tercer mundo editores, Universidad La Gran Colombia. Bogotá. Código clasificación biblioteca de la Universidad de Ibagué: 625.7 C334d
  • González Vergara, Carlos Javier. 2011. Localización de carreteras. Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Código clasificación biblioteca de la Universidad de Ibagué: 625.7 G643l
  • Kraemer, Carlos et al. 2003. Ingeniería de Carreteras. Volumen 1. McGraw Hill. Código clasificación biblioteca de la Universidad de Ibagué: 625.7 I46i
  • McCormac, Jack. 2005. Topografía. Limusa Wiley. Código clasificación biblioteca de la Universidad de Ibagué: 526.9 M487t
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208 Comments

  1. q tal alguien tiene el calculo del sobreancho en digital y los abacos correspondientes de ser necesarios, espero su respuesta y de antemano gracias por la ayuda

    Responder

  2. ke opinan de las normas de otros paises?? las ke usas uds seran las apropiadas?? o se podria mejor copiando algunas de otros lugares??

    Responder

  3. perdon alguien me podria decir… en la portada del libro de diseño geometrico de vias por pedro antonio choconta… dicen que hay in carro q esta mal o acomodado o q esta donde no deberia… alguien me podria decir cual carro es y por que?

    gracias pòr la atencion!

    Responder

  4. @ R. Pacheco: Buen día, la consistencia en el diseño es un concepto que determina en buena medida la seguridad que ofrece la vía que has diseñado. En general, se refiere a que los elementos geométricos de la carretera tengan velocidades de diseño similar, para que sus usuarios conserven una velocidad constante y cuando tengan que cambiarla, esa variación se produzca de forma gradual.
    Se acepta como límite máximo de diferencia en la velocidad de diseño de dos elementos consecutivos el de 20 km/h . En Colombia por ejemplo, el manual de diseño expresa que la velocidad debe tratar de mantenerse igual en tramos de 2 km como mínimo, y el siguiente tramo debe tener una velocidad directriz que no esté por encima o por debajo de la anterior en 20 km/h.
    Un ejemplo básico de inconsistencia en el diseño consiste en proponer una curva de radio pequeño en seguida de una recta considerablemente larga. La reacción que obliga en el conductor genera un alto riesgo de accidente.

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  5. Buen dia me gustaria me ayuden tengo un levantamiento del eje de una via y sus cortes y quisiera me ayuden como hacer para hacer el perfil. su planta, y demas elementos, gracias estoy intentado en autocad land pero los manuales y ejemplos no son muy claros.
    Gracias

    Responder

  6. Ey!!!!! Como estan alguien q pueda proveerme de algun manual para doble via!!!!!!! o mas vias/// mi duda son los criterios Acaso hay criterios diferentes a los de una via simple (como visibilidad, radios de giro, los bombeos, distancias de frenado, etc) Les agradeceria mucho Amigos

    Responder

  7. @ Doble Via: esta pagina esta buenisima!! Como estas? Soy Rodrigo (Bolivia) estoy haciendo mi proyecto de grado (el diseño geometrico para una doble via) pa salir ingeniero/ Y tenia algunas dudas / en paises + desarrollados que el mio como Mexico donde existen autopistas gigantes Hay normas para realizar especificamente Dobles vias? y si es que existe me podrias recomendar como conseguirlas O tu me la podrias facilitar/// Quiero salir de las recetas para los diseños Pero necesito conocer diferentes manuales::::::::: Te agradesco y espero tu respuesta……… Gracias

    Responder

  8. hola
    me gustaria que me ayudaran con el tema de corrimientos, es que me dejaron una tarea. lo que pasa es que yo calculo el corrimiento maximo, despues comienzo a calcular los corrimientos de los otros puntos de la curva pero uno de ellos me sale mas grande.
    la formula que estoy utilizando es
    C=R-RAIZ((R-Y)^2+(X-K)^2)
    ME PODRIA HACER EL FAVOR DE ENVIARME UN EJEMPLO DEL CORRIMINTO DE TODA UNA CURVA
    GRACIAS POR LA AYUDA
    CHAO

    Responder

  9. Hola, soy estudiante de los ultimos semestres de Ing. Civil especialidad vias de comunicacion, me seria de mucha utilidad que me guie basado en su experiencia en el campo del diseño geometrico de una carretera acerca de las necesidades que se tiene para implementar un diseño optimo ya que hando buscando un tema para mi tesis de grado, le agradezco de antemano.

    Responder

  10. hola como estan
    alguien me dodria ayudar con el tema de diseño de pavimentos flexibles en zonas de altura, que tipo de fallas ahy y como se podria solucionar.

    quiero que sea mi tema de tesis

    de antemano gracias por la ayuda

    Responder

  11. @ Jonny Medellín: Si estás acostumbrado al uso de AutoCAD puedes intentar un curso de AutoCAD Land. Entre otras aplicaciones, te sirve para el diseño geométrico de vías. Implementa diseño en planta, perfil y secciones transversales; a partir de un modelo digital de terreno.

    @ Julio Blas: Espero te haya ido muy bien con la tesis.

    @ Ricardo: No tengo el gusto de conocer Bolivia, pero veo que hay varios visitantes al blog desde allá. Un saludo para todos también.
    Lamentablemente no me he cruzado hasta ahora con un documento que hable específicamente de diseño para carreteras de montaña. Tan pronto lo vea, te lo estaré haciendo llegar.
    Gracias

    Responder

  12. Estimados Colegas,
    En primera instancia un fraternal saludo desde Bolivia, y las felicitaciones por este espacio para los que nos gusta el diseño geométrico de carreteras, por otro lado quisiera consultarles si alguno de ustedes dispone de un documento para diseño geométrico de carreteras de montaña. Me interesa mucho este tema.
    Un gran abrazo.
    Ricardo
    Ingeniero Civil

    Responder

  13. DOCTOR, ESTUVE LEYENDO LOS COMENTAROS Y E SORPRENDIO SABER QUE EXISTE ALGIEN QUE ESTA QUE HACE UNA TESIS PARECIDA A LA MIA, WENO L MIA YA LA TERMINE Y ESTOY POR SUSTENTARLA, ES SOBRE DISEÑO GEOMETRICO DE CARRTEREAS FUCIONANDO EL AIDC, EL LAND Y EL MDT, PARA LAVORES PUNTUALES. TAMBIEN ME SORPRENDIO LAS RESPUESTAS MUY ACERTADAS..

    SALUDOS

    JULIO BLAS I.

    Responder

  14. buen dia.gracias de nuevo por tu ayuda,me ha sido de gran utilidad. quisiera preguntarte que tal util me seria util un curso de autocad exclusivo para vias y quisiera que me dijeras que aplicaciones manejaria con esto.te agradesco

    Responder

  15. @ Jessica: Buenas tardes. Hoy tengo todas las intenciones de ayudarte, pero se me dañó el computador y no puedo instalar el escáner ahora. Además, presté la cámara (con el celular sale muy feo).
    En vista de la urgencia que dices tener, le iba a tomar una foto a las páginas 204 y 205 del libro de James Cárdenas Grisales. Ahí está justo lo que necesitas. Así que si puedes conseguir el libro, sería genial. No sé si tu biblioteca más cercana esté abierta en estos días.
    De lo contrario, debes esperar a que, de alguna manera, te las haga llegar.
    Lo siento 😦

    Responder

  16. BUENAS TARDES, AGRADEZCO DE ANTEMANO LA ATENCION PRESTADA….

    ALGUIEN PODRIA COLABORARME SUPER URGENTE CON LOS ELEMENTOS DE UNA ESPIRAL

    SI PUDIERA SER UN GRAFICO MUCHISIMO MEJOR PUESTO QUE TENGO QUE HACERLO EN PAPEL MLIMETRADO

    GRACIAS JESSICA VEGA

    QUE PENA…DEL AFAN ESCRIBI MAL EL CORREO Y TODO

    PERO ESTE SI ES

    GRACIAS

    Responder

  17. BUENAS TARDES, AGRADEZCO DE ANTEMANO LA ATENCION PRESTADA….

    ALGUIEN PODRIA COLABORARME SUPER URGENTE CON LOS ELEMENTOS DE UNA ESPIRAL

    SI PUDIERA SER UN GRAFICO MUCHISIMO MEJOR PUESTO QUE TENGO QUE HACERLO EN PAPEL MLIMETRADO

    GRACIAS JESSICA VEGA

    Responder

  18. BUENAS TARDES, AGRADEZCO DE ANTEMANO LA ATENCION PRESTADA….

    ALGUIEN PODRIA COLABORARME SUPER URGENTE CON LOS ELEMENTOS DE UNA ESPIRAL

    SI PUDIERA SER UN GRAFICO MUCHISIMO MEJOR PUESTO QUE TENGO QUE HACERLO EN PAPEL MLIMETRADO

    GRACIAS JESSICA VEGA

    Responder

  19. @ Jonny Medellin: Hola. Que bueno tenerte por aqui de nuevo.
    De nuevo quisiera apoyar mi respuesta en comentarios que ya se han hecho en este blog. Te invito a que leas este comentario y los siguientes. Pueden aportar algo a la discusion.
    El Manual colombiano (de 1998) no obliga a la planeacion de curvas espirales. Se limita a mencionar los diferentes tipos y elementos geometricos -de una manera bastanta complicada, por cierto-. De alli que, si se desea, se puede justificar un diseño que utilize de forma exclusiva curvas circulares, en todos los casos.
    Sin embargo, si el diseñador es juicioso, se debe plantear la posibilidad de que todas las curvas horizontales que diseñe sean espirales. Ya que su finalidad consiste en mejorar la comodidad del usuario y aportar a la seguridad de la via. Dos aspectos que nunca puede dejar de lado el Ingeniero que este realizando la labor.
    En ese sentido, la pregunta se transforma en la siguiente: en que casos NO utilizar espirales de transicion (y reemplazar las curvas con arcos circulares)? La respuesta parece estar dada por el angulo de deflexion.
    Cuando Δ es menor a 20º, el diseño de curvas espirales empieza a complicarse un poco, en el sentido de que la primera solucion (respecto al parametro de la espiral) no es siempre la adecuada. Sin embargo, se puede remediar el asunto eliminando la curva circular que usualmente esta inscrita en medio de las espirales de transicion. A medida que el angulo se hace mas pequeño, es mas dificil intentar con curvas espirales (aqui puedes volver a los comentarios que señalaba al principio).
    Espero que te sea util la respuesta.

    Nota: perdon por la ortografia (sin tildes), pero es que en este momento tengo configurado el teclado en ingles y no lo pude cambiar (tampoco encontre un mapa de caracteres). 😉

    Responder

  20. que tal doble via,muchas gracias por la respuesta me ha sido de gran ayuda,ahora quisiera saber hasta cuando es posible hacer una circular y no hacerla espiral,tengo entendido que hay por hay ua pequeña condicion ,quisiera recordarla.muchas gracias

    Responder

  21. @ Jonny Medellin: Buen día, primero que todo quiero agradecerte tu colaboración en otras partes de esta página.
    La verdad es que no te entiendo muy bien lo del PT inaccesible. Debes tener en cuenta que el PT hace parte de la curva y, por lo tanto, de la carretera. De allí que, tarde o temprano, cuando se construye la vía, debe volverse un punto accesible.
    Ahora bien, si quieres puedes mirar dos comentarios que ya se han hecho por aquí para que aclares tus dudas:
    1. El primero hace referencia al error de cierre cuando se materializa una curva circular.
    2. El segundo se trata de una mini-explicación del método para trazar una curva a partir del PI, midiendo ángulos (deflexiones) y distancias. De cualquier manera, debes tener en cuenta que el PT sigue siendo el último punto que se materializa (porque, como ya lo dije, hace parte de la curva).
    Además, te invito a leer el artículo sobre Curvas circulares simples. A lo mejor hay algo que te sirva.

    Responder

  22. buenas amigo te AGRADECERIA QUE ME XPLICARASCOMO VENCER UN PT INACCESIBLE Y EXPLICAR ERROR DE CIERRE.HAS DE CUENTA QUE TENGO UN TRANSITO.

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