MEJORAMIENTO OPERACIONAL DE INTERSECCIÓN AUTOPISTA...

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MEJORAMIENTO OPERACIONAL DE INTERSECCIÓN AUTOPISTA MEDELLÍN VÍA SUBACHOQUE (PUENTE PIEDRA) MEDIANTE IMPLEMENTACIÓN DE TURBOGLORIETA JHON EDDISON CRUZ SARMIENTO Cod. 20142579055 JAIRO ANDRÉS HERNÁNDEZ SUÁREZ Cod. 20152579037 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C Enero 16 de 2019

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MEJORAMIENTO OPERACIONAL DE INTERSECCIÓN AUTOPISTA MEDELLÍN –

VÍA SUBACHOQUE (PUENTE PIEDRA) MEDIANTE IMPLEMENTACIÓN DE

TURBOGLORIETA

JHON EDDISON CRUZ SARMIENTO Cod. 20142579055

JAIRO ANDRÉS HERNÁNDEZ SUÁREZ Cod. 20152579037

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD TECNOLÓGICA

INGENIERÍA CIVIL

BOGOTÁ D.C

Enero 16 de 2019

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MEJORAMIENTO OPERACIONAL DE INTERSECCIÓN AUTOPISTA MEDELLÍN –

VÍA SUBACHOQUE (PUENTE PIEDRA) MEDIANTE IMPLEMENTACIÓN DE

TURBOGLORIETA.

Presentado por:

JHON EDDISON CRUZ SARMIENTO Cod. 20142579055

JAIRO ANDRÉS HERNÁNDEZ SUÁREZ Cod. 20152579037

TRABAJO DE GRADO

PARA OPTAR AL TÍTULO INGENIEROS CIVILES

TUTOR:

RODRIGO ELIAS ESQUIVEL RAMIREZ

Ing. Civil,

Ing. Topográfico

Esp. en diseño geométrico de vías tránsito y transporte

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD TECNOLÓGICA

INGENIERÍA CIVIL

BOGOTÁ D.C

Enero 16 de 2019

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Nota de aceptación:

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Firma del jurado

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Firma del jurado

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Bogotá, 16 de enero de 2019.

DEDICATORIA

Antes que todo a Dios, por seguir brindándonos vida para llegar hasta este punto y

habernos dado fortaleza e inteligencia para lograr uno de nuestros tantos objetivos a

nivel profesional, además de su infinita bondad y amor que nos han acompañado a

lo largo de nuestro camino de vida.

A nuestras madres quienes han sido los mejores ejemplos a seguir y quienes a lo

largo de estos 29 años nos han brindado las bases esenciales para ser unas

personas honestas, emprendedoras y humildes.

A la Universidad Distrital por permitirnos ser parte de una generación de triunfadores

y seres productivos para el país, haciendo de nosotros hasta el día de hoy personas

capaces de tomar decisiones de vida, dotándonos además de la capacidad de

comprender que con la constancia podemos ser grandes profesionales,

permitiéndonos así mismo tomar conciencia y amar nuestras carreras para así

desempeñarnos en lo que más nos gusta con la mayor eficacia y simpatía; gracias a

ustedes por brindarnos la oportunidad de pertenecer a una de las mejores

Universidades de Colombia.

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AGRADECIMIENTOS

A nuestro tutor, el Ingeniero Rodrigo Esquivel le agradecemos el habernos orientado

en el desarrollo de este documento, por las recomendaciones que oportunamente

nos brindó permitiendo darle un enfoque adecuado a la tesis y por el tiempo invertido

en la ejecución de las asesorías para el adelanto de cada uno de los capítulos que

aquí se exponen.

Así mismo nos agradecemos a nosotros como compañeros en la elaboración de este

trabajo de grado, por la fuerza y valentía de no sucumbir ante la impiedad de las

noches más largas a las que nos hemos enfrentado, pues el apoyo y dedicación que

fue dispuesta para el logro de uno de nuestros mayores propósitos de vida fue

incondicional, junto con el complemento de nuestros conocimientos académicos que

nos permitieron alcanzar el anhelo de ser ingenieros civiles.

Finalmente a todas aquellas personas que de una u otra forma nos colaboraron o

participaron en el complemento de la realización de esta investigación, hacemos

nuestro más sincero agradecimiento.

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CONTENIDO

1. RESUMEN .......................................................................................................... 1

2. ABSTRACT ......................................................................................................... 3

3. INTRODUCCIÓN ................................................................................................ 5

4. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA .......................................................................... 7

5. JUSTIFICACIÓN ............................................................................................... 11

6. OBJETIVOS ...................................................................................................... 15

6.1 OBJETIVO GENERAL ............................................................................... 15

6.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS...................................................................... 15

7. MARCO REFERENCIAL .................................................................................. 17

7.1 CLASIFICACIÓN DE CARRETERAS ........................................................ 17

7.1.1 SEGÚN SU FUNCIONALIDAD ............................................................ 18

7.1.1.1 PRIMARIAS ................................................................................... 18

7.1.1.2 SECUNDARIAS ............................................................................. 18

7.1.1.3 TERCIARIAS ................................................................................. 18

7.1.2 SEGÚN EL TIPO DE TERRENO ......................................................... 18

7.1.2.1 TERRENO PLANO ........................................................................ 19

7.1.2.2 TERRENO ONDULADO ................................................................ 19

7.1.2.3 TERRENO MONTAÑOSO ............................................................. 19

7.1.2.4 TERRENO ESCARPADO .............................................................. 20

7.2 CÁLCULO DEL TRÁNSITO ....................................................................... 20

7.2.1 AFOROS .............................................................................................. 20

7.2.2 MÉTODOS DE CONTEO ..................................................................... 21

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7.2.2.1 CONTEO MECÁNICO ................................................................... 21

7.2.2.2 CONTEO MANUAL ........................................................................ 21

7.2.2.3 CONTEO ELECTRÓNICO ............................................................. 22

7.2.3 NOMENCLATURA EN CONTEOS VEHÍCULARES ............................ 23

7.2.4 VOLUMEN DE TRÁNSITO ................................................................... 24

7.2.4.1 VOLUMEN HORARIO DE MÁXIMO DE TRÁNSITO ..................... 27

7.2.4.2 VOLUMEN HORARIO MÍNIMO DE TRÁNSITO ............................ 27

7.2.5 AJUSTE Y EXPANSIÓN DE VOLÚMENES DE TRÁNSITO ................ 27

7.2.6 FACTOR HORA PICO.......................................................................... 28

7.2.7 TRÁNSITO FUTURO ........................................................................... 28

7.2.7.1 FACTOR DE PROYECCIÓN ......................................................... 31

7.2.7.2 OTROS MÉTODOS ....................................................................... 32

7.2.7.2.1 MÉTODO ARTITMÉTICO ......................................................... 32

7.2.7.2.2 MÉTODO GEOMÉTRICO ........................................................ 32

7.2.8 NIVELES DE SERVICIO ...................................................................... 33

7.2.8.1 NIVEL DE SERVICIO A ................................................................. 34

7.2.8.2 NIVEL DE SERVICIO B ................................................................. 34

7.2.8.3 NIVEL DE SERVICIO C ................................................................. 34

7.2.8.4 NIVEL DE SERVICIO D ................................................................. 34

7.2.8.5 NIVEL DE SERVICIO E ................................................................. 35

7.2.8.6 NIVEL DE SERVICIO F ................................................................. 35

7.2.9 DISTRIBUCIÓN Y COMPOSICIÓN ..................................................... 36

7.2.9.1 DISTRIBUCIÓN POR CARRILES.................................................. 36

7.2.9.2 DISTRIBUCIÓN DIRECCIONAL .................................................... 36

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7.2.10 COMPOSICIÓN ................................................................................ 37

7.2.11 VEHÍCULO DE DISEÑO ................................................................... 37

7.3 DISTANCIAS DE VISIBILIDAD .................................................................. 46

7.3.1 DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA (Dp) ................................. 46

7.3.1.1 DISTANCIA DE PERCEPCIÓN Y REACCIÓN .............................. 46

7.3.1.2 DISTANCIA RECORRIDA DURANTE EL FRENADO ................... 46

7.4 GLORIETAS CONVENCIONALES ............................................................ 48

7.4.1 DISEÑO GEOMÉTRICO ...................................................................... 49

7.4.1.1 ESTUDIOS DE INGENIERÍA DE TRÁNSITO ................................ 49

7.4.1.2 CARÁCTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS .......................................... 50

7.4.1.2.1 ISLETAS DIRECCIONALES ..................................................... 51

7.4.1.2.2 RAMAL DE SALIDA O RAMAL DE ENTRADA ........................ 54

7.4.1.2.3 PERALTE MÁXIMO (emáx) ...................................................... 56

7.4.1.3 CARACTERIZACIÓN OPERACIONAL .......................................... 56

7.4.2 SEÑALIZACIÓN ................................................................................... 57

7.4.2.1 VERTICAL ..................................................................................... 57

7.4.2.2 DEMARCACIÓN ............................................................................ 60

7.4.2.2.1 CEDA EL PASO ....................................................................... 61

7.4.2.2.2 FLECHAS ................................................................................. 62

7.4.2.3 DELINEADOR DE CURVA HORIZONTAL .................................... 63

7.5 TURBOGLORIETA .................................................................................... 64

7.5.1 CARACTERIZACIÓN ........................................................................... 64

7.5.2 TIPOS DE TURBOGLORIETAS ........................................................... 67

7.5.3 DISEÑO DEL TURBO BLOQUE .......................................................... 70

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7.5.4 ISLA CENTRAL .................................................................................... 73

7.5.5 DIVISORES DE CARRIL ...................................................................... 74

7.5.6 TRAYECTORIA DE BARRIDO HORIZONTAL ..................................... 75

7.5.7 ANÁLISIS DE VELOCIDAD DEL VEHÍCULO EN EL CAMINO MÁS

RÁPIDO. ........................................................................................................... 77

7.5.8 COMPROBACIÓN DEL MODELO ....................................................... 78

7.5.9 ELEMENTOS CARACTERÍSTICOS .................................................... 79

7.5.10 CARACTERÍSTICAS OPERACIONALES ......................................... 80

7.5.11 APORTES A NIVEL INTERNACIONAL ............................................ 82

7.5.11.1 HOLANDA ..................................................................................... 82

7.5.11.2 BÉLGICA ...................................................................................... 82

7.5.11.3 SUDÁFRICA ................................................................................. 83

7.5.11.4 ALEMANIA .................................................................................... 83

7.5.11.5 ESPAÑA ....................................................................................... 83

8. METODOLOGÍA DE TRABAJO ........................................................................ 85

8.1 IMPLEMENTACIÓN DE TURBOGLORIETA EN INTERSECCIÓN AVENIDA

AUTOPISTA MEDELLÍN VÍAS SUBACHOQUE (PUENTE PIEDRA)................... 85

8.2 LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO ......................................................... 85

8.2.1 LOCALIZACIÓN ................................................................................... 85

8.2.2 RECONOCIMIENTO EN CAMPO ........................................................ 86

8.2.3 LEVANTAMIENTO ............................................................................... 86

8.2.4 DESCARGA DE DATOS ...................................................................... 87

8.2.5 ELABORACIÓN DE PLANOS TOPOGRÁFICOS ................................ 87

8.2.6 REGISTRO FOTOGRÁFICO: .............................................................. 89

8.2.7 CARTERA TOPOGRÁFICA: ................................................................ 89

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8.2.8 PLANIMETRÍA ..................................................................................... 90

8.2.8.1 LEVANTAMIENTO VISTA PLANTA .............................................. 90

8.2.8.2 LEVANTAMIENTO PERFILES VIALES ......................................... 91

8.3 AFORO VEHICULAR ................................................................................ 92

8.3.1 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN ........................................ 97

8.3.2 CONTEO VEHICULAR......................................................................... 97

8.3.3 RESULTADOS INTERSECCIÓN ....................................................... 101

8.3.4 CÁLCULO DE VOLÚMENES MÁXIMOS Y MÍNIMOS Y FACTOR HORA

PICO 102

8.3.5 CÁLCULO DE VOLUMENES MÁXIMOS POR MOVIMIENTO .......... 106

8.3.5.1 ACCESO NORTE ........................................................................ 107

8.3.5.2 ACCESO SUR ............................................................................. 109

8.3.5.3 ACCESO OESTE......................................................................... 111

8.3.5.4 ACCESO ESTE ........................................................................... 113

8.3.6 COMPOSICIÓN VEHICULAR POR MOVIMIENTOS ......................... 115

8.3.6.1 MOVIMIENTO 1 ........................................................................... 115

8.3.6.2 MOVIMIENTO 2 ........................................................................... 115

8.3.6.3 MOVIMIENTO 3 ........................................................................... 116

8.3.6.4 MOVIMIENTO 4 ........................................................................... 117

8.3.6.5 MOVIMIENTO 5 ........................................................................... 117

8.3.6.6 MOVIMIENTO 6 ........................................................................... 118

8.3.6.7 MOVIMIENTO 7 ........................................................................... 119

8.3.6.8 MOVIMIENTO 8 ........................................................................... 119

8.3.6.9 MOVIMIENTO 9 (1) ..................................................................... 120

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8.3.6.10 MOVIMIENTO 9 (2) ..................................................................... 121

8.3.6.11 MOVIMIENTO 9 (3) ..................................................................... 121

8.3.6.12 MOVIMIENTO 9 (4) ..................................................................... 122

8.3.6.13 MOVIMIENTO 10 (1) ................................................................... 123

8.3.6.14 MOVIMIENTO 10 (2) ................................................................... 123

8.3.6.15 MOVIMIENTO 10 (3) ................................................................... 124

8.3.6.16 MOVIMIENTO 10 (4) ................................................................... 125

8.3.7 VOLUMEN HORA PICO POR MOVIMIENTO .................................... 125

8.3.8 VOLÚMENES DE TRÁNSITO FUTURO ............................................ 127

8.3.8.1 TRÁNSITO FUTURO POR MÉTODO ARITMÉTICO .................. 128

8.4 NIVEL DE SERVICIO ACTUAL ............................................................... 129

8.5 DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA (Dp) .................................... 129

8.6 DISEÑO DE TURBOGLORIETA ............................................................. 130

8.6.1 CARACTERIZACIÓN ......................................................................... 130

8.6.2 VEHICULO DE DISEÑO SELECCIONADO ....................................... 130

8.6.3 DISEÑO MANUAL DEL TURBO BLOQUE ........................................ 131

8.6.3.1 ISLA CENTRAL ........................................................................... 132

8.6.3.1 INICIO REMONTABLE DE DIVISOR DIRECCIONAL ................. 134

8.6.4 DISEÑO 2D EN SOFTWARE TORUS ............................................... 135

8.6.5 ANÁLISIS DE MODELOS .................................................................. 143

8.6.6 ANÁLISIS DE BARRIDO .................................................................... 146

8.6.6.1 MOVIMIENTO 1 ........................................................................... 155

8.6.6.2 MOVIMIENTO 2 ........................................................................... 155

8.6.6.3 MOVIMIENTO 3 ........................................................................... 156

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8.6.6.4 MOVIMIENTO 4 ........................................................................... 156

8.6.6.5 MOVIMIENTO 5 ........................................................................... 157

8.6.6.6 MOVIMIENTO 6 ........................................................................... 157

8.6.6.7 MOVIMIENTO 7 ........................................................................... 158

8.6.6.8 MOVIMIENTO 8 ........................................................................... 158

8.6.6.9 MOVIMIENTO 9 (1) ..................................................................... 159

8.6.6.10 MOVIMIENTO 9 (2) ..................................................................... 159

8.6.6.11 MOVIMIENTO 9 (3) ..................................................................... 160

8.6.6.12 MOVIMIENTO 9 (4) ..................................................................... 160

8.6.6.13 MOVIMIENTO 10 (1) ................................................................... 161

8.6.6.14 MOVIMIENTO 10 (2) ................................................................... 161

8.6.6.15 MOVIMIENTO 10 (3) ................................................................... 162

8.6.6.16 MOVIMIENTO 10 (4) ................................................................... 162

8.6.7 ISLETAS ............................................................................................. 163

8.6.8 ANÁLISIS DE VELOCIDADES ........................................................... 164

8.6.9 CONSOLIDADO DE DISEÑO ............................................................ 167

8.7 PRESUPUESTO ...................................................................................... 170

9. BENEFICIOS E INDICADORES ..................................................................... 173

9.1 VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD MÁXIMA ............................................. 173

9.2 REDUCCIÓN DE ACCIDENTALIDAD ..................................................... 176

9.3 EMBOTELLAMIENTO EN RAMALES DE ENTRADA ............................. 177

9.4 AUMENTO DE LA CAPACIDAD .............................................................. 178

9.5 MODELO FUNCIONAL ........................................................................... 179

9.6 PUNTOS DE CONFLICTO ...................................................................... 180

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10. MATRIZ COMPARATIVA ............................................................................ 182

11. GESTIÓN ANTE ENTIDAD GUBERNAMENTAL ........................................ 185

12. CONCLUSIONES ........................................................................................ 186

BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................... 189

ANEXOS ................................................................................................................ 193

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ÍNDICE DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1 Acciones incorrectas en glorieta típica .................................................. 8

Ilustración 2 Puntos de convergencia y divergencia en glorietas tradicionales de

cuatro ramales. .......................................................................................................... 9

Ilustración 3 Conflictos tipo en glorietas tradicionales. ............................................. 12

Ilustración 4 Efecto túnel respecto a la velocidad .................................................... 13

Ilustración 5 Nomenclatura en conteos vehiculares ................................................. 23

Ilustración 6 Dimensiones y trayectoria de giro para un Vehículo Liviano ............... 40

Ilustración 7 Dimensiones y trayectoria de giro para un Bus ................................... 41

Ilustración 8 Dimensiones y trayectoria de giro para un Bus Grande ...................... 42

Ilustración 9 Dimensiones y trayectoria de giro para un Camión Categoría 2 .......... 43

Ilustración 10 Dimensiones y trayectoria de giro para un Camión Categoría 3 ........ 44

Ilustración 11 Dimensiones y trayectoria de giro para un Camión Categoría 3S2 ... 45

Ilustración 12 Esquema básico de una intersección tipo Glorieta ............................ 50

Ilustración 13 Isleta sin berma ................................................................................. 52

Ilustración 14 Isleta con berma ................................................................................ 53

Ilustración 15 Isleta de Lágrima ............................................................................... 54

Ilustración 16 Ancho del ramal de salida o de entrada ............................................ 55

Ilustración 17 Señalización de dirección e información. ........................................... 58

Ilustración 18 Dimensiones demarcación ceda el paso .......................................... 61

Ilustración 19 Cruce controlado por señal Ceda el Paso ......................................... 61

Ilustración 20 Flechas para vías con velocidades menores o iguales a 60 km/h ..... 62

Ilustración 21 Delineadores de Curva Horizontal ..................................................... 63

Ilustración 22 Turboglorieta con tres (3) ramales ..................................................... 65

Ilustración 23 Turboglorieta básica en Rotterdam (Holanda) ................................... 66

Ilustración 24 Clasificación turboglorietas ................................................................ 70

Ilustración 25 Plantilla inicial del turbo bloque .......................................................... 71

Ilustración 26 Delantal con inicio recto y espiral ...................................................... 73

Ilustración 27 Dimensiones inicio divisor direccional elevado .................................. 74

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Ilustración 28 Radios de entrada al carril circulatorio interno ................................... 76

Ilustración 29 Análisis de velocidad del vehículo en el camino más rápido ............. 77

Ilustración 30 Características turboglorieta .............................................................. 79

Ilustración 31 Intersección del kilómetro 13 Autopista Medellín con la vía Subachoque

(Glorieta Puente Piedra) .......................................................................................... 85

Ilustración 32 Plano levantamiento topográfico glorieta puente piedra .................... 90

Ilustración 33 Perfil sección 1A a 1B ........................................................................ 91

Ilustración 34 Perfil sección 2A a 2B ........................................................................ 91

Ilustración 35 Perfil sección 3A a 3B ........................................................................ 91

Ilustración 36 Perfil sección 4A a 4B ........................................................................ 92

Ilustración 37 Glorieta Puente Piedra ...................................................................... 92

Ilustración 38 Glorieta existente ............................................................................... 93

Ilustración 39 Formato de Aforo Manual .................................................................. 94

Ilustración 40 Resultados intersección hora pico ................................................... 101

Ilustración 41 Resultados intersección total día aforo ............................................ 102

Ilustración 42 Diseño definitivo del Turbo bloque ................................................... 132

Ilustración 43 Isla central del Turbo bloque ............................................................ 133

Ilustración 44 Diseño de inicio de divisor direccional remontable .......................... 134

Ilustración 45 TORUS – herramientas de diseño ................................................... 136

Ilustración 46 Ajustes del Programa....................................................................... 136

Ilustración 47 Trazado de ejes en levantamiento topográfico ................................ 137

Ilustración 48 Herramienta Roundabout Wizard .................................................... 138

Ilustración 4931 Selección de ramales................................................................... 139

Ilustración 50 Tipos de plantillas Turboglorietas .................................................... 140

Ilustración 51 Orientación del Turbo bloque ........................................................... 141

Ilustración 52 Ventana “Orientación” ...................................................................... 142

Ilustración 53 Turbo bloque definitivo..................................................................... 143

Ilustración 54 Superposición de modelo manual y TORUS ................................... 144

Ilustración 55 Elementos de Turbo bloque consolidado ........................................ 145

Ilustración 56 AutoTURN Pro – herramientas de diseño ....................................... 147

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Ilustración 57 Ajustes del Programa....................................................................... 147

Ilustración 58 Selección del vehículo de diseño ..................................................... 148

Ilustración 59 Icono para extracción de normatividad para vehículo de diseño ..... 149

Ilustración 60 Información de normativa para vehículo de diseño ......................... 150

Ilustración 61 Inserción del vehículo de diseño ...................................................... 152

Ilustración 62 Direccionamiento del vehículo para barrido ..................................... 153

Ilustración 63 Panel de configuración de trayectoria ............................................. 154

Ilustración 64 Trayectoria de barrido Camión 3S2 ................................................. 155

Ilustración 65 Trayectoria de barrido Camión 3S2 ................................................. 155

Ilustración 66 Trayectoria de barrido Camión categoría 3 ...................................... 156

Ilustración 67 Trayectoria de barrido Bus grande .................................................. 156

Ilustración 68 Trayectoria de barrido Camión 3S2 ................................................. 157

Ilustración 69 Trayectoria de barrido Camión 3S2 ................................................. 157

Ilustración 70 Trayectoria de barrido Camión categoría 3 ...................................... 158

Ilustración 71 Trayectoria de barrido Bus grande .................................................. 158

Ilustración 72 Trayectoria de barrido Camión 3S2 ................................................. 159

Ilustración 73 Trayectoria de barrido Camión 3S2 ................................................. 159

Ilustración 74 Trayectoria de barrido Camión categoría 3 ...................................... 160

Ilustración 75 Trayectoria de barrido Bus grande .................................................. 160

Ilustración 76 Trayectoria de barrido Camión 3S2 ................................................. 161

Ilustración 77 Trayectoria de barrido Camión 3S2 ................................................. 161

Ilustración 78 Trayectoria de barrido Camión categoría 3 ...................................... 162

Ilustración 79 Trayectoria de barrido Bus grande .................................................. 162

Ilustración 80 Proyección de isleta separadora ...................................................... 164

Ilustración 81 Análisis de velocidad Bogotá - Vega en carril más rápido ............. 165

Ilustración 82 Análisis de velocidad Bogotá - Vega en carril más rápido ............. 165

Ilustración 83 Diseño final turboglorieta ................................................................ 169

Ilustración 84 Análisis de velocidades Movimiento 1 en Glorieta existente............ 173

Ilustración 85 Análisis de velocidades Movimiento 2 en Glorieta existente............ 174

Ilustración 86 Programación de obra turboglorieta ................................................ 179

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ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1 Tipos de conteo en tránsito ......................................................................... 20

Tabla 2 Nomenclatura en conteos vehiculares ........................................................ 24

Tabla 3 Velocidades en km/h que determinan los niveles de servicio por tipo de

terreno (vc) ............................................................................................................... 35

Tabla 4 Clasificación vehículo de diseño (Ministerio de Transporte) ....................... 37

Tabla 5 Nomenclatura empleada para la descripción de los vehículos de diseño ... 38

Tabla 6 Dimensiones principales de los vehículos de diseño .................................. 39

Tabla 7 Distancias de visibilidad de parada en tramos a nivel ................................. 48

Tabla 8 Criterio de diseño de Glorietas .................................................................... 51

Tabla 9 Tipos de isletas ........................................................................................... 52

Tabla 10 Ancho de calzada en ramales de salida o de entrada en función del radio

interior ...................................................................................................................... 55

Tabla 11 Señales aplicables a glorietas ................................................................... 59

Tabla 12 Alternativas geométricas de turboglorietas ............................................... 67

Tabla 13 Dimensiones de radios de giro en diseño de turboglorietas ...................... 72

Tabla 14 Directrices para velocidades máximas recomendadas ............................. 78

Tabla 15 Relación registro fotográfico general ......................................................... 89

Tabla 16 Consolidado aforo manual ........................................................................ 94

Tabla 17 Consolidado por periodos de 15 minutos y movimientos. ......................... 97

Tabla 18 Consolidado por acceso ............................................................................ 99

Tabla 19 Consolidado por movimientos ................................................................. 100

Tabla 20. Volumen máximo hora pico .................................................................... 103

Tabla 21 Volumen máximo hora pico y FHP .......................................................... 105

Tabla 22 Volumen máximo y mínimo Acceso Norte............................................... 107

Tabla 23 Volumen máximo y mínimo Acceso Sur .................................................. 109

Tabla 24 Volumen máximo y mínimo Acceso Oeste .............................................. 111

Tabla 25 Volumen máximo y mínimo Acceso Este ................................................ 113

Tabla 26 Distancia de visibilidad de parada (Dp) para el diseño de la turboglorieta.

............................................................................................................................... 129

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Tabla 27 Elementos del Turbo bloque de diseño ................................................... 131

Tabla 28 Materiales recomendados para elementos en turboglorieta ................... 133

Tabla 29 Licenciamiento TORUS 05.1 ................................................................... 135

Ilustración 4930 Selección de ramales................................................................... 139

Tabla 31 Convenciones superposición turbo bloques ............................................ 144

Tabla 32 Licenciamiento AutoTURN Pro 10.2 ....................................................... 146

Tabla 33 Vehículos de diseño elegidos.................................................................. 150

Tabla 34 Análisis de velocidades en turboglorieta ................................................. 164

Tabla 35 Reporte de aceleración y desaceleración ............................................... 167

Tabla 36 Dimensiones de elementos de la turboglorieta. ...................................... 168

Tabla 37 Presupuesto Implantación De Turboglorieta En Intersección Glorieta Puente

Piedra (Madrid - Cundinamarca) ............................................................................ 170

Tabla 38 Porcentajes de reducción en la velocidad máxima. ................................ 174

Tabla 39 Reporte de aceleración y desaceleración ............................................... 176

Tabla 40 Reducción de conflictos de entrecruzamientos ....................................... 176

Tabla 41 Solución de embotellamiento con diseño planteado ............................... 177

Tabla 42 Aumento del área transitable en intersección ......................................... 178

Tabla 43 Matriz de conflictos ................................................................................. 180

Tabla 44 Matriz comparativa .................................................................................. 182

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ÍNDICE DE GRÁFICAS

Gráfica 1 Componentes tránsito futuro .................................................................... 31

Gráfica 2 Composición vehicular general ............................................................... 106

Gráfica 3 Composición vehicular Acceso Norte ..................................................... 107

Gráfica 4 Flujo Vehicular Acceso Norte ................................................................. 108

Gráfica 5 Composición vehicular Acceso Sur ........................................................ 109

Gráfica 6 Flujo Vehicular Acceso Sur..................................................................... 110

Gráfica 7 Composición vehicular Acceso Oeste .................................................... 111

Gráfica 8 Flujo Vehicular Acceso Oeste ................................................................. 112

Gráfica 9 Composición vehicular Acceso Este ....................................................... 113

Gráfica 10 Flujo Vehicular Acceso Este ................................................................. 114

Gráfica 11 Composición vehicular movimiento 1 ................................................... 115

Gráfica 12 Composición vehicular movimiento 2 ................................................... 116

Gráfica 13 Composición vehicular movimiento 3 ................................................... 116

Gráfica 14 Composición vehicular movimiento 4 ................................................... 117

Gráfica 15 Composición vehicular movimiento 5 ................................................... 118

Gráfica 16 Composición vehicular movimiento 6 ................................................... 118

Gráfica 17 Composición vehicular movimiento 7 ................................................... 119

Gráfica 18 Composición vehicular movimiento 8 ................................................... 120

Gráfica 19 Composición vehicular movimiento 9 (1) .............................................. 120

Gráfica 20 Composición vehicular movimiento 9 (2) .............................................. 121

Gráfica 21 Composición vehicular movimiento 9 (3) .............................................. 122

Gráfica 22 Composición vehicular movimiento 9 (4) .............................................. 122

Gráfica 23 Composición vehicular movimiento 10 (1) ............................................ 123

Gráfica 24 Composición vehicular movimiento 10 (2) ............................................ 124

Gráfica 25 Composición vehicular movimiento 10 (3) ............................................ 124

Gráfica 26 Composición vehicular movimiento 10 (4) ............................................ 125

Gráfica 27 Volumen hora pico por movimiento ...................................................... 126

Gráfica 28 Tasa de crecimiento parque automotor en la ciudad de Bogotá ........... 127

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Gráfica 29 Reporte de Velocidad y Aceleración ..................................................... 166

Gráfica 30 Reporte de Velocidad y Aceleración en glorieta existente .................... 175

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1

1. RESUMEN

Este trabajo contiene la información obtenida acerca del estudio realizado en la

comparación de las glorietas convencionales frente a la implementación de un nuevo

modelo o diseño geométrico en intersecciones denominado turboglorietas, tomando

como zona de estudio una glorieta tradicional ubicada en la intersección de la

autopista Medellín con vía Subachoque (Puente Piedra) del municipio de

Cundinamarca - Colombia, ésta investigación se determinó por medio del

levantamiento topográfico, cálculo del tránsito, diseño geométrico o modelación y

microsimulación del tránsito, apoyados de software especializado a nivel de

ingeniería civil denominados TORUS y AutoTurn Pro desarrollados por la compañía

Canadiense Transoft Solutions.

El presente informe contiene la cartografía y planimetría del levantamiento

topográfico realizado, aforo manual, cálculo de los volúmenes de tránsito, factor hora

pico en la intersección y por accesos, licenciamiento estudiantil del software para el

diseño y simulación, reporte del diseño final y modelación con la simulación del

tránsito con el vehículo de mayor barrido, información soporte con la que se elaboró

un adecuado análisis de los beneficios y desventajas que se obtienen con la

implementación de un nuevo diseño en intersecciones giratorias en este caso las

turboglorietas, reemplazando el diseño existente regulado por una glorieta tradicional.

Finalmente se presenta la metodología empleada con el uso de los datos de estudio

que se tuvieron en cuenta para su modelación y microsimulación, teniendo en cuenta

tanto los factores técnicos como operativos de una turboglorieta y como resultado de

la investigación realizada a este nuevo modelo en intersecciones, se presentan las

recomendaciones y sugerencias para la implementación de turboglorietas en

intersecciones que presentan mayor conflicto por accidentalidad y capacidad en

Colombia, ya que al realizar la comparación entre las prestaciones referentes a

seguridad vial y a los indicadores operacionales básicos viales de una glorieta

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tradicional, se logra evidenciar los beneficios que traen consigo una turboglorieta,

estableciendo los parámetros normativos y de guía para su diseño que deben ser

evaluados.

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2. ABSTRACT

This work contains the information obtained about the study made in the comparison

of the conventional roundabouts versus the implementation of a new model or

geometric design at intersections called turbo roundabouts, taking as a study area a

traditional roundabout located at the intersection of the Medellín highway. via

subachoque (Puente Piedra) of the municipality of Cundinamarca - Colombia, this

research was determined by topographic survey, traffic calculation, geometric design

or modeling and microsimulation of traffic, supported by specialized software at the

civil engineering level called TORUS and AutoTurn Pro developed by the Canadian

company Transoft Solutions.

This report contains the cartography and planimetry of the topographic survey carried

out, manual gauging, calculation of traffic volumes, peak hour factor at intersection

and access, student licensing of software for design and simulation, final design report

and modeling with the simulation of the transit with the vehicle with the largest sweep,

supporting information with which an adequate analysis of the benefits and

disadvantages obtained with the implementation of a new design in rotating

intersections was developed, in this case turbo roundabouts, replacing the existing

regulated design for a traditional roundabouts.

Finally we present the methodology used with the use of the study data that were

taken into account for its modeling and microsimulation, taking into account both the

technical and operational factors of a turbo roundabouts and as a result of the

research carried out on this new model at intersections. , the recommendations and

suggestions for the implementation of turbo roundabouts in intersections that present

greater conflict due to accident and capacity in Colombia are presented, since when

making the comparison between the services related to road safety and the basic

operational indicators of a traditional roundabout, it shows the benefits that a turbo

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roundabouts brings, establishing the normative and guiding parameters for its design

that must be evaluated.

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3. INTRODUCCIÓN

Dentro de los diversos problemas que aquejan actualmente a las personas que

habitan las principales ciudades de Colombia se encuentran los represamientos

vehiculares y aquellos relacionados con los niveles de accidentalidad presentes

específicamente en las glorietas o también denominadas rotondas, donde los

usuarios no tienen la capacitación suficiente o cultura para realizar el ingreso

adecuado a ellas, obviando muchas veces su señalización y sentidos de circulación,

generando una clara problemática que se hace necesario estudiar y evaluar para

corregir.

Al realizar una evaluación inicial acerca de las soluciones a los niveles de flujo de

tránsito vehicular y accidentalidad en intersecciones viales de la ciudad de Bogotá se

puede evidenciar que la implementación de semáforos o glorietas tradicionales no

mejora de manera representativa tal situación.

Existen estudios a nivel internacional donde se evidencia que a pesar de usar este

tipo de obras, los usuarios en su gran mayoría no comprenden el funcionamiento

correcto de ellas o en su defecto hacen caso omiso a su reglamentación, lo que

conlleva a la necesidad de plantear o buscar nuevas alternativas de ingeniería como

el caso de las turboglorietas, cuyos elementos geométricos garantizan que los

usuarios transiten en mayor volumen, con mayor fluidez y sobretodo con un correcto

ingreso a la intersección lo que las convierte en elementos que proveen mayor

seguridad y eficiencia.

Las turboglorietas han sido implementadas inicialmente en países como Holanda,

donde se pudo constatar sobre sus beneficios en el tráfico y seguridad vial que

conlleva este nuevo diseño, luego España y Alemania, obteniendo resultados

positivos para el mejoramiento de la movilidad en intersecciones y sobretodo en un

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aspecto tan importante como lo es la seguridad vial, teniendo así una gran medida

de adaptación y aplicación como solución vial.

Teniendo en cuenta una turboglorieta como solución vial, se presenta un estudio de

caso, con el fin de evaluar el mejoramiento e impacto que produce el reemplazo de

las glorietas tradicionales mediante la implementación de este tipo de obras en

Colombia, estableciendo como zona de estudio la intersección del kilómetro 13

Autopista Medellín con la vía Subachoque (Glorieta Puente Piedra), que conecta los

Municipios de Madrid Cundinamarca, el Rosal y la ciudad de Bogotá D.C.

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4. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA

Las glorietas convencionales son sin duda alguna un gran aporte que ha venido al

mundo bajo el ingenio del Arquitecto Francés Eugene Hénard (1849 - 1923), pues

aparte de poner solución a intersecciones realmente complejas, representa un

método de muy bajo costo respecto a otros que cumplen con el mismo cometido; sin

embargo el autor no considera en su planteamiento reflejar un método intuitivo y de

fácil lectura para los usuarios llevando a convertir este invento en un elemento que

ha afectado de alguna forma a cientos de personas en más de cien años alrededor

del mundo desde su primera instauración hacia el año 1907 en la plaza de l’Étoile

hoy más comúnmente conocida como plaza Charles de Gaulle.

La mecánica tradicional del funcionamiento de las glorietas consistía en otorgar

prioridad a quien ingresaba a la rotonda con lo que tiempo después se comprendió

que bajo esta modalidad las filas se generaban al interior del anillo de circulación.

Tiempo después y de forma correcta se propone dar prioridad a quien está operando

dentro de la misma para poder ingresar, trasladando la fila al acceso; una vez se ha

logrado acceder se permite el desplazamiento entre carriles como estrategia para

dirigirse en la búsqueda de su destino o salida, lo que promueve de forma equivocada

el trenzado entre vehículos dentro de la glorieta aumentando la probabilidad de

choque lateral.

Lo poco intuitivo del sistema, aunque tenga óptima señalización induce a que algunos

usuarios no respeten a aquellos que llevan la prioridad, generando lo que Hénard

definía como “puntos de conflicto entre trayectorias”, justamente el concepto que lo

conlleva a idear la glorieta como solución.

Factores como el crecimiento constante de la población, el desarrollo económico de

los habitantes y el gran desconocimiento que existe sobre el manejo de los elementos

viales versus modelos ingenieriles no ajustados a estas realidades hacen que el

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tránsito vehicular sea una experiencia que combina traumatismos no solo

emocionales sino incluso aquellos que atentan directamente contra la preservación

de la integridad física de los usuarios.

A continuación, se presentan las situaciones más comunes causadas por los usuarios

de las glorietas en los ramales de entrada y salida, como en los carriles de circulación:

Ilustración 1 Acciones incorrectas en glorieta típica

Fuente: El motor https://motor.elpais.com/conducir/claves-entender-rotondas/ 1

1 (Amadoz, 2016)

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Las cifras de densificación poblacional en la Sabana de Bogotá han duplicado a las

del crecimiento poblacional del país que están por el orden del 12% entre 2005 y

2015 según artículo publicado por el periódico El Espectador (Redacción Bogotá),

dicho fenómeno se debe a la migración de habitantes capitalinos por varios factores

entre los cuales se encuentran el aumento desaforado aumento del precio del terreno

en la capital, inseguridad y violencia en las calles o simplemente la búsqueda de

tranquilidad. Dicha situación impacta de manera negativa en las vías principales de

estos territorios, entre esas la intersección de estudio (kilómetro 13 Autopista Medellín

con la vía Subachoque - Glorieta Puente Piedra), pues el alto número de vehículos

sumado a la velocidad con la que estos transitan acrecientan las posibilidades de

accidentes y subsecuentemente taponamientos.

Ilustración 2 Puntos de convergencia y divergencia en glorietas tradicionales de cuatro ramales.

Fuente: Funciones de las rotondas urbanas y requerimientos urbanísticos de organización. 2

2 (Funciones de las rotondas urbanas y requerimientos urbanísticos de organización. )

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Diariamente, según artículo publicado en el periódico El Tiempo (Redacción Bogotá

22/06/2012), en las tradicionales glorietas de Bogotá se presenta por lo menos un

accidente de tránsito, fenómeno que podría contener causas que varían desde, las

ya mencionadas, la intolerancia entre los ciudadanos, hasta la prisa con la que cada

uno se desplaza sobre estas rotondas; todo enfocado a la persona y no al elemento.

En la ilustración 2 se muestran los conflictos generales que se presentan en una

glorieta tradicional, teniendo en cuenta los factores antes mencionados, donde el

usuario muchas veces desconoce el carril adecuado por el que debe transitar para

buscar la salida deseada.

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5. JUSTIFICACIÓN

En las grandes ciudades de Colombia se siente a diario los efectos de la oferta

insuficiente de infraestructura vial, reflejados en la congestión, la accesibilidad y los

tiempos de viaje principalmente. Por otra parte, en la infraestructura existente la

regulación y control de las intersecciones se ha basado en el uso de intersecciones

viales convencionales, a nivel y desnivel; cada una con ventajas y desventajas en

términos de afectación urbanística, composición vehicular de la demanda esperada,

capacidad, nivel de servicio, seguridad vial, requerimientos de supervisión y

mantenimiento, etc.

La selección de alternativas en el evento de planear e implementar una intersección

vial nueva o modificar una existente, involucra necesariamente la evaluación previa

técnica, operativa, financiera, económica y urbanística; así como de otros aspectos

relacionados con los anteriores, asociados a la seguridad vial, el diseño geométrico

y todas las posibles restricciones por interferencia con redes de servicios públicos y

demás especificaciones por cumplir.

El ánimo por mejorar los elementos viales se hace cada vez más imprescindible dada

la necesidad de la movilización de los usuarios en tiempos no tan extensivos, lo que

se traduce en un aumento de la calidad de vida de los mismos. Específicamente las

rotondas convencionales han simbolizado una mejora sustancial en lo que se refiere

a movilidad de las intersecciones, sin embargo, dado el desaforado aumento de los

actores viales se resaltan de una forma mucho más evidente las falencias de estos

clásicos modelos que han venido funcionando desde hace más de 100 años. Por lo

anterior y en respuesta a dicha necesidad la presente investigación se centrará

principalmente en el estudio de un novedoso modelo europeo denominado

“turboglorietas”, como base para la implementación en la intersección del Km 13

Autopista Medellín con la Vía Subachoque, Glorieta Puente Piedra

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Se espera al término del presente proyecto conseguir una geometría tal que logre

disminuir los puntos de conflicto (ver ilustración 3), mejorando su capacidad y con

ello los tiempos de tránsito de los usuarios al interior del anillo de circulación; con la

geometría planteada se pretende además disminuir la dependencia de los aspectos

psicosociales presentes en la vía (prudencia o intrepidez, gentileza con el peatón,

entre otros), con lo que subsecuentemente incurrirá en una sustancial disminución

en las altas cifras de accidentalidad que hoy día son el punto de mira entre los

usuarios.

Ilustración 3 Conflictos tipo en glorietas tradicionales.

Fuente: Safety Impacts of Modern Roundabouts (Kennedy, 2000) 3

3 (Kennedy, 2000)

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En la figura anterior se muestran los conflictos generales que se presentan en una

glorieta tradicional, teniendo en cuenta los factores antes mencionados, donde el

usuario mucha de las veces desconoce el carril adecuado por el que debe transitar

para buscar la salida deseada.

Se espera además con la implantación de éste modelo vial en la intersección de la

Autopista Medellín con la Vía Subachoque disminuir las maniobras que impliquen

giros a la izquierda (lo que usualmente conlleva a cruces entre trayectorias y

secantes), aumentando de esta forma el valor intuitivo del elemento, lo que ocasiona

además la eliminación parcial de las resonantes confusiones entre los actores viales

que desde hace varias décadas han representado los convencionales modelos.

Ilustración 4 Efecto túnel respecto a la velocidad

Fuente: Visión y velocidad en la conducción - https://www.tuoptometrista.com/vision-y-

conduccion/conduccion-y-velocidad/ 4

4 (VISIÓN Y VELOCIDAD EN CONDUCCIÓN, 2014)

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El mejoramiento en los tiempos de tránsito al interior de la turboglorieta sin duda

podría suponer aumento de la velocidad en el anillo de circulación lo que implicaría

también un aumento en las probabilidades de siniestro tanto entre vehículos como

hacía peatones por efecto túnel, que supone disminución del campo visual con altas

velocidades, sin embargo, se espera disminuir dichas probabilidades de

accidentalidad con la geometría propuesta y con ayuda de reductores de

velocidad.(ver ilustración 4)

La implantación de la turboglorieta en la intersección de la Autopista Medellín con la

Vía Subachoque, permitirá a su vez un mejor tratamiento del tránsito de los peatones,

quienes a diario se ven expuestos a cruzar a través de ella para llegar, a la ciudad de

Bogotá por la Calle 80 o por la Calle 13 tomando por la vía principal de Funza, a

Funza, a Mosquera, Cota, Chía, El Rosal, Madrid o Facatativá.

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6. OBJETIVOS

6.1 OBJETIVO GENERAL

Implementar un nuevo diseño geométrico denominado “turboglorieta”, en la

intersección de la Autopista Medellín con la Vía Subachoque que conecta los

municipios de Funza, Cota, El Rosal, Madrid y la ciudad de Bogotá como medida de

solución vial para mitigar los niveles de tráfico y accidentalidad que allí se presentan,

evaluando ventajas y desventajas frente al modelo de glorietas tradicionales.

6.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

✓ Definir la normativa y especificaciones técnicas vigentes que comprenden el

diseño geométrico de una turboglorieta como mecanismo de solución al

tráfico vehicular y su accidentalidad en intersecciones.

✓ Realizar levantamiento topográfico de la intersección de estudio, (Autopista

Medellín con la Vía Subachoque), como base para la modelación en el

software TORUS y AutoTURN, según parámetros técnicos del diseño de una

turboglorieta.

✓ Presentar la cartografía y elaborar la planimetría de la intersección de

acuerdo al levantamiento topográfico.

✓ Elaborar los estudios de tránsito en la intersección de estudio, con el fin de

obtener los volúmenes y densidades del tránsito, sus niveles de servicio, el

factor hora pico, el tránsito promedio diario, y demás estudios previos que

exponen el comportamiento vehicular de manera adecuada en la glorieta

existente.

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✓ Adquirir las licencias del software especializado para la modelación y

simulación de las turboglorietas (TORUS y AutoTURN).

✓ Modelar y simular mediante el uso de software especializado TORUS y

AutoTURN respectivamente, la turboglorieta en la intersección con el fin de

obtener sus reportes de diseño, planimetría de diseño definitiva y evidencia

del comportamiento vehicular.

✓ Establecer las actividades y costos necesarios para la ejecución e

implementación de una turboglorieta en una intersección para establecer un

análisis comparativo frente a modelos tradicionales.

✓ Evaluación de ventajas y desventajas presentadas mediante una matriz

acerca de la implementación de una turboglorieta planteada como solución

vial en intersecciones, para su posible propagación en Colombia.

✓ Gestionar ante la autoridad competente propietaria de la intersección, la

divulgación e implementación de este nuevo modelo, presentando la

presente investigación como base de una solución vial en intersecciones.

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7. MARCO REFERENCIAL

En este acápite se presentan los conceptos, planteamientos y resultados de las

actividades e investigaciones realizadas en términos del aforo manual realizado a la

intersección, la información concerniente a turboglorietas con datos de estudios en

intersecciones reales y de simulación en software a nivel internacional, así mismo se

muestra el resultado de la investigación tras el comparativo de una glorieta tradicional

con los beneficios que trae consigo la implementación de un nuevo diseño con la

elección de un tipo turboglorieta.

Para poder entender los parámetros a elegir dentro del diseño e implementación de

una turboglorieta es necesario establecer los conceptos básicos que comprende todo

el estudio del tránsito elaborado, revisando términos tales como el tipo de vía y

terreno, volúmenes de tránsito, niveles de servicio, tipos de aforos y la velocidad con

la que se desplazan los vehículos puesto que para poder establecer condiciones de

seguridad vial, se hace necesario establecer los límites en los que los usuarios

pueden transitar, así mismo permite establecer la velocidad permitida o adecuada a

la que el usuario debe ingresar para el caso de curvas o intersecciones giratorias

según la composición vehicular de la zona.

7.1 CLASIFICACIÓN DE CARRETERAS

Según lo establecido en el manual de diseño geométrico de carreteras del Instituto

Nacional de Vías, las carreteras en Colombia se clasifican según su funcionalidad y

tipo de terreno.

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7.1.1 SEGÚN SU FUNCIONALIDAD

Las carreteras se clasifican según su funcionalidad de acuerdo a los intereses de

la nación y a las necesidades operativas que se den en el territorio así:

7.1.1.1 PRIMARIAS

Este tipo de carreteras se caracteriza por conectar los departamentos de la

nación, generando además el dinamismo entre el comercio del país. Son

troncales, transversales y entradas a capitales siempre en condiciones

pavimentadas.

7.1.1.2 SECUNDARIAS

Este tipo de carreteras se caracteriza por provenir de cabeceras municipales y

conectarse con vías primarias, pueden ser afirmadas o pavimentadas.

7.1.1.3 TERCIARIAS

Este tipo de vías se caracteriza por unir cabeceras municipales con sus veredas,

o veredas entre sí. Generalmente se encuentran en afirmado, y en caso de ser

pavimentadas deben cumplir de acuerdo a lo establecido para el diseño de vías

pavimentadas secundarias.

7.1.2 SEGÚN EL TIPO DE TERRENO

Varían de acuerdo a la topografía existente en un tramo de estudio y pueden

estimarse diferentes tipos de terreno en un tramo de vía homogénea.

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7.1.2.1 TERRENO PLANO

Este tipo de terreno se caracteriza por poseer pendientes transversales al eje de

la vía menores de cinco (5°) grados, su pendiente longitudinal por lo general no

supera el tres (3%) por ciento; en la ejecución de su construcción no demandan

mayor dificultad durante su proyección como en su explanación. Permiten que los

vehículos pesados y livianos mantengan velocidades similares por su

alineamiento horizontal y vertical.

7.1.2.2 TERRENO ONDULADO

Este tipo de terreno se caracteriza por poseer pendientes transversales al eje de

la vía entre seis y trece grados (6° - 13°), su pendiente longitudinal por lo general

oscila entre tres y seis por ciento (3% - 6%). En la ejecución de su construcción

demandan una dificultad moderada en el movimiento de tierras durante su

proyección como en su explanación. Los vehículos pesados en este caso

mantienen una velocidad inferior a los livianos por la combinación de

alineamientos horizontales y verticales, no lleva a operar a los vehículos por

tiempo prolongado con velocidades sostenidas en rampa.

7.1.2.3 TERRENO MONTAÑOSO

Este tipo de terreno se caracteriza por poseer pendientes transversales al eje de

la vía entre trece y cuarenta grados (13° - 40°), su pendiente longitudinal por lo

general oscila entre seis y ocho por ciento (6% - 8%). En la ejecución de su

construcción demanda gran cantidad de movimiento de tierras lo que genera

dificultad durante su proyección como en su explanación. Los vehículos pesados

por la combinación de alineamientos horizontales y verticales operan con

velocidades sostenidas en rampa en amplias distancias por tiempo prolongado.

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7.1.2.4 TERRENO ESCARPADO

Este tipo de terreno se caracteriza por poseer pendientes transversales al eje de

la vía superior a cuarenta grados (40°), su pendiente longitudinal por lo general

es superior al ocho por ciento (8%). En la ejecución de su construcción exige el

máximo movimiento de tierras lo que genera grandes dificultades durante su

proyección como en su explanación. Los vehículos pesados por la combinación

de alineamientos horizontales y verticales operan con menores velocidades

sostenidas en rampa en amplias distancias por tiempo prolongado en

oportunidades repetitivas.

7.2 CÁLCULO DEL TRÁNSITO

7.2.1 AFOROS

Es necesario establecer el tipo de conteo a realizar en el presente trabajo de

investigación; a continuación se relacionan los cinco tipos para la toma de datos

según su finalidad:

Tabla 1 Tipos de conteo en tránsito

TIPO DE CONTEO FINALIDAD

DIRECCIONAL Su objetivo es clasificar los volúmenes acorde a la dirección y el sentido del flujo vehicular.

DE CLASIFICACIÓN Clasifica según la tipología del vehículo, sus características físicas tales como el peso y cantidad de ejes.

EN INTERSECCIONES Clasifica los vehículos por tipo de vehículo y tipo de movimiento.

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21

CORDONES

Se realizan en los perímetros de las zonas a estudiar con el fin de determinar la cantidad de vehículos que salen y entran en un determinado tiempo.

OCUPACIÓN VEHICULAR Su objetivo es establecer la cantidad de personas que ocupan los diferentes tipos de vehículos mediante registros en campo.

Fuente: Propia

7.2.2 MÉTODOS DE CONTEO

7.2.2.1 CONTEO MECÁNICO

“Empleados en lugares situados a mitad de cuadra o en tramos continuos en

campo abierto. Existen aparatos mecánicos portátiles y fijos cuya utilización

depende del objeto de estudio.”5, los equipos usualmente utilizados son los

siguientes: Detectores magnéticos, neumáticos, de espiral de inducción, de radar

y contadores mecánicos portátiles.

7.2.2.2 CONTEO MANUAL

Para éste método es necesario la inclusión de personal capacitado en campo para

su elaboración con registros en campo para la obtención de información detallada

de: Clasificación vehicular, movimientos direccionales, dirección de recorrido, uso

de carriles, condiciones de manejo según determinación climática.

Este tipo de conteo se realiza con un registro manual en formatos de papel o

también con contadores manuales. Los datos que se pueden obtener por este

5 (Cárdenas, 2017)

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medio son mayores que con otros métodos de conteo, ya que se pueden clasificar

los vehículos por tipo, el número de ellos que transitan por la intersección y por

cada uno de los ramales de entrada en una glorieta. Los recuentos pueden

dividirse en 30 minutos e incluso 15 cuando el tránsito es muy denso, éstos se

hacen en un formato de campo en hojas de papel.

Se utiliza por lo general en el conteo de volúmenes de giro y volúmenes

clasificados, su duración puede variar dependiendo el propósito del aforo, este

puede dividirse en horas pico y en horas denominadas valle. El personal requerido

para este tipo de aforos puede hacerse desde una persona, y cuando existen

periodos de tránsito muy alto, por una cantidad de personal ajustado a las

condiciones existentes de la vía y/o intersección, se debe tener en cuenta que

dicho personal debe llevar a cabo las instrucciones correctas para el conteo, la

supervisión y cantidad de información obtenida, con el fin de que sea un aforo

confiable y con el mayor grado de exactitud.

7.2.2.3 CONTEO ELECTRÓNICO

Este método es el más sencillo de realizar puesto que cuenta con la ayuda de

dispositivos electrónicos capaces de realizar el conteo de manera automática, por

lo general se establecen sobre la calzada “(a distancias entre 5 m y 12 m) para

determinación e identificación vehicular utilizando tecnologías como: láser

infrarrojo activo, detector infrarrojo pasivo, radar a hiperfrecuencia, radar a efecto

doppler, detector ultrasónico, detector de imagen para generación de lazos

inductivos virtuales, detectores de vídeo de uso general y para aplicaciones

especiales, etc..”6

6 (Cárdenas, 2017)

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23

7.2.3 NOMENCLATURA EN CONTEOS VEHÍCULARES

En Colombia se encuentra establecido un tipo nomenclatura para los movimientos

en intersecciones con el fin de brindar a los aforadores una estructura con la que

se facilita el conteo y su diligenciamiento en campo.

Ilustración 5 Nomenclatura en conteos vehiculares

Fuente: Ingeniería de Tránsito y Transporte Ing. Esp. M.Sc. Martín Alexander Bejarano Cárdenas 7

7 (Cárdenas, 2017)

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Tabla 2 Nomenclatura en conteos vehiculares

Fuente: Ingeniería de Tránsito y Transporte Ing. Esp. M.Sc. Martín Alexander Bejarano Cárdenas 8

7.2.4 VOLUMEN DE TRÁNSITO

Los volúmenes de tránsito poseen características específicas que determinan la

viabilidad de proyectos, el dimensionamiento de la infraestructura y las medidas de

control necesarias para un óptimo servicio.

Las características principales de los volúmenes de tránsito se enfocan en la

temporalidad y la espacialidad de los viajes, pues los tiempos de viaje obedecen a

una serie de elementos de decisión de las personas según sus motivos, orígenes y

8 (Cárdenas, 2017)

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destinos, así como las zonas por donde se realizarán estos recorridos, las vías de

mayor uso y demás elementos espaciales que determinen un volumen específico.

Tanto el proceso de un proyecto de construcción de una nueva vía, como el de

ampliación de una vía existente, es imprescindible conocer las condiciones actuales

de operación de los flujos vehiculares existentes, así mismo lo es establecer o estimar

las condiciones que se espera obtener en el futuro, esto por medio del cálculo de los

volúmenes de tránsito, que aunque en la mayoría de los casos se consideran datos

subjetivos por su alto grado de error, ayudan en la determinación de los parámetros

necesarios para el diseño de vías e intersecciones.

El volumen del tránsito puede ser definido como la cantidad de vehículos que

transitan por un punto durante un determinado periodo de tiempo, y se puede

expresar mediante la siguiente fórmula:

𝑄 = 𝑁

𝑇

Donde:

Q: Vehículos que pasan por unidad de tiempo.

N: Número total de vehículos que pasan.

T: Periodo determinado.

Es fundamental en la planeación y operación de la circulación vehicular, conocer

las variaciones periódicas de los volúmenes dentro de las horas de máxima

demanda, analizando en función de la distribución de los carriles, ramales de

acceso, distribución direccional y composición.

La importancia de estimar dichas variaciones del volumen del tránsito dentro de

las horas pico y la cuantificación de la duración de los flujos máximos, sirven para

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poder delimitar las capacidades de la vía y con ello definir posibles diseños en

intersecciones con la planeación en la disposición de alternativas como lo es la

semaforización, las glorietas o turboglorietas, deprimidos, puentes o soluciones

sencillas como lo son reductores de velocidad para el control del flujo vehicular de

acuerdo a los volúmenes de entrada principales y secundarios del tránsito,

adicionalmente también ayudan a establecer controles como lo es la restricción de

vehículos pesados en ciertos periodos de tiempo, prohibiciones de

estacionamientos, entre otros.

Los datos sobre volúmenes de tránsito pueden ser utilizados ampliamente en el

análisis de capacidad y niveles de servicio, la caracterización de flujos vehiculares,

estudios de seguridad vial, en investigaciones sobre nuevas metodologías para el

control del tránsito y el transporte, como también en las variaciones y tendencias

de los volúmenes de tránsito ligado al desarrollo de infraestructura urbana que trae

consigo la evolución vial.

Los volúmenes de tránsito deben ser considerados dinámicos, debido a que

solamente son precisos únicamente al momento de realizar un aforo, ya que tienen

variaciones que dependen de actividades tales como afectación por actividades

tales como obras nuevas, adecuaciones, ampliaciones o mantenimientos,

festividades, y como tal los periodos de tiempo “de las horas de máxima demanda,

en las horas del día, en los días de la semana y en los meses del año, aún más,

también es importante conocer las variaciones de los volúmenes de tránsito en

función de su distribución por carriles, su distribución direccional y su

composición.”9

9 (Méndez, 2009)

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7.2.4.1 VOLUMEN HORARIO DE MÁXIMO DE TRÁNSITO

Máximo volumen registrado durante el periodo el periodo de estudio (Hora pico).

Este se expresa en vehículos por hora.

7.2.4.2 VOLUMEN HORARIO MÍNIMO DE TRÁNSITO

Mínimo volumen registrado durante el periodo el periodo de estudio (Hora de

menor demanda). Este se expresa en vehículos por hora.

7.2.5 AJUSTE Y EXPANSIÓN DE VOLÚMENES DE TRÁNSITO

Para este trabajo en particular se dio la situación de no contar con datos históricos

de aforos realizados en periodos diarios, semanales, mensuales o anuales, para lo

que se podría incorporar un conteo con estaciones maestras de aforo permanente o

periódico, “que permitan determinar factores de expansión y ajuste aplicables a otros

lugares que tengan comportamientos similares y en los cuales se efectuará la

medición de aforos en periodos cortos”.10

La información que proporcionan los aforos continuos es muy importante toda vez

que con ella se pueden identificar los patrones de variación horaria, diaria, periódica

o anual del volumen del tránsito. Tal como se ha mencionado el volumen del tránsito

se considera dinámico, sin embargo, tiende a tener variaciones cíclicas indicando un

patrón con el que se puede sustentar el ajuste por expansión para el diseño de vías

e intersecciones futuras.

10 (Méndez, 2009)

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28

7.2.6 FACTOR HORA PICO

Factor que determina la homogeneidad de la carga vehicular dentro del periodo

horario máximo.

𝐹𝐻𝑃 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑟𝑖𝑜 𝑝𝑖𝑐𝑜

4 ∗ (𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑜 𝑒𝑛 15 𝑚í𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠)

● El valor mínimo del FHP es de 0.25, lo que indica una carga puntual dentro de

un sólo intervalo de 15 minutos en la hora.

● El valor máximo es de 1.00 que representa una carga vehicular uniforme en

los cuatro periodos de 15 minutos.

● El FHP puede ser obtenido por movimiento, acceso y/o intersección.

● El volumen máximo en 15 minutos a tomarse deberá estar comprendido dentro

del periodo de la hora pico encontrada.

7.2.7 TRÁNSITO FUTURO

El cálculo del tránsito futuro es indispensable para poder determinar si el diseño que

se va a realizar será óptimo y podrá contar con todos los parámetros de capacidad y

niveles de servicio adecuados para el buen desarrollo del tráfico vehicular.

Corresponde a la totalidad de vehículos que transitarán durante la vida útil del

proyecto.

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El volumen del tránsito futuro puede definirse como “el volumen de tráfico que tendrá

la vía cuando esté completamente en servicio.” 11, La expresión para poder calcularlo

es la siguiente:

TF = TA + IT

Donde:

TF: Tránsito futuro

TA: Tránsito actual

IT: Incremento del tránsito al año del proyecto

El tránsito actual (TA) se obtiene por medio de aforos manuales o electrónicos,

encuestas de dirección y datos históricos del tránsito en diferentes horas de las

ciudades, entre otros. La forma de calcularlo es la siguiente:

TA = TE + Tat

Donde:

TE: Tránsito existente antes de la mejora

Tat: Tránsito atraído una vez terminada la construcción

Por otra parte el incremento de tránsito se considera como el volumen vehicular

esperado al momento comenzar a usar la nueva vía o las mejoras realizadas y se

calcula por medio de la siguiente expresión:

IT = CNT + TG + TD

11 (Volúmenes de Tránsito Futuro, 2017)

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30

Donde:

IT: Incremento de tránsito

CNT: Crecimiento normal de tránsito

TG: Tránsito generado

TD: Tránsito desarrollado

El crecimiento normal de tránsito (CNT) está dado en porcentaje y se estima

según las tasas de crecimiento del parque automotor.

El tránsito generado (TG) puede ser estimado en porcentajes entre un rango del

5% al 25% sobre el tránsito actual en un período de 2 años después de haber

realizado la apertura de la vía.

Finalmente el tránsito desarrollado (TD) puede ser estimado en un 5% calculado

sobre el tránsito actual y este se genera a partir del progreso generado en el

suelo adyacente de la vía.

De acuerdo a las expresiones anteriormente dadas para el cálculo del tránsito

futuro se puede consolidar la siguiente expresión:

TF = TA + IT

Reemplazando TA e IT tenemos,

TF = (TE + Tat) + (CNT + TG + TD)

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31

Gráfica 1 Componentes tránsito futuro

Fuente: (Volúmenes de Tránsito Futuro, 2017) Universidad la Gran Colombia12

7.2.7.1 FACTOR DE PROYECCIÓN

Otra forma de calcular el tránsito futuro es por medio del factor de proyección el

cual relaciona el tránsito futuro con el actual obteniendo las siguientes ecuaciones:

𝐹𝑃 = 𝑇𝐹

𝑇𝐴

𝐹𝑃 = (𝑇𝐴 + 𝐼𝑇)

𝑇𝐴=

(𝑇𝐴 + 𝐶𝑁𝑇 + 𝑇𝐺 + 𝑇𝐷)

𝑇𝐴

𝐹𝑃 = 1 +𝐶𝑁𝑇

𝑇𝐴+

𝑇𝐺

𝑇𝐴+

𝑇𝐷

𝑇𝐴

El FP deberá especificarse para cada año futuro.

12 (Volúmenes de Tránsito Futuro, 2017)

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El valor utilizado en el pronóstico del tránsito futuro para nuevas vías, sobre la base

de un periodo de proyecto de 20 años, está en el rango de 1,5 a 2,5.

TF= FP (TA)

1,5 < FP < 2,5 para periodos de 20 años

7.2.7.2 OTROS MÉTODOS

Otra manera de calcular el tránsito futuro de forma aplicada y sencilla es por medio

de métodos estadísticos. Éstos varían de acuerdo a los volúmenes del tránsito

sean bajos o altos y su clasificación está dada por el método aritmético y método

geométrico.

7.2.7.2.1 MÉTODO ARTITMÉTICO

Respecto al método aritmético se tienen en cuenta los volúmenes de tránsito bajos

o poblaciones donde hay poca densidad vehicular, la ecuación que representa el

cálculo de éste método es la siguiente:

TF = TA (1 + ni)

Donde:

n = Número de años

i = Tasa o rata de crecimiento

7.2.7.2.2 MÉTODO GEOMÉTRICO

Éste método se basa en volúmenes altos de tránsito o en poblaciones con altas

densidades vehiculares o tráfico alto. La ecuación que lo representa es al

siguiente:

𝑇𝐹 = 𝑇𝐴(1 + 𝑖)𝑛

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Para ambos métodos el factor de proyección se calcula mediante las siguientes

fórmulas, teniendo en cuenta que en este caso se debe estima una proyección

anual y total.

𝐹𝑃𝑃𝑎𝑟𝑐𝑖𝑎𝑙 = (1 + 𝑖)𝑛 − 1

𝑛𝑖

𝐹𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = (1 + 𝑖)𝑛 − 1

𝑖

7.2.8 NIVELES DE SERVICIO

Son utilizados para estimar la calidad del flujo vehicular. Es “una medida cualitativa

que descubre las condiciones de operación de un flujo de vehículos y/o personas, y

de su percepción por los conductores o pasajeros” 13. Tales circunstancias pueden

ser expresadas con factores tales como:

Seguridad vial

Velocidad de circulación

Libertad de maniobras

Comodidad de conducción

Tiempos de marcha

Su clasificación está dada en seis (6) niveles que están definidos desde la letra A

hasta la letra F, siendo el mejor nivel de servicio el A en términos de fluidez y confort

del usuario, hasta llegar al nivel F que cuenta con las condiciones más desfavorables

para los vehículos y/o personas.

A continuación se describen cada uno de los niveles de servicio:

13 (Escobar, 2007)

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7.2.8.1 NIVEL DE SERVICIO A

Este nivel de servicio garantiza unas condiciones de fluidez excelentes (flujo libre),

dentro de las cuales el usuario tiene la posibilidad de realizar las maniobras

deseadas y con la mayor libertad posible, así mismo las velocidades en las que

pueden desplazarse no afectan la movilidad entre usuarios.

7.2.8.2 NIVEL DE SERVICIO B

Este nivel de servicio está dentro del rango de fluidez estable, estando sutilmente

debajo del nivel de servicio A toda vez que los usuarios para este nivel ya

comienzan a percibir la presencia de otros cuando transitan, sin embargo el nivel

de confort no se afecta de manera drástica y la elección de las velocidades no

sufre ninguna afectación sustancial respecto al nivel de servicio A.

7.2.8.3 NIVEL DE SERVICIO C

Se encuentra aún dentro del rango de fluidez estable. En este nivel se marca el

inicio donde los usuarios empiezan a tener mayor restricción en temas de

maniobrabilidad y elección de velocidad puesto que hay mayor interacción entre

ellos. El confort y la conveniencia se empiezan a ver afectados de manera

significativa con respecto a los niveles de servicio A y B.

7.2.8.4 NIVEL DE SERVICIO D

Este nivel de servicio describe una mayor densidad de circulación aunque aún se

considera estable. Los usuarios experimentan mayor dificultad para efectuar

maniobras y la velocidad se puede ver afectada con cambios mínimos en la

movilidad. El funcionamiento se ve comprometido con pequeñas alteraciones en

el tránsito.

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35

7.2.8.5 NIVEL DE SERVICIO E

Se ubica en el límite de la capacidad de servicio, en este caso los usuarios

encuentran altamente restringida la capacidad de aumentar la velocidad y de

efectuar movimientos libres, puesto que al realizar algún tipo de acción afecta

directamente al otro usuario obligándolo incluso a ceder el paso de manera

forzosa; el confort y la conveniencia pueden llegar a verse tan afectados que

pueden provocar frustración en el usuario. Este nivel se considera como inestable

ya que cualquier aumento de flujo o ligera perturbación genera colapsos.

7.2.8.6 NIVEL DE SERVICIO F

Este nivel siendo el más desfavorable o de peores condiciones cuenta con flujo

forzado, donde los usuarios se ven en situaciones donde los volúmenes

vehiculares superan la capacidad generando colapsos que inducen a filas donde

“la operación se caracteriza por la existencia de ondas de parada y arranque,

extremadamente inestables”. 14

De otra parte la velocidad en la que transitan los usuarios también define el nivel de

servicio al cual corresponde el corredor vial o carretera y esto se clasifica de acuerdo

a la siguiente tabla:

Tabla 3 Velocidades en km/h que determinan los niveles de servicio por tipo de terreno (vc)

Fuente: (Escobar, 2007) Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia15

14 (Escobar, 2007) 15 (Volúmenes de Tránsito Futuro, 2017)

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36

7.2.9 DISTRIBUCIÓN Y COMPOSICIÓN

7.2.9.1 DISTRIBUCIÓN POR CARRILES

Debe ser considerada en la operación de calles y carreteras, medida en zonas

urbanas y carreteras que conectan ciudades o municipios, puesto que para el

primer caso que es la zona urbana se evalúan las capacidades de acuerdo a los

carriles donde se evitan los giros o paradas por autobuses y taxis, que son los

que llevan la mayor velocidad y capacidad, en el caso de una vía con tres carriles

el carril que presenta el caso crítico de flujo es el central, ya que los laterales están

condicionados a los factores mencionados anteriormente, y respecto a las

carreteras que conectan ciudades se evalúan los volúmenes que transitan sobre

el carril inmediato a la faja o isla central, ya que estos fueron diseñados para

mayores velocidades y rebases.

7.2.9.2 DISTRIBUCIÓN DIRECCIONAL

Ésta distribución relaciona el volumen vehicular que se desplaza desde el centro

de una ciudad hacia la periferia, la que indica por lo general el volumen máximo

dado en la mañana en el centro de una ciudad y en la periferia en las tardes y

noches.

Otro caso es el que se da durante los fines de semana, donde por lo general el

flujo vehicular aumenta en la periferia por el turismo, aumentando el volumen del

tránsito durante los días viernes, sábados y domingos, registrando una mínima

variación hacia el centro de una ciudad.

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37

7.2.10 COMPOSICIÓN

Básicamente la composición arroja el porcentaje sobre el volumen total de tránsito

según la variación de distintos tipos de vehículos tales como automóviles, autobuses,

camiones, camiones de varios ejes, motos y bicicletas.

7.2.11 VEHÍCULO DE DISEÑO

“El diseño geométrico de una vía está orientado a definir un trazado que facilite la

circulación de los vehículos tanto en el sentido longitudinal como en su ubicación en

el sentido transversal de la calzada.”16

Acorde a lo establecido en la Resolución 4100 del 28 de Diciembre de 2004 del

Ministerio de Transporte, para efectos del diseño geométrico se adopta la siguiente

clasificación:

Tabla 4 Clasificación vehículo de diseño (Ministerio de Transporte)

CLASE CAPACIDAD TIPO DE VEHÍCULO

EFECTOS

Livianos Menos de cinco Toneladas (<5.0 T)

Automóvil

Camioneta

Campero

Distancia de visibilidad de parada

Distancia de visibilidad de adelantamiento

Pesados Mayor de cinco Toneladas (>5.0 T)

Buses

Vehículos de transporte de carga

Pendiente longitudinal

Longitud crítica de pendiente

Fuente: Propia

16 (INVIAS, 2008)

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Acorde al Manual de Diseño Geométrico de Carreteras del Instituto Nacional de Vías

la nomenclatura a utilizar en la elección del tipo de vehículo de diseño se relaciona

en la siguiente tabla:

Tabla 5 Nomenclatura empleada para la descripción de los vehículos de diseño

Fuente: Manual de Diseño Geométrico de Carreteras - INVIAS17

Para la elaboración de un diseño óptimo que cumpla con las condiciones y anchos

de carriles recomendables se deben de tener en cuenta las dimensiones del vehículo

de diseño electo, puesto que este define los anchos de barrido en cada uno de sus

ejes clasificándolos según el Manual de Diseño Geométrico de Carreteras del

Instituto Nacional de Vías como se muestra en la tabla 6.

“Los radios mínimos de giro de un vehículo que se deben tener en cuenta en el diseño

geométrico de las calzadas son: la trayectoria de la proyección delantera exterior del

ancho del vehículo, la trayectoria de la rueda interior trasera y el radio mínimo de giro

del eje central del vehículo. Las dos primeras trayectorias (exterior e interior) definen

un espacio mínimo absoluto al realizar un giro de 180°, espacio que es indispensable

controlar en el diseño de las calzadas de enlace en intersecciones y retornos y en el

cálculo de sobreanchos”.18 Ver tabla 6.

17 (INVIAS, 2008) 18 (INVIAS, 2008)

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Tabla 6 Dimensiones principales de los vehículos de diseño

Fuente: Manual de Diseño Geométrico de Carreteras - INVIAS19

El vehículo de diseño deberá ser aquel que genere las condiciones más críticas y así

mismo tendrá la facultad de transitar por la turboglorieta sin ningún tipo de

obstrucción; esta actividad representa en cierto modo un paso esencial en la

proyección de la Turboglorieta cuyas dimensiones se verán directamente afectadas

con base en la trayectoria de barrido del vehículo. Para la definición del vehículo de

diseño es indispensable conocer el tipo de flujo de tráfico que se movilizará.

Según parámetros técnicos Eslovenos y Serbios, cuando se diseña un vehículo de

diseño relevante se toma un camión de 16.80 m de longitud con semirremolque,

distinto a Alemania que no tiene presente el vehículo sino para proyectar el barrido y

así poder definir el paso.

A continuación en las ilustraciones 6 a la 11, se muestran los vehículos de diseño

para Colombia adoptados por el manual geométrico de carreteras:

19 (INVIAS, 2008)

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40

Ilustración 6 Dimensiones y trayectoria de giro para un Vehículo Liviano

Fuente: Manual de Diseño Geométrico de Carreteras INVIAS 20

20 (INVIAS, 2008)

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41

Ilustración 7 Dimensiones y trayectoria de giro para un Bus

Fuente: Manual de Diseño Geométrico de Carreteras INVIAS 21

21 (INVIAS, 2008)

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42

Ilustración 8 Dimensiones y trayectoria de giro para un Bus Grande

Fuente: Manual de Diseño Geométrico de Carreteras INVIAS 22

22 (INVIAS, 2008)

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43

Ilustración 9 Dimensiones y trayectoria de giro para un Camión Categoría 2

Fuente: Manual de Diseño Geométrico de Carreteras INVIAS 23

23 (INVIAS, 2008)

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44

Ilustración 10 Dimensiones y trayectoria de giro para un Camión Categoría 3

Fuente: Manual de Diseño Geométrico de Carreteras INVIAS 24

24 (INVIAS, 2008)

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45

Ilustración 11 Dimensiones y trayectoria de giro para un Camión Categoría 3S2

Fuente: Manual de Diseño Geométrico de Carreteras INVIAS 25

25 (INVIAS, 2008)

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46

7.3 DISTANCIAS DE VISIBILIDAD

Una de las condiciones que debe garantizar el diseño geométrico al usuario o

conductor del vehículo es una conducción segura en la que pueda visualizar

ampliamente las características presentes sobre la longitud continua de la vía, para

ello se deberán tener en cuenta la distancias de visibilidad de parada.

7.3.1 DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA (Dp)

Esta distancia es la necesaria para que el conductor de un vehículo pueda frenar con

seguridad antes de alcanzar un obstáculo que se interpone en su trayectoria a lo

largo de la vía cuando transita a la velocidad impuesta dentro del trazado.

La estimación de la longitud de la distancia de visibilidad de parada se realiza con la

suma de dos distancias:

Distancia de percepción y reacción.

Distancia recorrida durante el frenado.

7.3.1.1 DISTANCIA DE PERCEPCIÓN Y REACCIÓN

Se obtiene mediante la adaptación de un tiempo de 2.5 segundos medido desde

el momento en el que se ve el obstáculo hasta que se acciona el freno, la

velocidad del vehículo en este lapso se mantiene uniforme a la establecida en el

trazado.

7.3.1.2 DISTANCIA RECORRIDA DURANTE EL FRENADO

Se obtiene desde el momento de accionar los frenos hasta que el vehículo se

detiene en su totalidad, la velocidad se considera uniformemente desacelerada y

su velocidad inicial es igual a la velocidad establecida en el trazado, se debe tener

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en cuenta que las llantas no pueden ser bloqueadas al aplicar los frenos (no debe

haber deslizamiento por frenado en seco), y esta condición debe cumplirse aún

en pavimentos húmedos, según estudio realizado por la AASHTO e

implementado dentro del Manual de Diseño Geométrico de AASHTO – 2004.

La ecuación para el cálculo de la distancia de parada en pavimentos húmedos se

define como sigue:

𝐷𝑃 = 0.278 𝑥 𝑉𝑒𝑥 𝑡 + 0.039 𝑥 𝑉𝑒

2

𝑎

Donde:

𝐷𝑃 = Distancia de Visibilidad de parada, en metros.

𝑉𝑒 = Velocidad Específica del elemento sobre el cual se ejerce la maniobra de

frenado, en km/h.

T = Tiempo de percepción – reacción, igual a 2.5 s.

a = Rata de desaceleración, igual a 3.4 m/s2.

Reemplazando valores la ecuación definitiva es la siguiente:

𝐷𝑃 = 0.695 𝑥 𝑉𝑒 + 𝑉𝑒

2

87.18

En tramos con una pendiente igual a 0% en la rasante se establecen valores

recomendados para distancias mínimas de visibilidad de parada con variaciones en

velocidades de diseño que se relacionan a continuación:

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48

Tabla 7 Distancias de visibilidad de parada en tramos a nivel

Fuente: Manual de Diseño Geométrico de Carreteras INVIAS 26

7.4 GLORIETAS CONVENCIONALES

Dentro de los diversos tipos de glorietas se encuentra la de tipo “normal”, una de las

más implementadas históricamente en Colombia y que actualmente continúa

teniendo protagonismo entre los elementos viales de este país; esta glorieta tiene la

característica de direccionar el flujo vehicular proveniente de diversos ramales

mediante la imposición de una isla central, bordillos e isletas direccionales.

Por lo general y para un funcionamiento correcto, las glorietas normales deberían

tener 3 o 4 ramales, esta solución representa mayor efectividad contra una

intersección semaforizada siempre y cuando la intensidad de circulación esté

26 (INVIAS, 2008)

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49

equilibrada entre los accesos. Si existen más de 3 ramales se deberá plantear una

glorieta de mayores dimensiones lo que impulsa al aumento de velocidad al interior

de los anillos de circulación.

Es importante mencionar que aunque las glorietas representan una solución vial

eficaz en intersecciones durante el trazado se debe tener en cuenta la cantidad de

carriles en los ramales de entrada a la calzada giratoria puesto que si se da el caso

de una reducción de carriles en el ramal de entrada con respecto al anillo de

circulación se generaría represamiento vehicular o el conocido “cuello de botella”,

toda vez que interrumpe el flujo vehicular y no se aprovecha al máximo la capacidad

vehicular para la intersección diseñada. El mismo caso puede darse de modo

contrario, es decir, cuando la calzada giratoria posee un número inferior de carriles

a los de los ramales de entrada.

7.4.1 DISEÑO GEOMÉTRICO

Los parámetros para el diseño geométrico de glorietas convencionales se encuentran

definidos en el Manual de Diseño Geométrico de Carreteras del Ministerio de

Transporte de Colombia y El Instituto Nacional de Vías - INVIAS, allí se establece

cada uno de los criterios a tener cuenta para el correcto trazado de una intersección

giratoria a nivel y son expuestos a continuación:

7.4.1.1 ESTUDIOS DE INGENIERÍA DE TRÁNSITO

Los estudios de tránsito que son requeridos para la proyección del trazado son

los siguientes de acuerdo a lo sugerido en el manual de diseño geométrico de

carreteras del Instituto Nacional de Vías:

Diagrama de flujos vehiculares, composición vehicular y automóviles

directos equivalentes (a.d.e.).

Factor hora pico (FHP).

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50

Proyección tránsito futuro para diseño entre 10 y 20 años.

Análisis de la capacidad según volumen máximo horario.

Pre dimensionamiento de la propuesta planteada.

7.4.1.2 CARÁCTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS

Una glorieta tradicional posee los elementos que se destacan en la siguiente

ilustración, lo cuales hacen parte del análisis de la capacidad, proyección del

volumen máximo horario, composición vehicular, vehículo de diseño y factores

de seguridad, que hacen parte del estudio de tránsito:

Ilustración 12 Esquema básico de una intersección tipo Glorieta

Fuente: Manual de Diseño Geométrico de Carreteras INVIAS 27

27 (INVIAS, 2008)

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51

Así mismo el Manual de diseño geométrico de carreteras del Instituto Nacional

de Vías, establece que para dichos elementos, se deben seguir los siguientes

criterios geométricos para su diseño:

Tabla 8 Criterio de diseño de Glorietas

Fuente: Manual de Diseño Geométrico de Carreteras INVIAS 28

7.4.1.2.1 ISLETAS DIRECCIONALES

Son elementos cuyo propósito es el de distribuir el flujo vehicular, aislar conflictos

y organizar el área de tránsito en la intersección, deben ser ubicadas entre carriles

de circulación con el fin de encausar el movimiento del conductor; tienen además

la funcionalidad de servir de resguardo para peatones, como también son

elementos que proporcionan zonas para ubicar señalización e iluminación. “Las

isletas pueden estar físicamente separadas de los carriles o estar pintadas en el

pavimento.”29, existen dos tipos de isletas:

28 (INVIAS, 2008) 29 (INVIAS, 2008)

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52

Tabla 9 Tipos de isletas

TIPOS FORMA USO

DIRECCIONALES Triangular Indican la ruta a seguir a lo largo de la intersección. ver Ilustración 13 y 14.

SEPARADORAS Lágrima

Implementadas en el acceso a las intersecciones donde no existe separación entre carriles. Ver Ilustración 15.

Fuente: Manual de Diseño Geométrico de Carreteras INVIAS 30

Ilustración 13 Isleta sin berma

Fuente: Manual de Diseño Geométrico de Carreteras INVIAS 31

30 (INVIAS, 2008) 31 (INVIAS, 2008)

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53

Ilustración 14 Isleta con berma

Fuente: Manual de Diseño Geométrico de Carreteras INVIAS 32

Este tipo de isletas deben garantizar una superficie que permita a los conductores

detectarlas fácilmente. “Deben tener una superficie mínima de cuatro con cinco

metros cuadrados (4.5 m2) preferiblemente siete metros cuadrados (7.0 m 2 ). A su

vez, los triángulos deben tener un lado mínimo de dos metros con cuarenta

centímetros (2.40 m) y preferiblemente de tres metros con sesenta centímetros (3.60

m).”33

32 (INVIAS, 2008) 33 (INVIAS, 2008)

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Ilustración 15 Isleta de Lágrima

Fuente: Manual de Diseño Geométrico de Carreteras INVIAS 34

En el caso de las isletas separadoras de tipo lágrima deben cumplir con una longitud

mínima de treinta metros (30 m), aunque preferiblemente se aconseja una longitud

mayor a cien metros (100 m), cuando por limitaciones de espacio u otros no se

pudiese cumplir con la longitud recomendada se deberá preparar el carril con un

pavimento rugoso notorio, con resaltos o algún tipo de reductor de velocidad.

7.4.1.2.2 RAMAL DE SALIDA O RAMAL DE ENTRADA

Para este tipo de elementos se deben tener en cuenta las siguientes dimensiones

mencionadas en la ilustración 16 y consignadas en la tabla 10:

34 (INVIAS, 2008)

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Ilustración 16 Ancho del ramal de salida o de entrada

Fuente: Manual de Diseño Geométrico de Carreteras INVIAS 35

Tabla 10 Ancho de calzada en ramales de salida o de entrada en función del radio interior

Fuente: Manual de Diseño Geométrico de Carreteras INVIAS 36

35 (INVIAS, 2008) 36 (INVIAS, 2008)

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7.4.1.2.3 PERALTE MÁXIMO (emáx)

De acuerdo al Manual de Diseño Geométrico de Carreteras del Instituto Nacional de

Vías el peralte máximo que pueden tener las vías primarias y secundarias es del 8%

puesto que su propósito es no incomodar a vehículos que circulan con velocidades

menores ya que por poseer un centro de gravedad muy alto o ser de tipo articulado

como los tracto camiones, pueden ser propensos a volcamiento en una curva con

peralte superior a dicho límite.

El peralte recomendado para intersecciones giratorias está comprendido en un rango

del 2% al 4% igualmente establecido en el manual de diseño, en su sección de radios

mínimos para curvas.

7.4.1.3 CARACTERIZACIÓN OPERACIONAL

El modo de operación de las glorietas está relacionado íntimamente con su

geometría y con la regla especial en donde los vehículos que ingresan a ella

deben ceder el paso dando prioridad a los que circulan sobre el anillo de

circulación.

Sin importar la dirección que vayan a tomar los vehículos entrantes, estos

deberán ceder el paso a los que se encuentran en la circulación giratoria,

exceptuando los casos en los que exista un carril de giro directo. El ingreso de

los vehículos de entrada debe realizarse en el intervalo que generen los

vehículos que transitan en la calzada giratoria de manera segura; el movimiento

que se genera en dicha calzada siempre será en el sentido contrario de las

manecillas de reloj.

Uno de los beneficios que trae consigo una intersección giratoria es que generan

un tráfico flexible, es decir, los usuarios tienen la posibilidad de cometer errores

en la elección de la salida deseada dentro de la intersección, permitiendo dar

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giros alrededor de la isleta central y así dar la opción de asegurar la salida que

se debe usar.

7.4.2 SEÑALIZACIÓN

La señalización en una intersección giratoria es indispensable, pues es aquella que

brinda un factor de seguridad para los usuarios previniendo la existencia de peligros

y su naturaleza o elementos próximos, reglamentar las prohibiciones o restricciones

respecto de su uso, alerta sobre la proximidad de una glorieta, el modo de circulación,

las direcciones posibles a tomar o sus salidas, los límites de velocidad, resaltar su

isleta central y divisoras, además de sus límites.

7.4.2.1 VERTICAL

“La función de las señales verticales es reglamentar las limitaciones,

prohibiciones o restricciones, advertir de peligros, informar acerca de rutas,

direcciones, destinos y sitios de interés. Son esenciales en lugares donde existen

regulaciones especiales, permanentes o temporales, y en aquellos donde los

peligros no son de por sí evidentes.”37

Es de vital importancia tener presente que las señales informativas,

reglamentarias y preventivas no deben ser instaladas en forma masiva en un

tramo corto de vía ya que pueden generar contaminación visual y así mismo

pierden efectividad. De otra parte la recomendación es que siempre se instalen

señales de tipo informativas y direccionales con el fin de que los usuarios

mantengan la información actualizada con respecto a su ubicación y rumbo. Ver

ilustración 18.

37 (MINTRANSPORTE, 2015)

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58

Ilustración 17 Señalización de dirección e información.

Fuente: Manual de Señalización Vial del Ministerio de Transporte 2015 38

38 (MINTRANSPORTE, 2015)

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Tabla 11 Señales aplicables a glorietas

TIPOS DE SEÑALES EN GLORIETAS

NOMENCLATURA SEÑAL DESCRIPCIÓN

SR-02 CEDA EL PASO

Indica a los conductores que deben “ceder el paso” a los vehículos que circulan por la vía a la cual se aproximan. Se instala cuando un carril no posee una distancia de aceleración adecuada.

SP-20 GLORIETA

Esta señal debe ser instalada para advertir al conductor la proximidad de una intersección rotatoria, lo que requiere reducir la velocidad y ceder el paso al ingresar a la misma.

SP-25 PROXIMIDAD A RESALTO

Esta se impone para advertir al conductor sobre la presencia de un resalto, se instalan para vías con velocidad máxima de 60 km/h

SP-67 RIESGO DE ACCIDENTE

Esta señal advierte sobre la proximidad a una zona de alto riesgo de accidente de acuerdo con las estadísticas de las entidades de tránsito. Se instala en el kilómetro anterior donde ocurrieron más de 6 accidentes en 2 años. Duran 1 año hasta que se interponga una solución vial.

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SP-46 ZONA DE PEATONES

Esta señal advierte la presencia de peatones en la vía, para determinar la necesidad de ella se requiere determinar la interacción entre el flujo peatonal como el vehicular.

SI-05B FLECHAS DE DESTINO EN SEÑAL DE GLORIETA

Indica el tipo de maniobra que es necesario realizar.

SR-30 VELOCIDAD MÁXIMA

Esta señal se usa para indicar que la velocidad no puede ser superada a partir de la imposición de la misma.

SR-41 PROHIBIDO DEJAR O RECOGER PASAJEROS

Indica la prohibición de detener el automotor para recoger o dejar pasajeros en zonas aledañas a la señal.

Fuente: Manual de Señalización Vial del Ministerio de Transporte 2015 39

7.4.2.2 DEMARCACIÓN

“La señalización horizontal corresponde a la aplicación de marcas viales

conformadas por líneas, flechas, símbolos y letras que se adhieren sobre el

pavimento, bordillos o sardineles y estructuras de las vías de circulación o

adyacentes a ellas, así como a los dispositivos que se colocan sobre la superficie

39 (MINTRANSPORTE, 2015)

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de rodadura, con el fin de regular, canalizar el tránsito o indicar la presencia de

obstáculos. Éstas se conocen como DEMARCACIONES.”

7.4.2.2.1 CEDA EL PASO

Ilustración 18 Dimensiones demarcación ceda el paso

Fuente: Manual de Señalización Vial del Ministerio de Transporte 2015 40

Ilustración 19 Cruce controlado por señal Ceda el Paso

Fuente: Manual de Señalización Vial del Ministerio de Transporte 2015 41

40 (MINTRANSPORTE, 2015) 41 (MINTRANSPORTE, 2015)

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La demarcación ceda el paso debe ser implementada siempre que se instale una

señal de ceda el paso vertical, excepto cuando las condiciones de la rasante no

permitan la instalación de éstas.

La línea segmentada indica al conductor el límite donde el vehículo debe

detenerse cuando desea ingresar a la intersección en el momento en el que no

hay condiciones de ingreso seguro por ocupación vehicular. Esta línea deberá

proyectarse a lo largo de todos los carriles que tengan el mismo sentido y paralelo

al eje de la vía que se está intersectando. Su ubicación debe ser en un lugar

visible para el conductor sobre la vía principal y con una distancia mínima de 1.2

m de pasos peatonales.

7.4.2.2.2 FLECHAS

Es una demarcación en el pavimento que se utiliza para direccionar a los usuarios

en intersecciones o en vías donde es difícil la comprensión de las maniobras

permitidas, se aplica a 2 metros de la línea de detección total del vehículo en

cada uno de los carriles de acceso a una intersección .

Ilustración 20 Flechas para vías con velocidades menores o iguales a 60 km/h

Fuente: Manual de Señalización Vial del Ministerio de Transporte 2015 42

42 (MINTRANSPORTE, 2015)

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7.4.2.3 DELINEADOR DE CURVA HORIZONTAL

Son aquellos que guían al conductor en una curva donde se reduce la velocidad

de operación en un rango de más de 5 a 20 km/h, su forma es rectangular y su

ubicación debe ser en el lado externo de la curva en forma perpendicular a la

perspectiva del conductor

Ilustración 21 Delineadores de Curva Horizontal

Fuente: Manual de Señalización Vial del Ministerio de Transporte 2015 43

43 (MINTRANSPORTE, 2015)

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7.5 TURBOGLORIETA

7.5.1 CARACTERIZACIÓN

La geometría básica de la Turboglorieta se compone por una isleta central que toma

una forma no convencional, donde se desplaza su isleta o circunferencia central para

formar una figura parecida a la de una turbina u hoja tal como lo muestra la ilustración

22, generando un desfase en los carriles de giro que induce a los vehículos

provenientes del flujo principal a que sólo tengan que ceder el paso a los vehículos

que avanzan sobre la calzada giratoria en un sólo carril; dicha isleta central se

caracteriza por tener bordes o sardineles muy bajos, lo que proporciona una

superficie segura en el giro de los vehículos cuando se estima el ancho de barrido,

brindando un espacio adicional para los vehículos con mayor cantidad de ejes. En el

caso de los vehículos provenientes de los ramales secundarios, deben ceder el paso

a uno (1) o por lo general a dos (2) de los carriles de giro, dependiendo del movimiento

a realizar, ya que su flujo es inferior al de los ramales principales.

El flujo de entrada, de la calzada circulatoria y el de salida están separados

físicamente por divisores direccionales elevados generando que la velocidad de

tránsito de los vehículos sea reducida en comparación con el prototipo de rotonda

convencional, sumado a ello se eliminan tanto los conflictos de tejido como las

colisiones de barrido lateral en las entradas y salidas de la rotonda.

Su señalización es horizontal y vertical, generalmente el divisor direccional se diseña

de forma física, por ejemplo, a través de bordillos, separadores, tachones

remontables, etc., o en su defecto cuando se trata de reducir costos de forma virtual

con pintura de señalización y demarcación formando así carriles fijos de giro;

adicionalmente y debido al desfase de su isleta central, se logra que ésta adopte la

forma de la espiral de Arquímedes, obligando a los conductores a escoger

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anticipadamente la salida que desean tomar, usando el carril que los llevará hasta

ella para finalmente obtener como resultado un tránsito adecuado y seguro.

Las investigaciones realizadas para este tipo de intersecciones, arrojaron que podía

diseñarse y desarrollarse de acuerdo con las características ya mencionadas varios

tipos de turboglorietas, puesto que, manteniendo los principios fundamentales, son

aplicables en intersecciones de 3 o 4 ramales, tal como se evidencia en las

ilustraciones 22 y 23.

Ilustración 22 Turboglorieta con tres (3) ramales

Fuente: Urbanismo y Transporte, http://urbanismoytransporte.com/la-turborrotonda-una-rotonda-

mejorada/ 44

En armonía con lo anterior, es posible observar a manera de ejemplo en la ilustración

23, dos ramales provenientes del oriente y occidente correspondientes a la vía

principal y otros dos provenientes del norte y sur correspondientes a la vía

secundaría, lo que completa un total de cuatro ramales que convergen finalmente en

una calzada giratoria de dos carriles.

44 (Núñez, 2015)

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Ilustración 23 Turboglorieta básica en Rotterdam (Holanda)

Fuente: Google Earth (2006) 45

En la última imagen se muestra una turboglorieta implantada en Rotterdan (Holanda),

caracterizando los movimientos donde las flechas indican el sentido del flujo

vehicular, así mismo indican respectivamente la prelación que tienen los ramales

principales sobre secundarios generando mayor volumen de demanda vehicular

dentro de la intersección.

Dentro de los países que mayor aporte se ha generado en lo que a turboglorietas

respecta se encuentra Holanda, generando propuestas que giran en torno a la

geometría y procesos de diseño, permitiendo obtener así mejoras sustanciales tanto

en temas de capacidad vehicular como grandes logros en temas de reducción de

accidentalidad. Su avance y refinación ha sido tal que en el Manual Práctico sobre

Glorietas - Aplicación y diseño (2009) se indica no construir más rotondas

convencionales y a aquellas existentes actualizarlas al nuevo modelo.

45 (Google Earth, 2006)

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7.5.2 TIPOS DE TURBOGLORIETAS

De acuerdo a la clasificación dada por el profesor Lambertus Fortuijn, las

turboglorietas pueden tener varios diseños en función de: la cantidad de ramales

de entrada y salida, la cantidad de carriles y la capacidad requerida para una

intersección.

Dentro de las turboglorietas reconocidas se encuentran los siguientes tipos:

ovoide, básica, rótula, espiral y estrella o rotor. Las tres primeras se recomiendan

para intersecciones que tienen un flujo de tráfico dominante, mientras que las dos

últimas son recomendadas para intersecciones con flujos de tráfico similares

entre carriles.

Tabla 12 Alternativas geométricas de turboglorietas

Tipos de Turboglorietas de acuerdo a la cantidad de ramales

Cuatro Ramales Tres ramales

Tipo Ovoide – Capacidad 2800 - 3500 Veh/h Existe un flujo vehicular principal y uno secundario con un solo carril de entrada

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Tipo Básico – Capacidad 3500 – 4000 Veh/h Existe un flujo vehicular principal y uno secundario con dos carriles de entrada

Tipo Espiral – Capacidad 4000 – 4500 Veh/h Existe un flujo vehicular principal y uno secundario con ramales separados

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Tipo Estrella o Rotor – Capacidad 4500 en adelante Veh/h Existe un flujo vehicular principal y uno secundario con tres carriles de acceso

Para este último caso la turboglorieta tipo estrella o rotor de tres ramales es considerada no funcional, debido a que no cumple con el requisito de diseño referente a no ceder el paso a más de dos carriles de la calzada giratoria.

Fuente: Fortuijn, Lambertus. Turbo Roundabouts. Design principles and safety performance 46

Dentro de los múltiples beneficios de este novedoso elemento vial se destaca la

disminución en los puntos de conflicto al abordar la calzada giratoria y la imposibilidad

de cambiar de carril una vez se ha ingresado a la misma, favoreciendo la reducción

en la probabilidad de colisión por choque lateral.

Para determinar la selección del tipo de turboglorieta a implementar se deben tener

en cuenta los siguientes factores:

● Volúmenes máximos en la intersección.

● Vehículos de diseño.

● Demora de transición promedio dentro de la turboglorieta.

● Cantidad de accesos o ramales y espacio de la intersección.

● Costos.

46 (Fortuijn, 1996)

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Sin embargo la misma clasificación puede ser vista de una manera más sencilla tal

como se muestra en la siguiente ilustración:

Ilustración 24 Clasificación turboglorietas

Fuente: Manual diseño geométrico de Turborotondas 47

7.5.3 DISEÑO DEL TURBO BLOQUE

El turbo bloque es una plantilla inicial elaborada que sirve como base fundamental

para la proyección de la Turboglorieta; consta de 4 pares de arcos implantados desde

un eje principal llamado línea de traslación. Dichos arcos cuyos radios son mayores

de manera consecutiva (R1, R2, R3 y R4), están ubicados de forma tal que R1 y R2

47 (Manual de Diseño Geométrico de Turboglorietas, 2015)

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71

forman el carril interno del anillo de circulación de la Turboglorieta mientras que R3 y

R4 el carril externo de dicho elemento, tal como se muestra en la ilustración 25.

Ilustración 25 Plantilla inicial del turbo bloque

Fuente: Manual diseño geométrico de Turborotondas 48

Los arcos circulares R1 y R2 representan el borde interno y externo del carril

circulatorio interno L1, mientras que los arcos circulares R3 y R4 representan el borde

interno y externo del carril circulatorio externo L2. Para proyectar los arcos que

conforman los carriles es necesario establecer 4 centros sobre la línea de traslación,

dos a cada lado del centro geométrico CG de forma equidistante (ver Ilustración 25),

la distancia entre los centros externos se conoce como Δv representando los centros

48 (Manual de Diseño Geométrico de Turboglorietas, 2015)

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de los arcos R1 y la distancia de los centros internos se conoce como Δu

representando el centro de los arcos R2, R3 y R4.

Es importante resaltar que los arcos deben tener cierta correspondencia en un lado

del eje de traslación con respecto a los arcos del otro lado del eje, es decir que el

punto donde se intersecta el arco interno con el eje de traslación deberá ser el mismo

punto donde comienza el arco externo al otro lado del eje.

Acorde a especificaciones técnicas holandesas, se deberá escoger el turbo bloque

que favorezca a la velocidad en una mayor medida. La selección del radio de la

glorieta se debe hacer teniendo como referencia las dimensiones de la isleta divisoria

donde se indica que para un ancho de 3 m se tendrá un radio en la glorieta interior

de 12 m y cuando el ancho de la isleta divisoria sea de 7 m el radio deberá ser de 15

m. La aplicación de radios con menor proporción se hará únicamente en casos con

limitaciones de espacio reducidas de igual forma la aplicación de radios de mayor

proporción se hará cuando las condiciones de tráfico lo exijan.

Tabla 13 Dimensiones de radios de giro en diseño de turboglorietas

Fuente: Manual diseño geométrico de Turborotondas 49

49 (Manual de Diseño Geométrico de Turboglorietas, 2015)

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73

7.5.4 ISLA CENTRAL

La isla central se compone de dos elementos que han sido tomados de diferente

forma de acuerdo al lugar de aplicación: el delantal transitable y la zona central no

transitable. En Holanda el delantal transitable debe tener un ancho mínimo de 5 m y

es usado para que los vehículos de más de 22 m puedan efectuar maniobras de una

manera adecuada en el carril interior y sin posibilidad de abordar la zona no

transitable; la zona no transitable para este país tiene un uso que está enfocado a la

señalización que impida mostrar el horizonte. En Croacia, Serbia y Eslovenia se

solicita un ancho en el delantal transitable que no supere los 2.5 m y su uso está

relacionado con aplicación de vehículos de emergencia.

Ilustración 26 Delantal con inicio recto y espiral

Fuente: Manual diseño geométrico de Turborotondas 50

El delantal transitable se puede diseñar recto (inicio plano) o también puede tener la

forma de espiral, aunque esta última tiene la desventaja de ser menos intuitiva entre

50 (Manual de Diseño Geométrico de Turboglorietas, 2015)

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los conductores. Es importante resaltar que la forma del delantal transitable repercute

de manera significativa en la velocidad de conducción, resultando ser un indicador

clave en temas de accidentalidad o seguridad de tráfico en las turborotondas.

7.5.5 DIVISORES DE CARRIL

De acuerdo con Fortuijn es recomendable instalar divisores de carriles montables

elevados que servirán para que el usuario pueda realizar maniobras sobre ellos sin

la posibilidad de sufrir daños, pero al mismo tiempo con la molestia suficiente para

que no se vuelva a repetir la acción. La investigación de Fortuijn reveló que las

dimensiones óptimas de los divisores de carril deberían ser de 30 cm de ancho y una

altura de 7 cm.

Ilustración 27 Dimensiones inicio divisor direccional elevado

Fuente: Manual diseño geométrico de Turborotondas 51

51 (Manual de Diseño Geométrico de Turboglorietas, 2015)

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De acuerdo con las directrices holandesas, la longitud estándar del recorrido a través

del divisor de carril montable es de 4 m. Acorde a directrices croatas y eslovenas las

longitudes del divisor de carril dependen únicamente de la dimensión del barrido

generado por el vehículo crítico de diseño a la entrada del carril interno o externo.

Este enfoque de diseño es sustancialmente mejor, porque el diseñador puede elegir

una longitud arbitraria que se ajuste con precisión a la trayectoria de barrido del

vehículo de diseño, y al mismo tiempo impiden el tejido en la calzada circulatoria.

La anchura del carril de entrada depende de la trayectoria de barrido del vehículo de

diseño, de los radios de la trayectoria circulatoria proyectados y del ancho de los

divisores de carril.

7.5.6 TRAYECTORIA DE BARRIDO HORIZONTAL

Las directrices croatas, serbias y eslovenas señalan la necesidad de impedir que

durante el barrido horizontal del vehículo de diseño al realizar un giro crítico este no

alcance el divisor direccional, ni rastree el delantal central transitable de montaje

elevado; únicamente es permitido montar el inicio direccional el cual permite el

ingreso y salida de los carriles giratorios. En Holanda se recomienda el anterior

comportamiento sin embargo no es de obligatorio cumplimiento lo que abre la

posibilidad de invadir el carril giratorio en una mínima parte cuando este posea

dimensiones reducidas o espacio reducido.

El radio de ruta de entrada es el parámetro de partida cuando se entra a analizar la

trayectoria de barrido horizontal, siendo el recomendado por directrices holandesas,

de 12 m. De acuerdo con parámetros croatas, serbios y eslovenos cuando un

vehículo ingresa al carril de circulación interno se debe aplicar un radio de 20 m

mientras que al ingresar el vehículo al carril circulatorio externo el radio que se debe

aplicar es de 12 m.

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Ilustración 28 Radios de entrada al carril circulatorio interno

Fuente: Manual diseño geométrico de Turborotondas 52

Dentro del análisis de trayectoria de barrido hay una limitación adicional que se refiere

al libre movimiento entre vehículos simultáneos, se trata de un espacio libre lateral

entre vehículos que en Alemania, Serbia y Eslovenia se mantiene en una dimensión

de 1 metro pensando en un factor de seguridad adicional para evitar choques

laterales proporcionando además la movilidad suficiente al vehículo largo

permitiéndole mantener su dirección., mientras que las directrices croatas establecen

criterios más permisibles estableciendo libre movimiento en un rango entre 0.50 y

0.30 metros, sin embargo sugiere establecer un ancho de carril exterior adicional de

1 metro generando intersecciones giratorias con mayores y así mismo con mayores

dimensiones. Holanda por su parte no considera esta proporción ya que lo considera

como una pérdida de área del proyecto.

El análisis de la trayectoria de barrido simple realizado en una turborotonda de

tamaño regular con un automóvil tipo liviano de las regulaciones holandesas mostró

52 (Manual de Diseño Geométrico de Turboglorietas, 2015)

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que el espacio libre de 1 m no siempre garantiza el paso sin obstáculos de un

automóvil tipo liviano mientras se conduce directamente en una turborotonda sobre

los bordes exteriores de la calzada.

7.5.7 ANÁLISIS DE VELOCIDAD DEL VEHÍCULO EN EL CAMINO MÁS RÁPIDO.

Para realizar un adecuado análisis de velocidades se debe considerar el vehículo que

genere la mayor velocidad en el carril que genere la línea más recta posible dentro

de la intersección en ausencia total de otros vehículos y en el caso de no respetar las

señales establecidas en el elemento de control.

En la ilustración 29 se muestra el diagrama que debe ser adaptado para realizar el

análisis de velocidades con el vehículo liviano en los movimientos anteriormente

descritos.

Ilustración 29 Análisis de velocidad del vehículo en el camino más rápido

Fuente: Manual diseño geométrico de Turborotondas 53

De acuerdo con las directrices mencionadas, la velocidad del vehículo en la ruta más

rápida se encuentra definida por el procedimiento anterior y se puede calcular

mediante la implementación de la siguiente ecuación:

53 (Manual de Diseño Geométrico de Turboglorietas, 2015)

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𝑉 = 7.4 ∗ √𝑅

Dónde:

V = Velocidad del vehículo en el camino más rápido (km / h)

R = Radio del camino más rápido (m).

Las recomendaciones dadas por el manual para el diseño de turboglorietas respecto

a la velocidad máxima permitida dentro de este análisis son las que se muestran en

la tabla 14.

Tabla 14 Directrices para velocidades máximas recomendadas

DIRECTRIZ VELOCIDADES RECOMENDADAS

(Km/h)

Holandesa 37 - 40

Croata, Serbia, Eslovena 35 - 37

Fuente: Manual diseño geométrico de Turborotondas 54

7.5.8 COMPROBACIÓN DEL MODELO

De acuerdo con las especificaciones holandesas, eslovenas, croatas y serbias, luego

de completar el modelo con todas sus dimensiones debe efectuarse un análisis de

barrido del vehículo de diseño, considerando las velocidades más altas generadas

dentro del proceso. Si esta actividad demuestra que el modelo construido cumple con

todos los requerimientos de velocidad de barrido y de la velocidad más rápida del

vehículo el diseño estará concluido, mientras que si demuestra lo contrario se

deberán replantear las dimensiones de la Turboglorieta para lograr así el

cumplimiento de dichos requisitos.

54 (Manual de Diseño Geométrico de Turboglorietas, 2015)

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7.5.9 ELEMENTOS CARACTERÍSTICOS

Los elementos físicos que representan una turboglorieta son los que se describen a

continuación, cada uno debe ajustarse a los parámetros de diseño elaborados por los

autores toda vez que representan la geometría para un turbo bloque tipo ovoide que

servirán más adelante para poder determinar el alcance presupuestal para este tipo

de obras:

Ilustración 30 Características turboglorieta

Fuente: Las turbo rotondas55

1. La isleta central debe tener un desfase de su circunferencia, generando una

forma de turbina para que los vehículos ingresen de manera adecuada y

puedan ser direccionados.

55 (Autonoción, 2015)

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2. En los ramales donde la vía tenga un mayor nivel de funcionalidad respecto a

los demás se debe garantizar la existencia de mínimo dos carriles giratorios

sobre éstos.

3. La demarcación debe ir en forma de espiral.

4. Es recomendable que existan bordillos, tachones, estoperoles o boyas

remontables para la separación de los carriles.

5. Al menos un carril de giro debe permitir la continuidad en la turboglorieta o su

salida.

6. Al menos dos ramales de salida deben tener dos carriles de salida

7. Los ramales de entrada deben estar intersectar perpendicularmente a los

carriles de la calzada giratoria.

8. La señalización debe ubicarse horizontalmente.

9. Los espacios adicionales en la isleta central y los axiales de la turboglorieta

proporcionan una superficie de conducción adicional para vehículos

pesados56, en este caso los delantales remontables.

7.5.10 CARACTERÍSTICAS OPERACIONALES

Para que la turboglorieta tenga un óptimo y adecuado funcionamiento de debe tener

en cuenta los siguientes criterios operacionales:

56 (Transoft, 2015)

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El usuario deberá seleccionar anticipadamente sobre el ramal de entrada el

carril que debe tomar para la salida deseada, ya que una vez ingrese a la

intersección el carril giratorio lo llevará a la salida que tiene asignada, por

ejemplo, si un vehículo toma el carril exterior y éste quiere realizar un giro a la

izquierda, no podrá ya que éste únicamente está diseñado para girar a la

derecha.

Este tipo de control en una intersección requiere para su funcionamiento

adaptar las mismas condiciones de ingreso que las glorietas tradicionales,

donde los vehículos que ingresan a la turboglorieta deben ceder el paso a los

vehículos que transitan por el anillo de circulación y como se mencionó

anteriormente el paso debe cederse únicamente a máximo dos carriles por

acceso.

No es permitido el fenómeno de trenzado al interior de la intersección debido

a la implementación de separadores o divisores físicos que ayudan al

direccionamiento de los vehículos al transitar sobre la turboglorieta, diferente

al modelo tradicional donde la división entre carriles se daba únicamente por

demarcación.

Los vehículos que transitan por los ramales donde la vía tenga un menor nivel

de funcionalidad respecto a los demás, siempre y de manera obligatoria deben

ceder el paso para poder ingresar al carril de circulación, hasta encontrar un

espacio entre vehículos que garantice una entrada segura.

Los usuarios deben respetar la velocidad máxima de ingreso a la turboglorieta

con el fin de evitar volcamientos, colisiones o maniobras que pongan en riesgo

la seguridad de los demás vehículos que transiten sobre ella.

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7.5.11 APORTES A NIVEL INTERNACIONAL

A continuación se presenta un consolidado con los avances más representativos

sobre el diseño e implementación de turboglorietas a nivel internacional, que

demuestra sus beneficios y mejoras respecto al modelo inicial dado en Holanda:

7.5.11.1 HOLANDA

En 1996 el Profesor Lambertus G. H. Fortuijn, fundador de este modelo de

solución vial, presenta el estudio “Turboglorietas: principios de diseño y

desempeño de seguridad”57, que con su implementación en más de 70 casos

sustenta claramente la importancia de este modelo para reducir los porcentajes

de accidentalidad en hasta un 80%. Dicho estudio sustenta la idea del profesor

de suprimir el entrecruzamiento entre vehículos por la calzada giratoria,

direccionando carriles por medio de separaciones físicas, lo que

ineluctablemente conlleva a una disminución en la velocidad de manera

sustancial.

7.5.11.2 BÉLGICA

De acuerdo a la investigación desarrollada en el año 2003 por los Profesores

Isaak Yperman y Ben Immer, se determinó por medio del Software para

microsimiulación denominado Paramics, la capacidad de una turboglorieta de

dos carriles, la cual arrojó un aumento aproximado en su capacidad del 12%

con respecto al modelo tradicional.

57 (Transport and Planning Department)

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7.5.11.3 SUDÁFRICA

En 2007 se desarrolla un estudio a cargo de los Profesores J.C. Engelsman y

M. Uken, en el que se revelan estadísticas alentadoras en términos de

seguridad vial donde se evidencia una reducción en lesiones graves de hasta

un 70%.

7.5.11.4 ALEMANIA

En 2008 bajo la dirección del profesor Werner Brilon se presenta la conferencia

anual sobre glorietas del Transportation Research Board, exponiendo la

experiencia de las turboglorietas implantadas en Alemania, citando como ejemplo

la ciudad de Baden – Baden donde se evidenció la ausencia de separadores

físicos remontables en la calzada giratoria con el manejo de tráfico peatonal y

ciclista por medio de un puente peatonal, obteniendo un uso aproximado en el

carril externo e interno del 60% y 40% respectivamente. Dicha investigación

permitió obtener las siguientes conclusiones:

Con demandas bajas en la vía secundaria se pueden obtener mayores

volúmenes en la vía principal.

La circulación tanto de los peatones como de los ciclistas no debería permitirse

a nivel.

En el estudio no se presentan accidentes letales, solamente colisiones leves

debidas a las bajas velocidades.

7.5.11.5 ESPAÑA

El aporte de este país se dio del análisis de la turboglorieta instaurada en el

Poblado de Grado (Asturias), donde se comprobó al inicio que representaba un

modelo confuso para los usuarios, ya que a pesar de la señalización y por

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mantener los carriles demarcados y no separados los usuarios continuaron

realizando maniobras de entrecruzamientos o ignorando por completo los

carriles de circulación, siguiendo en línea recta. El beneficio saltó a la vista

mediante la implementación de jornadas de sensibilización con policías de

tránsito pudiendo obtener al fin aumentos en la capacidad de volúmenes

máximos vehiculares equivalentes para una hora. Esto se traduce en un

aumento del factor de familiaridad (experiencia y el confort de los usuarios),

factor que incide directamente en la capacidad debido a la reducción de

conflictos.

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85

8. METODOLOGÍA DE TRABAJO

8.1 IMPLEMENTACIÓN DE TURBOGLORIETA EN INTERSECCIÓN AVENIDA

AUTOPISTA MEDELLÍN VÍAS SUBACHOQUE (PUENTE PIEDRA)

A continuación se presenta el desarrollo y análisis de la información objeto de

estudio, con la que se lograron los objetivos propuestos dentro del presente

trabajo de grado, resultados obtenidos y conclusiones finales.

8.2 LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO

8.2.1 LOCALIZACIÓN

Ilustración 31 Intersección del kilómetro 13 Autopista Medellín con la vía Subachoque (Glorieta Puente Piedra)

Fuente: Propia

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86

8.2.2 RECONOCIMIENTO EN CAMPO

Antes de iniciar con el levantamiento y armar los equipos se realizó un reconocimiento

en campo a toda la zona del proyecto, analizando la topografía existente para definir

la referenciación geográfica del proyecto, la implantación de puntos de control

(deltas), las características del terreno y cada detalle a levantar, se estableció que la

metodología para llevar a cabo el levantamiento fue método convencional con

estación total.

Se evidenció de acuerdo a lo contemplado dentro del manual de diseño geométrico

de carreteras del Instituto Nacional de Vías que de acuerdo a las características

propias de la intersección la vía principal siendo esta la autopista Medellín está

considerada como una vía primaria con tipología plana, mientras que para el caso de

los accesos Madrid y Subachoque, son considerados de tipo secundarios debido a

que las carreteras se encuentran en afirmado y pavimento respectivamente,

desembocando en la vía primaria, igualmente son consideradas de tipología plana.

8.2.3 LEVANTAMIENTO

Se materializaron dos (2) puntos de arranque, uno (1) donde se armó la estación

topográfica y el otro donde se tomó línea. Para la armada de la estación, el equipo

se ubicó sobre el mojón materializado, se niveló y se dejó listo para iniciar la toma de

detalles.

Posteriormente se realizó la configuración de la estación total electrónica con la cual

se radio los puntos de todos los elementos relevantes de la zona, dicha información

obtenida se fue grabando en la memoria del equipo hasta levantar la totalidad de

puntos requeridos para la elaboración de la planimetría de la zona de estudio junto

con los detalles relevantes.

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Se instaló luego un tercer mojón para realizar un cambio de estación debido a que

desde el primer punto no se alcanzó a radiar todos los detalles, finalmente la estación

total guardó automáticamente toda la información con la cual se radiaron los puntos

de todos los elementos relevantes de la zona para la elaboración de la planimetría

de la zona de estudio.

8.2.4 DESCARGA DE DATOS

Para la descarga de los datos de la estación, fue necesaria la instalación del software

Topcon tools, una vez instalado el programa para poder realizar adecuadamente la

descarga de la información en su menú se eligió la opción de recibir datos

seleccionando el puerto donde tenemos conectada la estación al computador,

obteniendo la información del levantamiento realizado.

Los puntos levantados se abren automáticamente en el programa Topcon tools

donde aparece la cartera de radiación, en el menú de la parte superior en el icono

calcular, se pidió ingresar las coordenadas norte este y cota del mojón 1 donde se

armó la estación y del mojón 2 donde se tomó la línea, el software automáticamente

calcula el resto de coordenadas. Con la cartera calculada guardamos el archivo en

Excel separado por comas.

8.2.5 ELABORACIÓN DE PLANOS TOPOGRÁFICOS

La información obtenida en campo se procesó por medio del programa AutoCAD

Civil, en el icono que dice herramientas buscamos una opción que dice ingresar

puntos de topografía, procediendo así a dibujar uniendo con líneas cada punto

levantado, con el mismo nombre hasta crear un dibujo similar al terreno.

Luego de elaborar el dibujo se crean las curvas de nivel, mediante la opción crear

superficie, con ello procedemos a exportar el dibujo de civil 3D a Autocad simple con

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el fin de poder mejorar colores, textos, grosores de líneas, crear contornos para así

llegar a la planimetría del levantamiento topográfico (planta y perfil).

Los planos topográficos se elaboraron en AUTOCAD Versión 2018 y éstos contienen:

● Vías y caminos existentes.

● Empalmes superficiales con accesos a viviendas, andenes, vías, drenajes y

construcciones existentes.

● Cercas y muros divisorios.

● Canales principales y vallados.

● Redes de servicios existentes (pozos, cajas de energía y de teléfonos, postes,

etc).

● Arborización y en si todos los elementos físicos que conforman el globo total y

sus alrededores.

● Secciones transversales.

● Cuadrícula de nivelación del terreno (generación curvas de nivel).

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8.2.6 REGISTRO FOTOGRÁFICO:

Tabla 15 Relación registro fotográfico general

Instalación de la estación Radiación de puntos en glorieta

Radiación ancho de calzadas Radiación detalles

Fuente: Propia

8.2.7 CARTERA TOPOGRÁFICA: ANEXO AL DOCUMENTO.

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90

8.2.8 PLANIMETRÍA

8.2.8.1 LEVANTAMIENTO VISTA PLANTA

Ilustración 32 Plano levantamiento topográfico glorieta puente piedra

Fuente: Propia

ANEXO AL DOCUMENTO.

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8.2.8.2 LEVANTAMIENTO PERFILES VIALES

Ilustración 33 Perfil sección 1A a 1B

Fuente: Propia

Ilustración 34 Perfil sección 2A a 2B

Fuente: Propia

Ilustración 35 Perfil sección 3A a 3B

Fuente: Propia

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92

Ilustración 36 Perfil sección 4A a 4B

Fuente: Propia

8.3 AFORO VEHICULAR

Ilustración 37 Glorieta Puente Piedra

Fuente: Google Maps

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Para la presente investigación se realizó un aforo manual sobre la glorieta de estudio

de tipo intersección de acuerdo a la clasificación dada en la tabla 1. Para su

proceder se efectuó inicialmente una visita a la zona de estudio donde se

reconocieron las características propias del elemento tales como: movimientos

direccionales, tipología vehicular y condiciones climáticas. Esta recolección de

información fue la base esencial para definir los formatos (ver ilustración 39), modo

de trabajo en campo y otros recursos tales como elementos de seguridad del

personal. El posicionamiento del personal se efectuó sobre el puente peatonal

aledaño a la intersección el cual brindó una ubicación panorámica adecuada para el

conteo exacto de los vehículos que transitaron por allí.

Ilustración 38 Glorieta existente

Fuente: Propia

Dicho conteo se realizó el día 29 de septiembre del año 2018 y fue apoyado con

grabaciones de video en lapsos de 15 minutos desde las 6:00 a.m hasta las 9:00 p.m

que para la fecha fue un día típico, obteniendo información actualizada del flujo

vehicular en la zona de estudio y de igual forma garantizó la obtención del mayor

volumen de vehículos en una hora pico, dato indispensable para la elección del tipo

de turboglorieta a implementar.

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94

Ilustración 39 Formato de Aforo Manual

Fuente: Propia

Una de las principales variables que influyen directamente en el diseño de una

turboglorieta es el tránsito, puesto que depende básicamente del volumen vehicular

que transita sobre cada uno de los ramales de entrada a la intersección,

proporcionando con ello un parámetro decisivo para elegir el tipo de plantilla de

diseño según su capacidad, los resultados de los conteos y su proyección se

encuentran resumidos en la siguiente tabla:

Tabla 16 Consolidado aforo manual

Intersección Autopista Medellín - Vía Subachoque

Perí

od

o

de

tiem

po

Inte

rva

lo

ho

rari

o

LIV

IAN

O

BU

S

C2

>C

2

MO

TO

S

BIC

ICL

ET

AS

veh

/15

min

Vo

lum

en

(Veh

/ho

ra)

06:00 - 06:15 -

272,00

36,00

38,00

20,00

270,00

39,00

675,00

06:15 - 06:30 -

254,00

60,00

30,00

22,00

302,00

44,00

712,00

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95

06:30 - 06:45 -

225,00

56,00

30,00

19,00

179,00

44,00

553,00

06:45 - 07:00 06:00 - 07:00

209,00

33,00

28,00

15,00

167,00

46,00

498,00

2.438,00

07:00 - 07:15 06:15 - 07:15

223,00

37,00

35,00

13,00

149,00

36,00

493,00

2.256,00

07:15 - 07:30 06:30 - 07:30

215,00

36,00

24,00

22,00

134,00

46,00

477,00

2.021,00

07:30 - 07:45 06:45 - 07:45

183,00

14,00

35,00

9,00

44,00

20,00

305,00

1.773,00

07:45- 08:00 07:00 - 8:00

186,00

23,00

31,00

21,00

68,00

20,00

349,00

1.624,00

08:00 - 08:15 07:15 - 08:15

191,00

20,00

26,00

12,00

53,00

15,00

317,00

1.448,00

08:15 - 08:30 07:30 - 08:30

179,00

22,00

36,00

14,00

44,00

26,00

321,00

1.292,00

08:30 - 08:45 07:45- 008:45

199,00

19,00

31,00

12,00

42,00

19,00

322,00

1.309,00

08:45 - 09:00 08:00 - 09:00

170,00

23,00

14,00

8,00

46,00

6,00

267,00

1.227,00

09:00 - 09:15 08:15 - 09:15

166,00

23,00

31,00

16,00

49,00

19,00

304,00

1.214,00

09:15 - 09:30 08:30 - 09:30

172,00

18,00

37,00

19,00

38,00

16,00

300,00

1.193,00

09:30 - 09:45 08:45 - 09:45

198,00

16,00

35,00

16,00

51,00

5,00

321,00

1.192,00

09:45 - 10:00 09:00 - 10:00

195,00

22,00

33,00

16,00

49,00

13,00

328,00

1.253,00

10:00 - 10:15 09:15 - 10:15

206,00

19,00

54,00

20,00

41,00

24,00

364,00

1.313,00

10:15 - 10:30 09:30 - 10:30

222,00

23,00

38,00

44,00

52,00

20,00

399,00

1.412,00

10:30 - 10:45 09:45 - 10:45

192,00

20,00

43,00

33,00

51,00

16,00

355,00

1.446,00

10:45 - 11:00 10:00 - 11:00

202,00

18,00

37,00

43,00

52,00

14,00

366,00

1.484,00

11:00 - 11:15 10:15 - 11:15

192,00

23,00

36,00

35,00

36,00

9,00

331,00

1.451,00

11:15 - 11:30 10:30 - 11:30

209,00

20,00

41,00

44,00

40,00

18,00

372,00

1.424,00

11:30 - 11:45 10:45 - 11:45

191,00

16,00

36,00

26,00

36,00

4,00

309,00

1.378,00

11:45 - 12:00 11:00 - 12:00

175,00

14,00

36,00

17,00

42,00

5,00

289,00

1.301,00

12:00 - 12:15 11:15 - 12:15

188,00

14,00

34,00

18,00

45,00

7,00

306,00

1.276,00

12:15 - 12:30 11:30 - 12:30

196,00

16,00

42,00

21,00

46,00

1,00

322,00

1.226,00

12:30 - 12:45 11:45 - 12:45

185,00

15,00

26,00

20,00

49,00

3,00

298,00

1.215,00

12:45 - 13:00 12:00 - 13:00

163,00

16,00

21,00

16,00

50,00

1,00

267,00

1.193,00

13:00 - 13:15 12:15 - 13:15

163,00

14,00

28,00

13,00

48,00

11,00

277,00

1.164,00

13:15 - 13:30 12:30 - 13:30

150,00

12,00

18,00

21,00

49,00

6,00

256,00

1.098,00

13:30 - 13:45 12:45 - 13:45

133,00

15,00

28,00

18,00

60,00

16,00

270,00

1.070,00

13:45 - 14:00 13:00 - 14:00

145,00

16,00

20,00

20,00

57,00

26,00

284,00

1.087,00

14:00 - 14:15 13:15 - 14:15

125,00

18,00

26,00

13,00

42,00

12,00

236,00

1.046,00

14:15 - 14:30 13:30 - 14:30

129,00

12,00

28,00

16,00

47,00

13,00

245,00

1.035,00

Page 116: MEJORAMIENTO OPERACIONAL DE INTERSECCIÓN AUTOPISTA ...repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/22321/1/CruzSarmientoJ... · mejoramiento operacional de intersecciÓn autopista

96

14:30 - 14:45 13:45 - 14:45

108,00

13,00

15,00

9,00

46,00

27,00

218,00

983,00

14:45 - 15:00 14:00 - 15:00

99,00

12,00

25,00

15,00

45,00

18,00

214,00

913,00

15:00 - 15:15 14:15 - 15:15

113,00

19,00

30,00

15,00

41,00

-

218,00

895,00

15:15 - 15:30 14:30 - 15:30

110,00

17,00

30,00

14,00

45,00

3,00

219,00

869,00

15:30 - 15:45 14:45 - 15:45

106,00

12,00

28,00

13,00

43,00

4,00

206,00

857,00

15:45 - 16:00 15:00 - 16:00

110,00

15,00

26,00

13,00

44,00

3,00

211,00

854,00

16:00 - 16:15 15:15 - 16:15

110,00

13,00

32,00

17,00

50,00

1,00

223,00

859,00

16:15 - 16:30 15:30 - 16:30

124,00

16,00

28,00

20,00

48,00

-

236,00

876,00

16:30 - 16:45 15:45 - 16:45

135,00

18,00

27,00

13,00

62,00

-

255,00

925,00

16:45 - 17:00 16:00 - 17:00

151,00

19,00

26,00

11,00

93,00

4,00

304,00

1.018,00

17:00 - 17:15 16:15 - 17:15

183,00

22,00

29,00

17,00

137,00

5,00

393,00

1.188,00

17:15 - 17:30 16:30 - 17:30

248,00

28,00

27,00

16,00

171,00

3,00

493,00

1.445,00

17:30 - 17:45 16:45 - 17:45

292,00

31,00

32,00

14,00

197,00

9,00

575,00

1.765,00

17:45 - 18:00 17:00 - 18:00

274,00

30,00

30,00

14,00

209,00

5,00

562,00

2.023,00

18:00 - 18:15 17:15 - 18:15

239,00

48,00

31,00

26,00

337,00

1,00

682,00

2.312,00

18:15 - 18:30 17:30 - 18:30

241,00

72,00

33,00

28,00

384,00

3,00

761,00

2.580,00

18:30 - 18:45 17:45 - 18:45

200,00

63,00

27,00

23,00

254,00

4,00

571,00

2.576,00

18:45 - 19:00 18:00 - 19:00

206,00

41,00

32,00

24,00

246,00

7,00

556,00

2.570,00

19:00 - 19:15 18:15 - 19:15

184,00

47,00

28,00

24,00

219,00

1,00

503,00

2.391,00

19:15 - 19:30 18:30 - 19:30

230,00

47,00

30,00

33,00

209,00

1,00

550,00

2.180,00

19:30 - 19:45 18:45 - 19:45

166,00

27,00

21,00

22,00

122,00

1,00

359,00

1.968,00

19:45 - 20:00 19:00 - 20:00

161,00

32,00

18,00

21,00

133,00

-

365,00

1.777,00

20:00- 20:15 19:15 - 20:15

140,00

27,00

24,00

11,00

93,00

-

295,00

1.569,00

20:15 - 20:30 19:30 - 20:30

135,00

28,00

19,00

13,00

73,00

-

268,00

1.287,00

20:30 - 20:45 19:45 - 20:45

131,00

20,00

21,00

8,00

55,00

-

235,00

1.163,00

20:45 - 21:00 20:00 - 21:00

105,00

15,00

20,00

6,00

45,00

-

191,00

989,00

Σ

10.704,00

1.491,00

1.775,00

1.132,00

5.929,00

720,00

21.751,00

2.580,00

%

49,21

6,85

8,16

5,20

27,26

3,31

854,00

Fuente: Propia

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97

8.3.1 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN

De acuerdo a los datos obtenidos se realizaron los cálculos correspondientes para

obtener los volúmenes vehiculares por hora según los datos relacionados en la tabla

No. 16, con los que se pudo obtener el factor hora pico por acceso, para poder llegar

a la siguiente información:

8.3.2 CONTEO VEHICULAR

Se realizó el conteo vehicular por medio del formato anteriormente establecido y

consolidando la información en el anexo denominado “Base de datos” el cual contiene

la información relevante respecto a la nomenclatura de intersecciones tomando como

norte el acceso La vega – Bogotá y teniendo la totalidad del conteo realizado por

tipología de vehículos y cantidad de movimientos.

Sucesivamente se procedió a consolidar el conteo total por periodos de 15 minutos

para la totalidad de los movimientos tal como se muestra en la tabla 17, esta

información es relevante ya que permite conocer la cantidad de vehículos mixtos por

cada 15 min y el volumen vehicular por hora, base esencial para el cálculo del

volumen máximo por hora y factor hora pico, cálculos que se muestran más adelante:

Tabla 17 Consolidado por periodos de 15 minutos y movimientos.

Etiquetas de fila

Suma de LIVIANO

Suma de BUS

Suma de C2

Suma de >C2

Suma de MOTOS

Suma de BICICLETAS

06:00 - 06:15 272 36 38 20 270 39

06:15 - 06:30 254 60 30 22 302 44

06:30 - 06:45 225 56 30 19 179 44

06:45 - 07:00 209 33 28 15 167 46

07:00 - 07:15 223 37 35 13 149 36

07:15 - 07:30 215 36 24 22 134 46

07:30 - 07:45 183 14 35 9 44 20

07:45- 08:00 186 23 31 21 68 20

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98

08:00 - 08:15 191 20 26 12 53 15

08:15 - 08:30 179 22 36 14 44 26

08:30 - 08:45 199 19 31 12 42 19

08:45 - 09:00 170 23 14 8 46 6

09:00 - 09:15 166 23 31 16 49 19

09:15 - 09:30 172 18 37 19 38 16

09:30 - 09:45 198 16 35 16 51 5

09:45 - 10:00 195 22 33 16 49 13

10:00 - 10:15 206 19 54 20 41 24

10:15 - 10:30 222 23 38 44 52 20

10:30 - 10:45 192 20 43 33 51 16

10:45 - 11:00 202 18 37 43 52 14

11:00 - 11:15 192 23 36 35 36 9

11:15 - 11:30 209 20 41 44 40 18

11:30 - 11:45 191 16 36 26 36 4

11:45 - 12:00 175 14 36 17 42 5

12:00 - 12:15 188 14 34 18 45 7

12:15 - 12:30 196 16 42 21 46 1

12:30 - 12:45 185 15 26 20 49 3

12:45 - 13:00 163 16 21 16 50 1

13:00 - 13:15 163 14 28 13 48 11

13:15 - 13:30 150 12 18 21 49 6

13:30 - 13:45 133 15 28 18 60 16

13:45 - 14:00 145 16 20 20 57 26

14:00 - 14:15 125 18 26 13 42 12

14:15 - 14:30 129 12 28 16 47 13

14:30 - 14:45 108 13 15 9 46 27

14:45 - 15:00 99 12 25 15 45 18

15:00 - 15:15 113 19 30 15 41 0

15:15 - 15:30 110 17 30 14 45 3

15:30 - 15:45 106 12 28 13 43 4

15:45 - 16:00 110 15 26 13 44 3

16:00 - 16:15 110 13 32 17 50 1

16:15 - 16:30 124 16 28 20 48 0

16:30 - 16:45 135 18 27 13 62 0

16:45 - 17:00 151 19 26 11 93 4

17:00 - 17:15 183 22 29 17 137 5

17:15 - 17:30 248 28 27 16 171 3

17:30 - 17:45 292 31 32 14 197 9

17:45 - 18:00 274 30 30 14 209 5

18:00 - 18:15 239 48 31 26 337 1

18:15 - 18:30 241 72 33 28 384 3

18:30 - 18:45 200 63 27 23 254 4

18:45 - 19:00 206 41 32 24 246 7

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99

19:00 - 19:15 184 47 28 24 219 1

19:15 - 19:30 230 47 30 33 209 1

19:30 - 19:45 166 27 21 22 122 1

19:45 - 20:00 161 32 18 21 133 0

20:00- 20:15 140 27 24 11 93 0

20:15 - 20:30 135 28 19 13 73 0

20:30 - 20:45 131 20 21 8 55 0

20:45 - 21:00 105 15 20 6 45 0

Total general 10704 1491 1775 1132 5929 720

Fuente: Propia

Seguido se procedió a consolidar la cantidad de vehículos por acceso, el cual permitió

identificar el acceso dominante en la intersección y así poder definir datos relevantes

para el diseño de la turboglorieta.

Tabla 18 Consolidado por acceso

Etiquetas de fila

Suma de LIVIANO

Suma de BUS

Suma de C2

Suma de >C2

Suma de MOTOS

Suma de BICICLETAS

Este 1116 172 264 120 509 17

Norte 4475 602 702 515 2306 385

Oeste 87 85 52 90 215 0

Sur 5026 632 757 407 2899 318

Total general 10704 1491 1775 1132 5929 720

Fuente: Propia

Es necesario consolidar la cantidad total de vehículos por cada uno de los

movimientos ya que estos definen los volúmenes vehiculares en los ramales de

entrada y con ellos se puede estimar la composición vehicular en la intersección,

adicionalmente con estos con esta información se puede obtener por movimiento el

volumen máximo en la hora pico estimada y con ello la variación del factor hora pico

por movimiento, los datos se relacionan en la siguiente tabla:

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100

Tabla 19 Consolidado por movimientos

Etiquetas de fila

Suma de LIVIANO

Suma de BUS

Suma de C2

Suma de >C2

Suma de MOTOS

Suma de BICICLETAS

TOTAL MIXTOS

1 3974 512 634 426 2050 383 7979

2 4132 501 632 290 2505 306 8366

3 44 7 28 20 28 0 127

4 33 7 27 14 29 0 110

5 378 23 49 40 83 0 573

6 12 0 28 11 25 0 76

7 32 78 8 50 137 0 305

8 559 139 178 78 347 10 1311

10 (1) 39 27 0 38 88 0 192

10 (2) 11 12 0 40 37 0 100

10 (3) 2 0 0 1 2 0 5

10 (4) 4 0 0 0 4 0 8

9 (1) 84 40 19 11 85 2 241

9 (2) 871 119 97 66 332 12 1497

9 (3) 9 0 16 19 48 0 92

9 (4) 520 26 59 28 129 7 769

Total general 10704 1491 1775 1132 5929 720 21751

Fuente: Propia

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101

8.3.3 RESULTADOS INTERSECCIÓN

Ilustración 40 Resultados intersección hora pico

Fuente: Propia

1

287 367

13 274 93 23

9(1) 1 5 10(1) 9(4) 43 56

4 13 4

8 188 201

4 10(3) 10(4) 1

79 60 7

3 19 3

26 7 9(3) 10(2) 6 2 9(2)

3 12 1131 199

1143 1330

2

86 Vía Subachoque

Vía Bogotá 1342

NORTE

Vía Vega380

Vía Madrid 244

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102

Ilustración 41 Resultados intersección total día aforo

Fuente: Propia

8.3.4 CÁLCULO DE VOLÚMENES MÁXIMOS Y MÍNIMOS Y FACTOR HORA PICO

Para el cálculo de los volúmenes máximos y mínimos se consolidó el total de la

información teniendo en cuenta los datos relacionados en las tablas 17, 18 y 19,

obteniendo la cantidad de vehículos mixtos por cada 15 minutos trascurridos a lo

largo del conteo manual y con ellos la estimación del total de vehículos por cada hora,

con el fin de obtener el factor hora pico descrita en el numeral 7.2.6, permitiendo

finalmente obtener los siguientes resultados:

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103

Tabla 20. Volumen máximo hora pico

Período de tiempo Intervalo horario N° veh/15 min Volumen

(Veh/hora)

06:00 - 06:15 - 675.00

06:15 - 06:30 - 712.00

06:30 - 06:45 - 553.00

06:45 - 07:00 06:00 - 07:00 498.00 2,438.00

07:00 - 07:15 06:15 - 07:15 493.00 2,256.00

07:15 - 07:30 06:30 - 07:30 477.00 2,021.00

07:30 - 07:45 06:45 - 07:45 305.00 1,773.00

07:45- 08:00 07:00 - 8:00 349.00 1,624.00

08:00 - 08:15 07:15 - 08:15 317.00 1,448.00

08:15 - 08:30 07:30 - 08:30 321.00 1,292.00

08:30 - 08:45 07:45- 008:45 322.00 1,309.00

08:45 - 09:00 08:00 - 09:00 267.00 1,227.00

09:00 - 09:15 08:15 - 09:15 304.00 1,214.00

09:15 - 09:30 08:30 - 09:30 300.00 1,193.00

09:30 - 09:45 08:45 - 09:45 321.00 1,192.00

09:45 - 10:00 09:00 - 10:00 328.00 1,253.00

10:00 - 10:15 09:15 - 10:15 364.00 1,313.00

10:15 - 10:30 09:30 - 10:30 399.00 1,412.00

10:30 - 10:45 09:45 - 10:45 355.00 1,446.00

10:45 - 11:00 10:00 - 11:00 366.00 1,484.00

11:00 - 11:15 10:15 - 11:15 331.00 1,451.00

11:15 - 11:30 10:30 - 11:30 372.00 1,424.00

11:30 - 11:45 10:45 - 11:45 309.00 1,378.00

11:45 - 12:00 11:00 - 12:00 289.00 1,301.00

12:00 - 12:15 11:15 - 12:15 306.00 1,276.00

12:15 - 12:30 11:30 - 12:30 322.00 1,226.00

12:30 - 12:45 11:45 - 12:45 298.00 1,215.00

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104

12:45 - 13:00 12:00 - 13:00 267.00 1,193.00

13:00 - 13:15 12:15 - 13:15 277.00 1,164.00

13:15 - 13:30 12:30 - 13:30 256.00 1,098.00

13:30 - 13:45 12:45 - 13:45 270.00 1,070.00

13:45 - 14:00 13:00 - 14:00 284.00 1,087.00

14:00 - 14:15 13:15 - 14:15 236.00 1,046.00

14:15 - 14:30 13:30 - 14:30 245.00 1,035.00

14:30 - 14:45 13:45 - 14:45 218.00 983.00

14:45 - 15:00 14:00 - 15:00 214.00 913.00

15:00 - 15:15 14:15 - 15:15 218.00 895.00

15:15 - 15:30 14:30 - 15:30 219.00 869.00

15:30 - 15:45 14:45 - 15:45 206.00 857.00

15:45 - 16:00 15:00 - 16:00 211.00 854.00

16:00 - 16:15 15:15 - 16:15 223.00 859.00

16:15 - 16:30 15:30 - 16:30 236.00 876.00

16:30 - 16:45 15:45 - 16:45 255.00 925.00

16:45 - 17:00 16:00 - 17:00 304.00 1,018.00

17:00 - 17:15 16:15 - 17:15 393.00 1,188.00

17:15 - 17:30 16:30 - 17:30 493.00 1,445.00

17:30 - 17:45 16:45 - 17:45 575.00 1,765.00

17:45 - 18:00 17:00 - 18:00 562.00 2,023.00

18:00 - 18:15 17:15 - 18:15 682.00 2,312.00

18:15 - 18:30 17:30 - 18:30 761.00 2,580.00

18:30 - 18:45 17:45 - 18:45 571.00 2,576.00

18:45 - 19:00 18:00 - 19:00 556.00 2,570.00

19:00 - 19:15 18:15 - 19:15 503.00 2,391.00

19:15 - 19:30 18:30 - 19:30 550.00 2,180.00

19:30 - 19:45 18:45 - 19:45 359.00 1,968.00

19:45 - 20:00 19:00 - 20:00 365.00 1,777.00

20:00- 20:15 19:15 - 20:15 295.00 1,569.00

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105

20:15 - 20:30 19:30 - 20:30 268.00 1,287.00

20:30 - 20:45 19:45 - 20:45 235.00 1,163.00

20:45 - 21:00 20:00 - 21:00 191.00 989.00

Fuente: Propia

Con la información que se relaciona en la tabla anterior se calcularon los siguientes

datos:

Tabla 21 Volumen máximo hora pico y FHP

DESCRIPCIÓN DATOS OBTENIDOS

Volumen vehículo / hora máximo 2580

Volumen vehículo / hora mínimo 854

Hora de mayor volumen 17:30 – 18:30

Hora de menor volumen 15:00 – 16:00

Factor Hora Pico 0.85

Fuente: Propia

De acuerdo a lo anterior y a los parámetros de diseño de una turboglorieta, la

capacidad que ocupa la intersección en su máximo volumen cumple con los

lineamientos de máxima capacidad para el diseño básico, así mismo el factor hora

pico obtenido indica que según el rango establecido no existen cargas puntuales en

los intervalos de cada 15 minutos por estar por encima de 0.25, como tampoco

representa una carga vehicular uniforme en dichos periodos por ser inferior a 1.0.

Con la información también se estimó la composición vehicular de la intersección en

general, con la que se pudo determinar el tipo de vehículo predominante siendo este

el de tipo liviano con un 49%, seguido de las motos con un 27%, C2 con 8%, buses

con 7%, >C2 con 5% y finalmente el de menor proporción las bicicletas con 4%, tal

como se muestra en la siguiente ilustración:

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106

Gráfica 2 Composición vehicular general

Fuente: Propia

Así mismo se anexa la tabla en su totalidad denominada “Intersección”, con la

información completa de los datos relacionados anteriormente.

8.3.5 CÁLCULO DE VOLUMENES MÁXIMOS POR MOVIMIENTO

De la misma forma se obtuvieron los volúmenes máximos y mínimos por movimiento

en la hora pico con el fin de estimar el factor hora pico en cada uno de ellos,

verificando que estuviera dentro del rango establecido para FHP, adicionalmente se

logró obtener por acceso la composición vehicular y el flujo vehicular.

49%

7%8%

5%

27%

4%

Composición vehicular general

LIVIANO BUS C2 >C2 MOTOS BICICLETAS

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107

8.3.5.1 ACCESO NORTE

Tabla 22 Volumen máximo y mínimo Acceso Norte

DESCRIPCIÓN DATOS OBTENIDOS

Volumen vehículo / hora máximo

1193

Volumen vehículo / hora mínimo

301

Factor Hora Pico 0.89

Fuente: Propia

Gráfica 3 Composición vehicular Acceso Norte

Fuente: Propia

Luego de consolidar los movimientos 1, 5, 9(1) y 10(1) se obtuvo la composición

vehicular del acceso norte según nomenclatura colombiana, obteniendo un análisis

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108

general con predominancia de vehículos tipo liviano, seguido de motos, buses, >C2,

C2 y por último bicicletas.

De otra parte en el comportamiento del flujo vehicular de la gráfica 4 se puede

observar que el mayor flujo vehicular se presentó en las horas comprendidas entre

6:00 – 8:00 y entre 17:30 y 18:30, que coincide con el inicio y fin de jornada laboral y

estudiantil, de igual modo es posible ver que el vehículo liviano tiene predominancia

en dicho acceso.

Gráfica 4 Flujo Vehicular Acceso Norte

Fuente: Propia

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109

8.3.5.2 ACCESO SUR

Tabla 23 Volumen máximo y mínimo Acceso Sur

DESCRIPCIÓN DATOS OBTENIDOS

Volumen vehículo / hora máximo

1193

Volumen vehículo / hora mínimo

301

Factor Hora Pico 0.89

Fuente: Propia

Gráfica 5 Composición vehicular Acceso Sur

Fuente: Propia

Luego de consolidar los movimientos 2, 6, 9(2) y 10(2) se obtuvo la composición

vehicular del acceso sur según nomenclatura colombiana, obteniendo un análisis

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110

general con predominancia de vehículos tipo liviano, seguido de motos, >C2, C2,

buses y por último bicicletas.

De otra parte en el comportamiento del flujo vehicular de la gráfica 6 se puede

observar que el mayor flujo vehicular se presentó en las horas comprendidas entre

6:00 – 8:00 y entre 17:30 y 19:00, que coincide con el inicio y fin de jornada laboral y

estudiantil, de igual modo es posible ver que el vehículo liviano tiene predominancia

en dicho acceso.

Gráfica 6 Flujo Vehicular Acceso Sur

Fuente: Propia

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111

8.3.5.3 ACCESO OESTE

Tabla 24 Volumen máximo y mínimo Acceso Oeste

DESCRIPCIÓN DATOS OBTENIDOS

Volumen vehículo / hora máximo

105

Volumen vehículo / hora mínimo

14

Factor Hora Pico 0.80

Fuente: Propia

Gráfica 7 Composición vehicular Acceso Oeste

Fuente: Propia

Luego de consolidar los movimientos 3, 7, 9(3) y 10(3) se obtuvo la composición

vehicular del acceso Oeste según nomenclatura colombiana, obteniendo un análisis

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112

general con predominancia de motos, seguido de livianos, >C2, C2, buses y por

último bicicletas.

De otra parte en el comportamiento del flujo vehicular de la gráfica 8 se puede

observar que el mayor flujo vehicular se presentó en las horas comprendidas entre

6:00 – 8:00 y entre 18:30 y 20:30, que coincide con el inicio y fin de jornada laboral y

estudiantil, de igual modo es posible ver que las motos tienen predominancia en dicho

acceso.

Gráfica 8 Flujo Vehicular Acceso Oeste

Fuente: Propia

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113

8.3.5.4 ACCESO ESTE

Tabla 25 Volumen máximo y mínimo Acceso Este

DESCRIPCIÓN DATOS OBTENIDOS

Volumen vehículo / hora máximo

292

Volumen vehículo / hora mínimo

80

Factor Hora Pico 0.52

Fuente: Propia

Gráfica 9 Composición vehicular Acceso Este

Fuente: Propia

Luego de consolidar los movimientos 4, 8, 9(4) y 10(4) se obtuvo la composición

vehicular del acceso Este según nomenclatura colombiana, obteniendo un análisis

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114

general con predominancia de vehículos tipo liviano, seguido de motos, C2, >C2,

buses y por último bicicletas.

De otra parte en el comportamiento del flujo vehicular de la gráfica 10 se puede

observar que el mayor flujo vehicular se presentó en las horas comprendidas entre

6:00 – 8:00 y entre 17:30 y 19:00, que coincide con el inicio y fin de jornada laboral y

estudiantil, de igual modo es posible ver que el vehículo liviano tiene predominancia

en dicho acceso.

Gráfica 10 Flujo Vehicular Acceso Este

Fuente: Propia

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115

8.3.6 COMPOSICIÓN VEHICULAR POR MOVIMIENTOS

8.3.6.1 MOVIMIENTO 1

En el sentido la Vega – Bogotá, se pudo evidenciar que la predominancia según

la composición vehicular estuvo demarcada por vehículos tipo liviano con un

49.81%. (Ver gráfica 10).

Gráfica 11 Composición vehicular movimiento 1

Fuente: Propia

8.3.6.2 MOVIMIENTO 2

En el sentido la Bogotá – Vega, se pudo evidenciar que la predominancia según

la composición vehicular de igual forma que el movimiento uno (1), estuvo

demarcada por vehículos tipo liviano con un 49.39%. (Ver gráfica 12).

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116

Gráfica 12 Composición vehicular movimiento 2

Fuente: Propia

8.3.6.3 MOVIMIENTO 3

En el sentido la Madrid- Subachoque, se pudo evidenciar que la predominancia

según la composición vehicular de igual forma que los movimientos anteriores,

estuvo demarcada por vehículos tipo liviano con un 34.65%, seguido de manera

importante por motos y C2 con un porcentaje del 22.05% respectivamente. (Ver

gráfica 13).

Gráfica 13 Composición vehicular movimiento 3

Fuente: Propia

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117

8.3.6.4 MOVIMIENTO 4

En el sentido la Subachoque - Madrid, se pudo evidenciar que la predominancia

según la composición vehicular de igual forma que los movimientos anteriores,

estuvo demarcada por vehículos tipo liviano con un 30.00%, aproximados a la

cantidad de motos con un 26.36% y C2 con un porcentaje del 24.55%. (Ver

gráfica 14)

Gráfica 14 Composición vehicular movimiento 4

Fuente: Propia

8.3.6.5 MOVIMIENTO 5

En el sentido la Vega - Subachoque, se pudo evidenciar que la predominancia

según la composición vehicular estuvo demarcada por vehículos tipo liviano con

un 65.97%. (Ver gráfica 15).

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118

Gráfica 15 Composición vehicular movimiento 5

Fuente: Propia

8.3.6.6 MOVIMIENTO 6

En el sentido la Bogotá - Madrid, se pudo evidenciar que la predominancia

según la composición vehicular estuvo demarcada por vehículos tipo C2 con un

36.84%, seguido de manera importante por los vehículos livianos con un

32.89%. (Ver gráfica 16).

Gráfica 16 Composición vehicular movimiento 6

Fuente: Propia

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119

8.3.6.7 MOVIMIENTO 7

En el sentido la Madrid – Vega, se pudo evidenciar que la predominancia según

la composición vehicular estuvo demarcada por vehículos tipo liviano con un

44.92%. (Ver gráfica 17).

Gráfica 17 Composición vehicular movimiento 7

Fuente: Propia

8.3.6.8 MOVIMIENTO 8

En el sentido la Subachoque – Bogotá, se pudo evidenciar que la predominancia

según la composición vehicular estuvo demarcada por vehículos tipo liviano con

un 42.64%. (Ver gráfica 18).

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120

Gráfica 18 Composición vehicular movimiento 8

Fuente: Propia

8.3.6.9 MOVIMIENTO 9 (1)

En el sentido la Vega - Madrid, se pudo evidenciar que estuvo demarcada por

motos con un 35.27%, con un porcentaje muy cercano de vehículos tipo liviano

con un 34.85%. (Ver gráfica 19).

Gráfica 19 Composición vehicular movimiento 9 (1)

Fuente: Propia

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121

8.3.6.10 MOVIMIENTO 9 (2)

En el sentido la Bogotá - Subachoque, se pudo evidenciar que la predominancia

según la composición vehicular estuvo demarcada por vehículos tipo liviano con

un 58.18%. (Ver gráfica 20).

Gráfica 20 Composición vehicular movimiento 9 (2)

Fuente: Propia

8.3.6.11 MOVIMIENTO 9 (3)

En el sentido la Madrid - Bogotá, se pudo evidenciar que la predominancia

según la composición vehicular estuvo demarcada por motos con un 52.17%.

(Ver gráfica 21).

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122

Gráfica 21 Composición vehicular movimiento 9 (3)

Fuente: Propia

8.3.6.12 MOVIMIENTO 9 (4)

En el sentido la Subachoque - Vega, se pudo evidenciar que la predominancia

según la composición vehicular estuvo demarcada por vehículos tipo liviano con

un 67.62%. (Ver gráfica 22).

Gráfica 22 Composición vehicular movimiento 9 (4)

Fuente: Propia

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123

8.3.6.13 MOVIMIENTO 10 (1)

En el sentido la Vega - Vega, se pudo evidenciar que la predominancia según

la composición vehicular de igual forma que los movimientos anteriores, estuvo

demarcada por motos con un 45.83%, y en la mitad de su proporción los

vehículos livianos con una participación del 20.31% y >C2 con un porcentaje del

19.79%. (Ver gráfica 23).

Gráfica 23 Composición vehicular movimiento 10 (1)

Fuente: Propia

8.3.6.14 MOVIMIENTO 10 (2)

En el sentido la Bogotá - Bogotá, se pudo evidenciar que la predominancia

según la composición vehicular, estuvo demarcada por >C2 con un 40.80%,

seguido de motos con un porcentaje del 37.00%. (Ver gráfica 24).

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124

Gráfica 24 Composición vehicular movimiento 10 (2)

Fuente: Propia

8.3.6.15 MOVIMIENTO 10 (3)

En el sentido la Madrid - Madrid, se pudo evidenciar que hubo porcentajes

iguales en composición vehicular respecto a los vehículos de tipo liviano y motos

con un porcentaje del 40.00% respectivamente. (Ver gráfica 25).

Gráfica 25 Composición vehicular movimiento 10 (3)

Fuente: Propia

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125

8.3.6.16 MOVIMIENTO 10 (4)

En el sentido la Subachoque - Subachoque, se pudo evidenciar que hubo

porcentajes iguales en composición vehicular respecto a los vehículos de tipo

liviano y motos con un porcentaje del 50.00% respectivamente. (Ver gráfica 26).

Gráfica 26 Composición vehicular movimiento 10 (4)

Fuente: Propia

8.3.7 VOLUMEN HORA PICO POR MOVIMIENTO

Se presenta la consolidación de los volúmenes hora pico, teniendo en cuenta que el

factor hora pico calculado se basó en la hora comprendida entre las 17:30 a 18:30,

en donde se presentó el mayor flujo vehicular durante el día, extrayendo la

información de los volúmenes en ese periodo de tiempo en cada uno de los

movimientos, obteniendo la siguiente información y análisis de los resultados:

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126

Gráfica 27 Volumen hora pico por movimiento

Fuente: Propia

De acuerdo a lo anterior se puede evidenciar que el movimiento dos (2) obtuvo para

el conteo el mayor volumen vehicular entre todos los movimientos descritos en la

nomenclatura, predominando los vehículos de tipo liviano y motos, así mismo se

puede contemplar que el pico presentado para dicho movimiento representa una

distribución direccional ya que el aforo se realizó en un día típico siendo este un

viernes, que por lo general aduce la salida de vehículos de la ciudad de Bogotá por

el inicio del fin de semana.

-

200.00

400.00

600.00

800.00

1,000.00

1,200.00

Veh

ícu

los

/ H

ora

Movimiento

VOLÚMEN HORA PICO POR MOVIMIENTO

BICICLETAS

MOTOS

>C2

C2

BUS

LIVIANO

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127

8.3.8 VOLÚMENES DE TRÁNSITO FUTURO

Con el fin de obtener el volumen del tránsito futuro, se aplicaron los conceptos

establecidos para el cálculo por medio del método aritmético, el cual establece que

puede ser obtenido a partir de una tasa o rata de crecimiento para el parque

automotor, dicha información se sustrajo del informe “Situación Automotriz 2018”

realizado por el banco BBVA, de acuerdo a las cifras de ventas de vehículos nuevos

y usados durante los últimos cinco (5) años adicionalmente con la proyección al año

2019.

Así mismo dicho método establece que para el cálculo del tránsito futuro es necesario

obtener o calcular el tránsito actual, dato que se obtuvo por medio del conteo manual

vehicular, calculando los volúmenes máximos en la hora pico, dichos datos se

relacionan nuevamente con el fin de estimar la capacidad para quince (15) años de

diseño.

Gráfica 28 Tasa de crecimiento parque automotor en la ciudad de Bogotá

Fuente: (Téllez, 2018) BBVA Research, Fenalco, ANDI58 Situación Automotriz 2018 59

59 (Téllez, 2018)

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128

Según la cifras publicadas en el informe realizado por el banco BBVA, se tomó en

cuenta la tasa de crecimiento para el año en curso, toda vez que dicho porcentaje

está basado en un estudio de compras reales para los años 2017 y 2018,

despreciando la proyección para el año 2019, ya que solamente es un estimado que

no tiene en cuenta información de ventas reales.

A continuación se relaciona el cálculo del tránsito futuro por el método aritmético:

8.3.8.1 TRÁNSITO FUTURO POR MÉTODO ARITMÉTICO

TF = TA (1 + ni)

DONDE:

TF TRÁNSITO FUTURO

TA TRÁNSITO ACTUAL

n NÚMERO DE AÑOS

i TASA O RATA DE CRECIMIENTO

DATOS:

TA 21751 vehículos mixtos / día / todos los

sentidos

n 15 años

i 0.023 %

CÁLCULOS:

TF 29255.095 vehículos mixtos / día / todos los

sentidos

El tránsito futuro obtenido fue de 29255.095 vehículos/mixtos/día/todos los sentidos

y según estimación de los autores, para este tránsito el volumen máximo en la hora

pico aproximado es del 11.86% sobre el total del TF, lo que arroja un valor de 3469.65

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129

vehículos, cumpliendo con la capacidad máxima de 3500 vehículos/hora que tiene

una turboglorieta tipo ovoide.

8.4 NIVEL DE SERVICIO ACTUAL

De acuerdo a la tabla 1 VELOCIDADES EN Km/h QUE DETERMINAN LOS NIVELES

DE SERVICIO POR TIPO DE TERRENO (Vc), del Manual de capacidad y niveles de

servicio, la intersección o la zona de estudio se encuentra clasificada en el nivel de

servicio E, toda vez que la velocidad máxima permitida en este corredor vial es de 50

km/h 3 kilómetros antes del ingreso a la intersección y según la clasificación para el

nivel de servicio E las velocidades oscilan entre 42 y 52 km/h para un tipo de vía

plana.

8.5 DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA (Dp)

De acuerdo a las características propias de la vía existente, su rasante se

encuentra en un nivel con pendiente de cero grados y pavimentada,

adicionalmente según trazado existente la velocidad máxima permitida se

encuentra establecida en 30 km/h justo en el punto donde el conductor puede

observar la señalización de ingreso a la intersección o glorieta existente, que para

este caso aplica como su próximo obstáculo, en este sentido y de acuerdo a la

tabla 7 las distancias para dicha velocidad son las siguientes:

Tabla 26 Distancia de visibilidad de parada (Dp) para el diseño de la turboglorieta.

VELOCIDAD ESPECÍFICA Ve

DISTANCIA PERCEPCIÓN -

REACCIÓN

DISTANCIA DURANTE EL FRENADO A

NIVEL

DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA

(Km/h) (m) (m) CALCULADA (m) REDONDEADA

(M)

30 20.9 10.3 31.2 35

Fuente: Propia

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130

8.6 DISEÑO DE TURBOGLORIETA

8.6.1 CARACTERIZACIÓN

De acuerdo al análisis de la caracterización de la intersección de estudio según lo

establecido en el Manual de Diseño Geométrico de Carreteras del INVIAS, el punto

de control cuenta con cuatro ramales de entrada, uno de los flujos representa una vía

primaria con dos carriles de entrada y el otro a una vía secundaria con un solo carril

de entrada.

Según la clasificación del profesor Lambertus en su manual de diseño de

Turboglorietas y de acuerdo al estudio de tránsito realizado el tipo de Turboglorieta

seleccionada fue de tipo ovoide, toda vez que el tránsito futuro no superó la capacidad

de 3500 veh/hora en la hora pico según información relacionada en la tabla 12,

además las características físicas de los ramales coinciden con este tipo de

turboglorieta ya que sus ramales de entrada principales cuentan con dos carriles

mientras que los secundarios cuentan con solo uno, cumpliendo con los parámetros

establecidos para la aplicación de este modelo.

8.6.2 VEHICULO DE DISEÑO SELECCIONADO

Basados en la clasificación dada por el Ministerio de Transporte según resolución

4100 del 28 de Diciembre de 2004, la selección se realizó tomando los vehículos que

generaran las condiciones más críticas para el diseño de la turboglorieta de acuerdo

al estudio de tránsito para cada ramal de entrada.

Según la nomenclatura del Manual de Diseño Geométrico de Carreteras del Instituto

Nacional de Vías la categoría de los vehículos de diseño electos fueron: el 3S2

(tractocamión de tres (3) ejes con semirremolque de dos (2) ejes) para los ramales

pertenecientes a la vía principal, Bus grande para la vía que entra desde Subachoque

- Cundinamarca y el camión categoría 3 (camión de 3 ejes dobletroque) para la vía

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131

que entra desde Madrid – Cundinamarca. Dichos vehículos generan un ancho de

barrido mayor a los demás vehículos establecidos, garantizando un diseño adecuado

y conforme a los espacios máximos que puede tener la intersección giratoria en una

vía primaria y secundaria.

Las Dimensiones y trayectoria de giro para los vehículos seleccionados son las

mostradas en la ilustración 8, 10 y 11 del presente documento.

8.6.3 DISEÑO MANUAL DEL TURBO BLOQUE

Una vez establecido el tipo de Turboglorieta a implementar se procedió a realizar la

elección de las dimensiones del Turbo bloque (ver ilustración 42) que se ajustaran a

los espacios dados por la topografía existente, que para el caso las más adecuadas

eran las del tipo “Medium” definidas en la tabla 13, así mismo fue de suma importancia

establecer el vehículo crítico o vehículo de diseño según estudio de tránsito, que por

sus características propias como anchos de barrido, ancho total y longitud total

conllevaron a la elección del diseño turbo bloque.

Para este caso el tipo de Turbo bloque estuvo definido por las siguientes

dimensiones:

Tabla 27 Elementos del Turbo bloque de diseño

ELEMENTO DIMENSIÓN (m)

R1 14.95

R2 20.00

R3 20.30

R4 25.25

L1 5.11

L2 4.95

∆u 4.95

∆v 5.15

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132

Fuente: Propia

Ilustración 42 Diseño definitivo del Turbo bloque

Fuente: Propia

8.6.3.1 ISLA CENTRAL

De acuerdo a los parámetros establecidos dentro del manual de diseño de

Turboglorietas relacionados en la tabla 13 y a las dimensiones dadas por la

topografía existente se realizó el diseño del turbo bloque resaltando elementos

tales como la isleta central con delantal remontable, carril interno, divisor

direccional remontable y carril externo, combinando los radios recomendados por

el profesor Lambertus Fotuijn en su manual, tomando los parámetros

recomendados para el diseño holandés, Esloveco y Sueco que adaptan las

condiciones geométricas del diseño en intersecciones colombianas.

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133

Se realizan las recomendaciones del material en el que deben ir los elementos

mencionados para el turbo bloque según criterios de los autores:

Tabla 28 Materiales recomendados para elementos en turboglorieta

ELEMENTO MATERIAL

ISLA CENTRAL – NO TRANSITABLE Césped a nivel del sardinel

SARDINEL DE ISLA CENTRAL Concreto h=15 cm e=12 cm

DELANTAL REMONTABLE Concreto estampado

CARRIL INTERNO Pavimento flexible (Existente)

DIVISOR DIRECCIONAL REMONTABLE Bordillos

CARRIL EXTERNO Pavimento flexible (Existente)

Fuente: Propia

En la ilustración 43 se muestran cada uno de los elementos que conforman el

turbo bloque diseñado, con el fin de que se puedan identificar fácilmente en el

diseño definitivo realizado por los autores:

Ilustración 43 Isla central del Turbo bloque

Fuente: Propia

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134

8.6.3.1 INICIO REMONTABLE DE DIVISOR DIRECCIONAL

De acuerdo a los parámetros para el diseño del turbo bloque, se establecieron

anteriormente las medidas para los radios R2 y R3, la diferencia entre ambos

marca el ancho del divisor direccional elevado o remontable.

Cuando los vehículos ingresan a la turboglorieta es necesario realizar el diseño

de inicio del divisor direccional, ya que este tiene como función principal tener en

cuenta el ancho de barrido del vehículo de diseño para una condición crítica al

momento de ingresar al carril interno de la turboglorieta.

Se adoptan las recomendaciones del manual de diseño de turboglorietas, para el

inicio del divisor direccional, tomando las directrices holandeses y eslovenas,

adaptando dicho elemento a una longitud de 4 m y con ancho de 1 m al inicio del

bordillo remontable, que servirá de separador físico entre carriles en el diseño

implementado.

Ilustración 44 Diseño de inicio de divisor direccional remontable

Fuente: Propia

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135

8.6.4 DISEÑO 2D EN SOFTWARE TORUS

Como segundo parámetro contemplado en el presente documento, el diseño del

turbo bloque se realizó en el software recomendado por los autores (TORUS 05.1

EDUCATIONAL), obtenido mediante el siguiente licenciamiento estudiantil con

propósitos de desarrollo de la investigación:

Tabla 29 Licenciamiento TORUS 05.1

TORUS 05.1 EDUCATIONAL SINGLE USER LICENSE

Número de licencia 55463

Tipo de licencia Autónoma

Clave del CD 9A5E-GXSZ-7YQA-72EB-QN9G

Expiración de MAP 01/31/2019

Fuente: Propia

Una vez instalado el software, validado su licenciamiento y establecido todo el estudio

de tránsito junto al levantamiento topográfico, se procedió al diseño del turbo bloque

iniciando el programa, el cual es un complemento del aplicativo AutoCad según la

versión instalada en el equipo donde se vaya a desarrollar el diseño. En la siguiente

imagen se muestra la pantalla de inicio, indicando la pestaña de navegación de

TORUS con sus herramientas para el diseño del turbo bloque:

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136

Ilustración 45 TORUS – herramientas de diseño

Fuente: TORUS 05.1 EDUCATIONAL60

El diseño se inicia configurando las unidades del proyecto para lo cual se recurre al

icono de “Program Settings” ubicado en la parte superior izquierda. Seguido en la

ventana que parece en “Select Category” y en la opción “general” se dota de las

propiedades deseadas, para este caso puntual se configuró al sistema internacional.

Ilustración 46 Ajustes del Programa

Fuente: TORUS 05.1 EDUCATIONAL61

60 (Transoft Solutions Inc. ) 61 (Transoft Solutions Inc. )

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137

Seguido de lo anterior se procedió a incorporar el plano topográfico elaborado en

Autocad y se trazó en el centro de la intersección dos líneas cruzadas que

representaron el eje de la vía primaria (Autopista Medellín) y secundaria (Vía

Subachoque), con el fin de que el programa pudiera detectar los 4 ramales existentes,

tal como se muestra en la siguiente ilustración:

Ilustración 47 Trazado de ejes en levantamiento topográfico

Fuente: Propia

Una vez trazados los ejes se procedió a la generación del turbo bloque mediante el

uso de la herramienta “Roundabout Wizard” (Asistente de instalación de Glorietas)

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138

ubicado en el panel “Generate” de TORUS tal como se muestra en la siguiente

ilustración:

Ilustración 48 Herramienta Roundabout Wizard

Fuente: TORUS 05.1 EDUCATIONAL62

Entre las opciones que proporciona la herramienta “Roundabout Wizard” se

encuentra la de elegir el tipo de dispositivo de control, esto se realiza en el panel de

“Roundabout Type”, en donde para este proyecto en particular se eligió “Vehicle

Envelopes Design Method”, dando click en la opción “Turbo Roundabout”. Seguido

de lo anterior se proporcionó la información de la cantidad de ramales presentes en

la intersección con la opción “General Configuration” ingresando su totalidad en la

62 (Transoft Solutions Inc. )

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139

casilla desplegable “legs”, que para este caso en particular se trataba de cuatro

ramales convergiendo a la glorieta existente, una vez culminado este proceso

seleccionar “Next”.

Ilustración 4930 Selección de ramales

Fuente: TORUS 05.1 EDUCATIONAL63

En la ilustración 49 se muestra la ventana de opciones “Select Legs”, donde se

seleccionó el par de ejes trazados anteriormente descritos sobre el plano topográfico,

con el fin de que el software detecte automáticamente los 4 ramales de la

intersección. Una vez culminado este proceso seleccionar “Next”, devolviendo un

turbo bloque instaurado en el eje de la intersección, el cual debe ser actualizado de

acuerdo al tipo de turboglorieta seleccionada tras el estudio de tránsito, esto se

realiza mediante la siguiente ventana de opciones:

63 (Transoft Solutions Inc. )

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140

Ilustración 50 Tipos de plantillas Turboglorietas

Fuente: TORUS 05.1 EDUCATIONAL64

En la ilustración 50 se muestra la ventana “Roundabout Template” donde se puede

elegir el tipo de plantilla de turboglorietas disponibles, que para el presente caso de

estudio se eligió una tipo “Egg” (Ovoide), que responde al cálculo de la capacidad

respecto al volumen máximo en una hora pico resultado del estudio de tránsito

realizado en la glorieta existente.

Una vez culminado este proceso y tras seleccionar “Next, se dio inicio a la ventana

“Orientation” donde fue posible conseguir la orientación de la turboglorieta teniendo

en cuenta el acceso donde el flujo era principal, esto se debe realizar acorde a las

condiciones existentes de la intersección; dicha ventana da la posibilidad de

64 (Transoft Solutions Inc. )

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141

desplegar un listado de opciones donde se debe elegir el tipo de turboglorieta

dependiendo la cantidad de accesos y forma del delantal remontable según criterio

del diseñador, para conformar el turbo bloque definitivo.

Dicho listado muestra los turbo bloques predefinidos por el software, encontrando

que no cuenta con la totalidad de tipologías establecidas en la tabla 13 para

intersecciones con dos ejes comprendidas dentro del manual de diseño geométrico

de turboglorietas. Debido a lo anterior se tomó la decisión de realizar el diseño del

turbo bloque bajo la única condición aproximada disponible en dos ejes, para lo cual

la opción fue “V&W 2009 2 Axes 12m”.

Ilustración 51 Orientación del Turbo bloque

Fuente: TORUS 05.1 EDUCATIONAL65

65 (Transoft Solutions Inc. )

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142

En la ilustración 51 se muestra la opción elegida para el diseño del turbo bloque

para finalmente rotarlo mediante las opciones mostradas en la ilustración 52 y así

conseguir que coincida con el patrón de flujo de tráfico.

Ilustración 52 Ventana “Orientación”

Fuente: TORUS 05.1 EDUCATIONAL66

Finalmente el software TORUS modela el turbo bloque acorde a las

características que se han ingresado anteriormente, cumpliendo con los

parámetros establecidos en la AASHTO y representa la tipología regular que

establece la tabla 13 del manual de diseño de turboglorietas (Ver ilustración 53).

66 (Transoft Solutions Inc. )

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143

Ilustración 53 Turbo bloque definitivo

Fuente: TORUS 05.1 EDUCATIONAL67

8.6.5 ANÁLISIS DE MODELOS

Una vez consideradas las dimensiones de manera aproximada de las trayectorias de

barrido del vehículo de diseño (3S2) establecidas en el Manual de Diseño Geométrico

de Carreteras del Instituto Nacional de Vías (INVIAS), y tras realizar la superposición

del modelo manual contra el modelo en 2D TORUS (ver ilustración 54), se logró

identificar que el ancho del carril exterior es insuficiente para ambos modelos, por lo

que se procedió a realizar adaptaciones para el definir un bosquejo que permitiera

realizar el análisis de barrido del vehículo de diseño en la intersección, con el que

más adelante se presenta el diseño definitivo que responde a las condiciones tanto

topográficas como de maniobrabilidad de los vehículos.

67 (Transoft Solutions Inc. )

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144

Ilustración 54 Superposición de modelo manual y TORUS

Fuente: Propia

Donde:

Tabla 31 Convenciones superposición turbo bloques

DISEÑO CAPA

TURBO BLOQUE MANUAL ROJO

TURBO BLOQUE TORUS 2D AZUL

Fuente: Propia

Una vez elaborada la superposición de los modelos, se analizó que ambos modelos

no superaron las condiciones de espacio máximo dados por la topografía de la

glorieta existente ya que esta fue la base de adecuación del nuevo diseño, así mismo

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145

se evidenció que la turboglorieta de tamaño regular generada por TORUS al tener

una isleta central con un desfase de aproximadamente 2 metros respecto a la de

tamaño Medium obtenida de manera manual, permitió determinar que dicha

diferencia podría ser adaptada en un delantal remontable en el carril exterior con el

que podía garantizar las trayectorias de barrido generadas por el vehículo de diseño

crítico, por lo tanto se procedió a adoptar las dimensiones del R1, R2, R3 y R4 de la

turboglorieta tipo ovoide tamaño “Regular” dadas por TORUS, y se combinó con el

R4 de la turboglorieta tipo ovoide tamaño “Medium” permitiendo sugerir por parte de

los autores un radio adicional denominado R5 y así usarlo como delantales

remontables en carril exterior.

A continuación en la ilustración 55 se presenta la consolidación de los dos modelos

con las medidas de los radios definitivos y elementos que conforman el bosquejo con

el que se realizó el análisis de barrido y posterior diseño final.

Ilustración 55 Elementos de Turbo bloque consolidado

Fuente: Propia

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146

8.6.6 ANÁLISIS DE BARRIDO

Tras haber obtenido el bosquejo final con respecto al consolidado del modelo manual

contra el obtenido mediante TORUS, se procede a realizar el análisis de barrido en

cada uno de los movimientos el cual fue facilitado mediante la implementación del

aplicativo AutoTURN, software recomendado por los autores (AutoTURN Pro 10.2

EDUCATIONAL), obtenido mediante el siguiente licenciamiento estudiantil con

propósitos de desarrollo de la investigación:

Tabla 32 Licenciamiento AutoTURN Pro 10.2

TORUS 05.1 EDUCATIONAL SINGLE USER LICENSE

Número de licencia 55462

Tipo de licencia Autónoma

Clave del CD 9ATD-UGB4-SUDZ-D5U6-BQ9A

Expiración de MAP 01/31/2019

Fuente: Propia

Una vez instalado el software, validado su licenciamiento y establecidos los vehículos

de diseño según estudio de tránsito junto a la superposición de los turbo bloques, se

procedió a la simulación de las trayectorias de barrido para definir el diseño de la

turboglorieta final. Para lo anterior es necesario iniciar el programa, el cual es un

complemento del aplicativo AutoCad según la versión instalada en el equipo donde

se vaya a desarrollar la simulación.

En la siguiente imagen se muestra la pantalla de inicio, indicando la pestaña de

navegación de AutoTURN Pro 10.2 con las herramientas para la simulación de la

trayectoria de barrido en el turbo bloque:

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147

Ilustración 56 AutoTURN Pro – herramientas de diseño

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 EDUCATIONAL 68

Para poder realizar la simulación se inició configurando las unidades del proyecto

para lo cual se recurrió al icono de “Program Settings” ubicado en la parte superior

izquierda. Seguido en la ventana “Select Category” y en la opción “general” se dotó

de las propiedades requeridas, para este caso puntual se configuró al sistema

internacional.

Ilustración 57 Ajustes del Programa

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 EDUCATIONAL 69

68 (Transoft Solutions Inc. ) 69 (Transoft Solutions Inc. )

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148

Seguido de lo anterior se procedió a incorporar el bosquejo resultado de la

superposición antes elaborada en Autocad y se configuraron los vehículos de diseño

electos según estudio de tránsito de acuerdo a la normativa vigente aplicable en

Colombia (AASTHO) y parámetros del manual de diseño geométrico de carreteras

del Instituto Nacional de Vías (INVIAS); dichos criterios se encuentra incorporados en

el software y su selección se hizo de la siguiente manera:

Ilustración 58 Selección del vehículo de diseño

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 EDUCATIONAL 70

70 (Transoft Solutions Inc. )

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149

En el panel “configure” demarcado en la ilustración 58 con el círculo rojo, se

seleccionó la opción “vehicles” la cual abrió una ventana llamada “Select current

vehicle” y en el menú “Group vehicles by” se escogió la opción que más convenía

según el filtro que se deseó aplicar, siendo “country” la opción para el presente

estudio debido a que el aplicativo maneja la normativa de los vehículos de buena

parte del mundo y el interés de este proyecto se enfoca para Colombia.

Para el caso de Colombia desplegó el listado de los vehículos oficialmente

patentados para el diseño de vías en el país, de acuerdo a la normativa vigente que

se muestra en la ilustración 60, información que fue posible de constatar por medio

del icono “i” de la ilustración 59.

Ilustración 59 Icono para extracción de normatividad para vehículo de diseño

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 EDUCATIONAL 71

71 (Transoft Solutions Inc. )

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150

Ilustración 60 Información de normativa para vehículo de diseño

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 EDUCATIONAL 72

Para este caso en particular los vehículos a utilizar en la simulación de la trayectoria

de barrido fueron los siguientes:

Tabla 33 Vehículos de diseño elegidos

NOMBRE VEHÍCULO ILUSTRACIÓN

BUS GRANDE

72 (Transoft Solutions Inc. )

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151

CAMIÓN CATEGORÍA 3

CAMIÓN 3S2

Fuente: Propia

Luego de establecer el vehículo de diseño para la simulación de barrido, se

aplicaron las condiciones dando click en el botón “ok” y se procedió a insertar el

vehículo dentro del bosquejo anteriormente obtenido accediendo a la opción “2D

Arc Path” contenido en el panel “2D Smarth Paths”, ver ilustración 61.

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152

Ilustración 61 Inserción del vehículo de diseño

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 EDUCATIONAL 73

Luego del anterior proceso en la ventana “SmartPath Tools” se seleccionó el

botón con la flecha negra, el cual permitió alinear el vehículo a la geometría

establecida en el bosquejo, siendo necesario seleccionar una polilínea que se

encontraba alineada con el eje de la vía donde se pretendió simular la trayectoria

de barrido. Una vez seleccionado se desplazó el cursor en la dirección en la que

se pretendió que el vehículo realizara la maniobra.

73 (Transoft Solutions Inc. )

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153

Ilustración 62 Direccionamiento del vehículo para barrido

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 EDUCATIONAL 74

Al efectuar la anterior acción automáticamente el software incorporó al modelo el

vehículo seleccionado con el que se realizó la maniobra que se deseaba evaluar

que para este caso en particular fue el barrido dentro del bosquejo del turbo

bloque.

Se posicionó el vehículo de tal forma que su ubicación representó el inicio de la

trayectoria y se direccionó manualmente de acuerdo a criterio propio, respecto a

la velocidad inicial y su trayectoria, lo anterior quiere decir que se deben simular

las trayectorias de la manera en que se indica dentro del presente documento en

el numeral 7.5.6.

En la ilustración 63 se muestra el panel de configuración con el que se realizó la

simulación completa para la trayectoria de barrido del vehículo de diseño

seleccionado, adecuando velocidad según las necesidades presentadas y

geometría de la vía a evaluar:

74 (Transoft Solutions Inc. )

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154

Ilustración 63 Panel de configuración de trayectoria

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 EDUCATIONAL 75

A continuación y tras haber efectuado el anterior procedimiento para cada uno de los

movimientos, se presentan cada uno de éstos los cuales fueron evaluados y se

presentan posteriormente, con ellos se estimó la base para definir los elementos

definitivos en el diseño final:

75 (Transoft Solutions Inc. )

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155

8.6.6.1 MOVIMIENTO 1

Ilustración 64 Trayectoria de barrido Camión 3S2

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 76

8.6.6.2 MOVIMIENTO 2

Ilustración 65 Trayectoria de barrido Camión 3S2

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 77

76 (Transoft Solutions Inc. ) 77 (Transoft Solutions Inc. )

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156

8.6.6.3 MOVIMIENTO 3

Ilustración 66 Trayectoria de barrido Camión categoría 3

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 78

8.6.6.4 MOVIMIENTO 4

Ilustración 67 Trayectoria de barrido Bus grande

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 79

78 (Transoft Solutions Inc. ) 79 (Transoft Solutions Inc. )

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157

8.6.6.5 MOVIMIENTO 5

Ilustración 68 Trayectoria de barrido Camión 3S2

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 80

8.6.6.6 MOVIMIENTO 6

Ilustración 69 Trayectoria de barrido Camión 3S2

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 81

80 (Transoft Solutions Inc. ) 81 (Transoft Solutions Inc. )

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158

8.6.6.7 MOVIMIENTO 7

Ilustración 70 Trayectoria de barrido Camión categoría 3

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 82

8.6.6.8 MOVIMIENTO 8

Ilustración 71 Trayectoria de barrido Bus grande

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 83

82 (Transoft Solutions Inc. ) 83 (Transoft Solutions Inc. )

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159

8.6.6.9 MOVIMIENTO 9 (1)

Ilustración 72 Trayectoria de barrido Camión 3S2

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 84

8.6.6.10 MOVIMIENTO 9 (2)

Ilustración 73 Trayectoria de barrido Camión 3S2

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 85

84 (Transoft Solutions Inc. ) 85 (Transoft Solutions Inc. )

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160

8.6.6.11 MOVIMIENTO 9 (3)

Ilustración 74 Trayectoria de barrido Camión categoría 3

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 86

8.6.6.12 MOVIMIENTO 9 (4)

Ilustración 75 Trayectoria de barrido Bus grande

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 87

86 (Transoft Solutions Inc. ) 87 (Transoft Solutions Inc. )

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161

8.6.6.13 MOVIMIENTO 10 (1)

Ilustración 76 Trayectoria de barrido Camión 3S2

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 88

8.6.6.14 MOVIMIENTO 10 (2)

Ilustración 77 Trayectoria de barrido Camión 3S2

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 89

88 (Transoft Solutions Inc. ) 89 (Transoft Solutions Inc. )

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162

8.6.6.15 MOVIMIENTO 10 (3)

Ilustración 78 Trayectoria de barrido Camión categoría 3

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 90

8.6.6.16 MOVIMIENTO 10 (4)

Ilustración 79 Trayectoria de barrido Bus grande

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 91

90 (Transoft Solutions Inc. ) 91 (Transoft Solutions Inc. )

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163

Luego de los análisis para cada una de las trayectorias en los movimientos de la

intersección, se logró identificar las zonas invadidas por los vehículos de diseño

reconocidos en el estudio de tránsito para cada uno de los ramales de entrada,

con base en esta información recopilada fue posible establecer los puntos donde

se debía adecuar los anchos del carril para el radio R5, propuesto por los autores

como parte del nuevo diseño a implantar, con el fin de que fueran dispuestos

como delantales remontables exteriores otorgando maniobrabilidad en el carril

exterior en las condiciones más críticas, adicionalmente garantizando que el

diseño establezca los parámetros más óptimos respecto a funcionalidad y

seguridad para los usuarios, apoyados del aprovechamiento máximo del espacio

disponible según levantamiento topográfico.

Las trayectorias permitieron además establecer los puntos de conflicto generados

en el turbo bloque, puesto que la simulación en AutoTURN Pro 10.2 demarcó las

intersecciones de los barridos con elementos propios de la turboglorieta tales

como divisores direccionales, bordillos y el delantal remontable exterior

(propuesto por los autores); con la identificación de dichos conflictos se definen

nuevas pautas para el diseño definitivo que se explican más adelante con mayor

detalle

8.6.7 ISLETAS

Acorde a lo descrito en el numeral 7.4.1.2.1 se consideró el diseño de una isleta

separadora sobre el eje de la vía de orden secundario toda vez que en sus ramales

de entrada y salida los carriles no poseían separación física y de acuerdo al manual

de diseño geométrico de carreteras del INVIAS, este tipo de isletas debe ser

implementada para este caso en particular, teniendo en cuenta la longitud mínima de

treinta metros aplicados a las condiciones topográficas y considerando además los

espacios de los carriles en sus accesos. Ver ilustración 80

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164

Ilustración 80 Proyección de isleta separadora

Fuente: Propia

8.6.8 ANÁLISIS DE VELOCIDADES

Con el diseño definitivo de la turboglorieta, se realizó el análisis de velocidades por

medio del método establecido en el numeral 7.5.7, mediante la implementación del

software AutoTURN Pro que generó el barrido y reporte de la velocidad máxima

alcanzada por el vehículo liviano en la trayectoria más recta de la intersección, los

reportes generados se muestran a continuación:

Tabla 34 Análisis de velocidades en turboglorieta

SENTIDO VEL. ENTRADA

Km/h VEL. EN GIRO

Km/h VEL. SALIDA

Km/h

Bogotá - Vega 30 23.4 30

Vega - Bogotá 30 26.3 30

Fuente: Propia

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165

Ilustración 81 Análisis de velocidad Bogotá - Vega en carril más rápido

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 92

Ilustración 82 Análisis de velocidad Bogotá - Vega en carril más rápido

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 93

92 (Transoft Solutions Inc. ) 93 (Transoft Solutions Inc. )

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166

Gráfica 29 Reporte de Velocidad y Aceleración

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 94

94 (Transoft Solutions Inc. )

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167

El reporte de la simulación genera los siguientes datos:

Tabla 35 Reporte de aceleración y desaceleración

Reporte AutoTURN Pro 10.2

MDGC – MT 2008 (CO) Vehículo liviano

Acceleration 0.67 m/s2

Deceleration -3.40 m/s2

Superelevation 0.00

Lateral Friction Simulation

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 95

8.6.9 CONSOLIDADO DE DISEÑO

Tras efectuar el análisis de barrido con los vehículos de diseño mediante el aplicativo

AutoTURN PRO, se logró estimar las trayectorias que sobrepasaron las dimensiones

en una proporción aproximada de 2 metros, referenciados a partir del radio exterior

R4 estimado en el bosquejo del turbo bloque.

Este análisis permitió además definir un criterio adicional para su diseño,

contemplando el área comprendida entre el radio R4 y R5, cubriendo dichas

trayectorias que sobresalen. Lo anterior permitió elaborar un diseño que se ajustara

a tal situación, definiendo dicha área adicional como un “delantal remontable exterior”

que permita cubrir las trayectorias requeridas por los vehículos pesados con las que

se garantice que la geometría que representa una turboglorieta se mantenga, puesto

que ésta define los parámetros intuitivos para que todos los vehículos hagan uso

adecuado de sus carriles y direccionamiento.

Lo anterior garantiza que los usuarios no excedan los límites máximos de velocidad

en el ingreso, toda vez que un carril con un ancho generoso produce un efecto en el

95 (Transoft Solutions Inc. )

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168

usuario que conlleva a mayores velocidades, reduciendo los parámetros referentes a

seguridad vial y direccionamiento en los carriles de giro propios de diseño.

Establecido el delantal remontable se procedió a empalmar los 4 ramales existentes

definidos en la topografía con los generados en el turbo bloque sin alterar los radios

de giro y de entrada del diseño.

Una vez definida la geometría en su totalidad se procedió a establecer los materiales

para cada uno de los elementos dentro de la turboglorieta teniendo en cuenta que

cada uno de ellos juega un papel importante respecto a funcionalidad y uso.

Tabla 36 Dimensiones de elementos de la turboglorieta.

ELEMENTO MATERIAL DIMENSIONES

Isleta tipo gota Bordillos en concreto y césped

Longitud arco exterior: 22.70 m Área: 182.3 m2

Delantales remontables Concreto estampado

Longitud arco exterior: 40 m Ancho útil: 5 m Área: 277 m2

Carril giratorio Pavimento flexible

CARRIL INTERNO Ancho útil: 5 m Longitud arco exterior: 52.50 m CARRIL EXTERNO Ancho útil: 4.85 m Longitud arco exterior: 71.60 m

Inicio de divisor direccional

Concreto estampado

Largo: 4 metros Ancho: 1 metro

Divisor direccional Bordillos reductores

Ancho: 30 cm Longitud: 23.20 m

Isleta separadora Bordillos en concreto y césped

Longitud: 30 m Radio de gota: 1 m

Demarcación Pintura de demarcación para tráfico

Ancho: 0.12m Longitud: A lo largo de la vía separada a 0.05 m del borde y elementos.

Fuente: Propia

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169

En la ilustración 83 se presenta el diseño definitivo involucrando cada uno de los

elementos dimensionados, con su respectiva señalización y elementos propios de la

topografía existente ajustados dentro del modelo. El diseño se muestra con mayor

detalle dentro del anexo de planos que hacen parte del presente estudio.

Ilustración 83 Diseño final turboglorieta

Fuente: Propia

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170

8.7 PRESUPUESTO

Tabla 37 Presupuesto Implantación De Turboglorieta En Intersección Glorieta Puente Piedra (Madrid - Cundinamarca)

No. DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD VALOR

UNITARIO VALOR TOTAL

1 PRELIMINARES $ 9,992,380.00

1.1 Localización y replanteo m2 295.80 $ 9,850.00 $ 2,913,630.00

1.2 Cerca en tela verde altura 2.1 ml 350.00 $20,225.00 $ 7,078,750.00

2 DEMOLICIONES, EXCAVACIONES Y RETIRO

$ 129,047,287.24

2.1

Demolición sardineles de altura < 25 cm , cargue y retiro

ml 237.25 $ 12,886.60 $ 3,057,345.85

2.2 Retiro de avisos y señales Un 5.00 $ 39,147.40 $ 195,737.00

2.3 Retiro de baranda metálica m 22.67 $ 27,164.00 $ 615,807.88

2.4

Demolición de pavimento flexible h ≤ 0.30 m. Incluye cargue y retiro de sobrantes

m3 163.27 $ 88,194.72 $ 14,399,842.98

2.5

Excavación en material común de la explanación

m3 510.71 $ 134,289.00 $ 68,582,198.03

2.6

Conformacion y compactacion de la sub rasante

m2 295.80 $ 8,230.00 $ 2,434,434.00

2.7

Cargue, Retiro y disposición final del material sobrante de excavación y demolición

m3 393.96 $ 61,014.42 $ 24,037,301.92

2.8

Relleno con material seleccionado tipo zahorra compactado. Según especificación.

m3 238.86 $ 65,831.95 $ 15,724,619.58

3 ESPACIO PUBLICO $ 9,321,886.00

3.1 Bordillo en concreto de 3000 PSI A10 Ml 146.56 $ 28,000.00 $ 4,103,680.00

3.2 Concreto de 3000 psi m3 12.00 $ 345,278.00 $ 4,143,336.00

3.3

Césped natural para isleta central y separadoras

m2 238.86 $ 4,500.00 $ 1,074,870.00

4 SEÑALIZACION Y DEMARCACION VIAL $ 86,554,482.16

4.1

Suministro e instalación de señal reglamentaria tipo SR-01 (Grado Ingeniería)

Un 2.00 $ 314,810.39 $ 629,620.78

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171

4.2

Suministro e instalación de señal reglamentaria tipo SR-02 (Grado Ingeniería)

Un 1.00 $ 314,811.39 $ 314,811.39

4.3

Suministro y aplican de Pintura para tráfico soluble en agua Blanca Línea discontinua. Incluye imprimación.

Ml 167.00 $ 3,850.50 $ 643,033.50

4.4

Suministro y aplican de Pintura para tráfico soluble en agua Blanca Línea continua. Incluye imprimación.

Ml 618.98 $ 3,850.50 $ 2,383,382.49

4.5

Pintura de flechas de piso y ceda el paso Incluye imprimación.

Un 12.00 $ 47,537.00 $ 570,444.00

4.6 Bordillo o tope de rueda plástico Un 106.00 $ 21,000.00 $ 2,226,000.00

4.7 Concreto estampado m3 162.83 $ 490,000.00 $ 79,787,190.00

5 PAVIMENTO $ 40,618,560.87

5.1

Geotextil para separación de suelo de subrasante y capas granulares

m2 295.80 $ 5,539.00 $ 1,638,436.20

5.2

Rajon para mejoramiento de la subrasante

m3 88.74 $ 75,868.00 $ 6,732,526.32

5.3 Subbase granular m3 44.37 $ 134,289.00 $ 5,958,402.93

5.4 Base granular m3 44.37 $ 146,869.00 $ 6,516,577.53

5.5

Riego de imprimación con emulsión asfáltica

m2 295.80 $ 1,292.00 $ 382,173.60

5.6 Mezcla densa en caliente tipo mdc-1 m3 44.37 $ 437,017.00 $ 19,390,444.29

COSTOS DIRECTOS $ 275,534,596.27

ADMINISTRACIÓN 15.00% $ 41,330,189.44

IMPREVISTOS 5.00% $ 13,776,729.81

UTILIDAD 5.00% $ 13,776,729.81

COSTOS GESTION SOCIAL 1.00% $ 2,755,345.96

COSTO DE PLAN MANEJO DE TRANSITO 2.00% $ 5,510,691.93

IVA SOBRE UTILIDAD 19.00% $ 2,617,578.66

COSTOS DIRECTOS $ 355,301,861.88

Fuente: Propia

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172

El presupuesto se elaboró con base a las dimensiones y materiales establecidos en

el diseño final de la turboglorieta, proyectando un valor para la obra de adecuación

de TRESCIENTOS DIECISIETE MILLONES SEISCIENTOS OCHENTA Y SEIS MIL

CIENTO TRES PESOS CON DIECISIETE CENTAVOS M/CTE ($317.686.103,17),

dicho valor es aproximado teniendo en cuenta que las actividades establecidas

dentro del presupuesto son estimativas, para lo cual es necesario efectuar un estudio

de suelos con el fin de determinar las características propias del terreno para el

diseño del pavimento de la zona de estudio. Este presupuesto se elaboró con el fin

de obtener un valor aproximado con el que se pudo establecer la viabilidad

económica y financiera del proyecto, con el objetivo de ser expuesto y sustentado

ante la Alcaldía de Madrid (Cundinamarca) como una obra de mejoramiento y

solución vial para el municipio.

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173

9. BENEFICIOS E INDICADORES

9.1 VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD MÁXIMA

Se realizó el análisis de la velocidad máxima de la glorieta existente con el fin de

establecer las diferencias contra la turboglorieta, con ello se pudo estimar ventajas y

desventajas reflejadas de la evaluación que se presenta a continuación:

Ilustración 84 Análisis de velocidades Movimiento 1 en Glorieta existente

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 96

96 (Transoft Solutions Inc. )

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174

Ilustración 85 Análisis de velocidades Movimiento 2 en Glorieta existente.

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 97

Tabla 38 Porcentajes de reducción en la velocidad máxima.

CONTROL DE INTERSECCIÓN

MOV. VEL.

ENTRADA Km/h

VEL. EN GIRO Km/h

VEL. SALIDA

Km/h

PORCENTAJE DE

REDUCCIÓN

Glorieta 1 30 30 30 12.33%

Turboglorieta 1 30 26.3 30

Glorieta 2 30 30 30 22.00%

Turboglorieta 2 30 23.4 30

Fuente: Propia

El análisis de la información evaluada se encuentra contenido en la MATRIZ

COMPARATIVA establecida en el numeral 10 del presente documento, en dónde se

correlaciona el análisis efectuado dentro del numeral 8.6.8, estableciendo las

ventajas y desventajas con la implementación del nuevo modelo.

97 (Transoft Solutions Inc. )

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Gráfica 30 Reporte de Velocidad y Aceleración en glorieta existente

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 98

98 (Transoft Solutions Inc. )

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176

El reporte de la simulación genera los siguientes datos:

Tabla 39 Reporte de aceleración y desaceleración

Reporte AutoTURN Pro 10.2

MDGC – MT 2008 (CO) Vehículo liviano

Acceleration 0.67 m/s2

Deceleration -3.40 m/s2

Superelevation 0.00

Lateral Friction Simulation

Fuente: AutoTURN Pro 10.2 99

9.2 REDUCCIÓN DE ACCIDENTALIDAD

Tabla 40 Reducción de conflictos de entrecruzamientos

TURBOGLORIETA GLORIETA

Canalización del tráfico por medio de divisor direccional

Problemas de entrecruzamiento por carencia de elementos de control

Fuente: Propia

De acuerdo al diseño implementado se logró evaluar la reducción de la accidentalidad

desde el punto de vista de los conflictos por entrecruzamiento, por pérdida de control

99 (Transoft Solutions Inc. )

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al circular en la calzada anular y por colisión entre vehículo circulante y otro saliente

que se generan en la glorieta existente; todo de acuerdo a los elementos propios del

nuevo diseño que brindan las ventajas que se establecen en la MATRIZ DE

CONFLICTOS del numeral 10.

9.3 EMBOTELLAMIENTO EN RAMALES DE ENTRADA

Tabla 41 Solución de embotellamiento con diseño planteado

TURBOGLORIETA GLORIETA

Flujo libre por paso de dos carriles de entrada Embotellamiento por reducción a un carril

debido a demarcación direccional.

Fuente: Propia

En los ramales de entrada de la vía primaria se reducen los conflictos por

entrecruzamiento en un 100%, ya que actualmente se presenta una reducción con

demarcación para el ingreso a la glorieta a tan sólo un carril, lo que genera

discontinuidad en el flujo vehicular, ocasionando el problema comúnmente

denominado “embotellamiento”.

Lo anterior ocurre en el sentido Bogotá – La Vega y viceversa a una distancia de

aproximadamente 80 metros antes del ingreso a la intersección por ambos costados,

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fue así que se logró establecer los dos primeros puntos de conflicto que podían ser

solucionados. Se presenta en la MATRIZ DE CONFLICTOS del numeral 10.

Con la implementación de la turboglorieta se elimina dicha reducción haciendo el uso

de los carriles para el ingreso a la intersección, lo que además de generar un

adecuado y continuo flujo vehicular, aumenta inmediatamente la capacidad del

elemento de control, permitiendo el ingreso de una mayor cantidad de vehículos.

9.4 AUMENTO DE LA CAPACIDAD

Tras efectuar el desplazamiento de la isleta central y tornando útil parte de su área

como delantal remontable, sumado al análisis sobre las trayectorias de barrido que

trajeron consigo la necesidad de implementar un delantal exterior remontable, fue

posible obtener un aumento del área transitable para la intersección respecto al

modelo tradicional, lo anterior se evidencia en la siguiente tabla:

Tabla 42 Aumento del área transitable en intersección

TURBOGLORIETA GLORIETA

ÁREA ÚTIL= 1782.13 m2 ÁREA ÚTIL= 952.51 m2

PORCENTAJE DE AUMENTO DE CAPACIDAD

46.55%

Fuente: Propia

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9.5 MODELO FUNCIONAL

Se establece como un modelo funcional ya que al estimar el tiempo aproximado para

la ejecución e implantación fue de 51 días, indicando con ello que para poder realizar

la adecuación en la zona de estudio no se requiere de una gran inversión de recursos,

adicionalmente dentro de la estimación de las actividades contempladas en el

presupuesto se logró determinar que la intervención afectaría con bajo grado de

impacto ambiental la zona donde se desea implementar la turboglorieta planteada

respecto a modelos que de igual forma mejoran los niveles de servicio como puentes

y pasos a desnivel, se considera también como un modelo optimo y funcional para

soluciones viales con una relación costo - beneficio importante tanto a nivel de

ingeniería como para la comunidad a la que esté dirigido.

Ilustración 86 Programación de obra turboglorieta

Fuente: Propia

La programación se anexa en archivo Microsoft Project.

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9.6 PUNTOS DE CONFLICTO

Tabla 43 Matriz de conflictos

CA

NTI

DA

D T

OTA

L D

E C

ON

FLIC

TOS

CONFLICTOS DE UNA GLORIETA TRADICIONAL

TURBOGLORIETA

FACTOR DE MEJORA

SE M

AN

TIEN

E

SE M

EJO

RA

SE E

LIM

INA

PU

NTA

JE

0 0.5

1

1 No respetar la prioridad en la entrada (no ceder el paso a los vehículos circulantes por la calzada anular)

X 1 NINGUNO.

2 Pérdida de control al circular en la calzada anular

X 0.5 DIVISORES DIRECCIONALES.

3 Pérdida de control en la entrada X 1 DELANTAL REMONTABLE.

4 Colisión en la cola de entrada X 0 NINGUNO.

5 Colisión entre vehículo circulante y otro saliente X 1 DIVISORES DIRECCIONALES.

6 Atropello en la entrada X 0.5 PARCIALMENTE EXISTENCIA DE PUENTE PEATONAL Y ELIMINACIÓN DE SEÑAL SP- 46.

7 Pérdida de control a la salida X 0.5 PARCIALMENTE DEBIDO A LA REDUCCIÓN DE VELOCIDAD QUE IMPLICA UNA TURBOGLORIETA, DEPENDE DEL USUARIO.

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8 Colisión de un vehículo saliente con otro entrante

X 0 NINGUNO.

9 Colisión por detrás en la calzada anular X 0 NINGUNO.

10 Colisión por detrás en una salida X 0 NINGUNO.

11 Dos ruedas por delante de una entrada X 0.5 PARCIALMENTE DEBIDO A IMPLEMENTACIÓN DEL DELANTAL REMONTABLE EXTERIOR PROPUESTO POR LOS AUTORES.

12 Dos ruedas por delante de una salida X 1 GEOMETRÍA PROPIA DEL MODELO Y DEMARCACIÓN DIRECCIONAL EN LAS SALIDAS.

13 Colisión por maniobras "engañosas" en la salida X 1 GEOMETRÍA PROPIA DEL MODELO Y DIVISORES DIRECCIONALES.

14 Dirección contraría en la calzada anular X 0 NINGUNO.

15 Peatón en la calzada anular X 0.5 PARCIALMENTE EXISTENCIA DE PUENTE PEATONAL Y ELIMINACIÓN DE SEÑAL SP- 46.

16 Peatón en las proximidades de un paso para peatones

X 0.5 PARCIALMENTE EXISTENCIA DE PUENTE PEATONAL Y ELIMINACIÓN DE SEÑAL SP- 46.

TOTAL 8

PORCENTAJE DE REDUCCIÓN DE CONFLICTOS 50%

Fuente: Propia

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10. MATRIZ COMPARATIVA

Tabla 44 Matriz comparativa

DESCRIPCIÓN TURBOGLORIETA GLORIETA

CONVENCIONAL CONCLUSIÓN

VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD MÁXIMA

MOVIMIENTO 1: 26.3 Km/h MOVIMIENTO 1: 23.4 Km/h

MOVIMIENTO 1: 30 Km/h MOVIMIENTO 1: 30 Km/h

Se consigue una reducción de la velocidad máxima con la implementación de la turboglorieta para los movimientos 1 y 2 del 12.33% y 22.00% respectivamente. (VER ANÁLISIS EN NUMERAL 8.6.8 Y 9.1)

REDUCCIÓN DE LA ACCIDENTALIDAD

DIVISOR DIRECCIONAL NO CUENTA CON DIVISOR

La canalización de los vehículos dentro de la turboglorieta genera un plus respecto a la glorieta tradicional toda vez que encausa el tráfico y evita el entrecruzamiento. VER MATRIZ DE CONFLICTOS REDUCCIÓN DEL 50% DE CONFLICTOS (VER DISEÑO EN NUMERAL 8.6.3)

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CUENTA CON SEÑALIZACIÓN

CUENTA CON SEÑALIZACIÓN

Ambos modelos cuentan con señalización, por una parte la glorieta tradicional cuenta con la señal SP - 20 que advierte su proximidad, pero en su interior la conducción representa mayor peligro por entrecruzamientos incurriendo en deficiencias de intuitividad, de otra parte la señalización de la turboglorieta genera una conducción intuitiva con la elección anticipada de carril lo que se traduce en mayor seguridad para el elemento de control de la intersección. VER MATRIZ DE CONFLICTOS REDUCCIÓN DEL 50% DE CONFLICTOS. (VER NUMERAL 7.4.2)

EMBOTELLAMIENTO EN RAMALES DE ENTRADA DE VIA PRIMARIA

NO SE PRESENTA SE PRESENTA

La turboglorieta hace uso de ambos carriles de entrada en los ramales de la vía principal, brindando continuidad al flujo vehicular para el ingreso en la intersección, mientras que la glorieta existente tiene demarcación de reducción a un carril de entrada generando este fenómeno. Reduce dos conflictos adicionales para la intersección en estudio.

AUMENTO DE LA CAPACIDAD ÁREA: 1782.13 m2 ÁREA: 952.51 m2 Se logra un aumento de la capacidad en la intersección en un 46.55%. VER TABLA 43.

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NO REQUIERE DE AMPLIACIÓN

REQUIERE DE AMPLIACIÓN

El anillo de circulación de una glorieta tradicional se congestiona rápidamente; la manera de aumentar la capacidad se traduce en el aumento del diámetro de la calzada giratoria, aumentando la velocidad, mayores costos y generando mayor riesgo en la intersección, mientras que la turboglorieta requiere de la misma área en la que se construye dicha glorieta para aumentar la capacidad.

INTUITIVIDAD PROGRESIVA BAJA

EL modelo de la turboglorieta por poseer una geometría caracterizada se convierte en un modelo intuitivo para los usuarios conduciendo a que estos realicen las maniobras de acuerdo a los elementos propios de ella, sin embargo se considera progresivo por ser novedoso, requiriendo implementación de jornadas pedagógicas que alienten la cultura. Por otra parte una glorieta tradicional a pesar de su antigüedad en el mundo, los usuarios aún desconocen su uso adecuado convirtiéndose en un modelo de baja intuitividad generando los conflictos que se describen en la MATRIZ DE CONFLICTOS.

Fuente: Propia

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11. GESTIÓN ANTE ENTIDAD GUBERNAMENTAL

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12. CONCLUSIONES

Se destaca la importancia de elaborar u obtener un estudio de tránsito con alto

nivel de detalle ya que este define con exactitud el tipo de turboglorieta a

implementar.

Determinando las actividades para la elaboración del presupuesto se logró

identificar superficialmente un impacto ambiental leve y de bajos costos con

respecto a otros modelos para soluciones viales en intersecciones tales como

pasos a desnivel, puentes, entre otros, debido a que se trata de una obra de

adecuación con bajo consumo de recursos y de afectación en la zona de estudio.

Por medio de los aplicativos TORUS y AutoTURN Pro se pudo establecer un

diseño y simulación optimo en un tiempo menor con respecto a la elaboración del

mismo diseño de forma manual, ya que dichos programas contienen las

herramientas necesarias para el diseño y simulación de vehículos en

turboglorietas facilitando la determinación del diseño final acorde con todos los

parámetros normativos establecidos para Colombia. Se recomienda el uso del

Software para el diseño y evaluación de futuras obras viales en ingeniería.

Se considera que el Software de simulación AutoTURN Pro contiene un factor de

seguridad tal que amplifica las trayectorias de barrido en las simulaciones, lo que

conlleva a diseños que garanticen la maniobrabilidad de los vehículos más

grandes y así mismo dotando a la intersección de mayores proporciones.

De acuerdo al aforo realizado se pudo evidenciar que el vehículo crítico de

diseño, únicamente transitaba en el sentido Bogotá – La Vega, La Vega – Bogotá

y La Vega – Madrid, al realizar los análisis de barrido se pudo evidenciar que para

dichos sentidos los delantales remontables internos cumplían su propósito de

brindar área adicional al tráiler del vehículo permitiendo su desplazamiento

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adecuado dentro de la intersección, sin embargo se realizó dicho análisis para

los demás movimientos de la intersección evidenciando que el vehículo crítico de

diseño requiere un área adicional en los delantales remontables exteriores para

generar una maniobra que no demande daños en los divisores direccionales, ya

que su barrido invade dichos elementos, lo que provocaría el deterioro prematuro

y mayores gastos de mantenimientos en la intersección.

Debido a la caracterización geométrica una turboglorieta se considera como un

modelo intuitivo progresivo que induce a la generación de cultura respecto a la

atención en la señalización y al control de los desplazamientos y velocidades de

los vehículos, organizando el flujo del tránsito debido a la eliminación del trenzado

y adelantamiento riesgoso por el encause vehicular. Todo esto se traduce en

beneficios demostrados en términos de capacidad y seguridad vial, haciendo de

la Turboglorieta una alternativa de solución viable digna de ser estudiada y

aplicada para las carreteras de Colombia.

Es importante precisar que este estudio no contempló afectaciones urbanísticas

y otras especialidades, por lo que su alcance se limitó únicamente a la verificación

e impacto respecto a la funcionalidad del modelo. Por lo anterior se recomienda

que en caso de ser implementado se realicen los estudios correspondientes para

la afectación de predios, andenes, canalización de aguas, iluminación entre otros.

La combinación de criterios de diseño de Turboglorietas holandeses, serbios,

croatas, alemanes y eslovenos se consideró óptimo dentro del presente

documento ya que se logra implementar y aprovechar un carril remontable

exterior que garantiza las trayectorias de barrido de los vehículos críticos de

diseño conservando las condiciones geométricas propias de la turboglorieta.

Se pudo determinar por medio de la matriz de conflictos que la implementación

de la Turboglorieta conllevó a una reducción del 50% de éstos, aumentando el

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nivel de seguridad en la intersección considerada anteriormente peligrosa de

acuerdo a presencia de la señal SP-67 (Riesgo de accidente).

Se determinó una reducción de la velocidad máxima que puede alcanzarse en la

intersección en un 12.33% y 22.00% para los movimientos 1 y 2 respectivamente,

objeto de evaluación, traduciendo esto en un aumento de los niveles de seguridad

respecto a la conducción dentro del elemento de control.

Luego de establecer el diseño definitivo de la turboglorieta se contrastó contra la

glorieta existente, permitiendo evaluar sus áreas útiles y así obtener finalmente

como resultado un aumento en la capacidad en un 46.55%, lo que representa

mayor flujo sobre la intersección.

Con la implementación de la turboglorieta se logra suprimir los represamientos o

los llamados cuellos de botella existentes en la glorieta de Puente Piedra

(Madrid), puesto que los ramales de entrada en la vía primaria se reducían a un

carril en la entrada a la calzada giratoria.

Debido a que el manual de señalización vial del Ministerio de Transporte no

contempla en su normativa la señalización vertical ni horizontal para

turboglorietas, el diseño presentado sugiere un nuevo modelo que puede ser

implementado para Colombia que se ajuste más adelante a las medidas estándar

manejadas por el Ministerio.

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ANEXOS