Este documento presenta el Manual de Diseño Geométrico para Carreteras de la República de Colombia, publicado en 1998 por el Ministerio de Transporte y el Instituto Nacional de Vías. El manual establece los criterios y procedimientos para el diseño geométrico de carreteras en Colombia, cubriendo temas como clasificación de vías, criterios de diseño, alineamientos horizontal y vertical, secciones transversales e intersecciones. El objetivo es proporcionar una guía técnica actualizada que permita el diseño seguro y eficiente de la
1. REPÚBLICA DE COLOMBIA
MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO
PARA CARRETERAS
República de Colombia
MINISTERIO DE TRANSPORTE
SANTAFÉ DE BOGOTÁ
1998
Modernizamos
la red vial
2. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 2 / 162
REPÚBLICA DE COLOMBIA INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS
REPÚBLICA DE COLOMBIA
Ministerio de Transporte Instituto Nacional de Vías
Rodrigo Marín Bernal Ministro de Transporte
Guillermo Gaviria Correa Director General-Instituto Nacional de Vías
Hernán Otoniel Fernández Ordoñez Secretario General Técnico-I.N.V.
Yolanda Pinto de Tapias Secretaria General Administrativa-I.N.V.
David González Herrera Jefe Oficina de Investigaciones y DesarrolloTecnológico
PERSONAS E INSTITUCIONES PARTICIPANTES
ASESOR EMPRESA
Antonio López Rodríguez Antonio López y Cía Limitada
Germán Arboleda Vélez Ingeniería de Consulta Ltda
James Cárdenas Grisales Universidad del Valle
Jaime Falla Lozano Falla Chamorro y Cía
Pedro Helí Rincón Moreno Randicon Ingenieros Ltda
Sergio Pabón Lozano Projekta Ltda
ASESORÍA EXTERNA
Alfredo García García Universidad Politécnica de Valencia - España
Miguel Vallés Ruiz Tool S.A.-España
REVISIÓN Y COORDINACIÓN
Carlos Alberto Echeverry Arciniegas Ministerio de Transporte
María Consuelo López Archiva Instituto Nacional de Vías
Agradecimientos especiales a: Guido Radelat Egües, Luis Arturo Ordoñez Casallas, Carlos Julio RomeroAntury, María
del Pilar Galarza, Luis Alberto Arrázola Torres, Hernando Castaño Arboleda, Elizabeth GarcíaSalazar, Hilda Esperanza
Jimenez Chavez, Luz Perla Velasquez O. y Luis Alfredo Ramos.
Santafé de Bogotá, D. C., 1998
3. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 3 / 162
REPÚBLICA DE COLOMBIA INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS
TABLA DE CONTENIDO
PRÓLOGO 9
INTRODUCCIÓN 10
FILOSOFÍA 11
PROCEDIMIENTO 14
1. LAS CARRETERAS 16
1.1 GENERALIDADES 16
1.2 DEFINICIÓN 16
1.3 CARACTERÍSTICAS 16
1.3.1 FACTORES 16
1.4 CLASIFICACIÓN 16
1.4.1 POR COMPETENCIA 16
1.4.2 SEGÚN SUS CARACTERÍSTICAS 17
1.4.3 SEGÚN EL TIPO DE TERRENO 17
1.4.4 SEGÚN VELOCIDAD DE DISEÑO 18
1.4.5 SEGÚN SU FUNCIÓN 18
1.5 CLASES DE PROYECTOS 19
1.5.1 PROYECTOS DE CONSTRUCCIÓN 19
1.5.2 PROYECTOS DE MEJORAMIENTO 19
1.5.3 PROYECTOS DE REHABILITACIÓN 19
1.5.4 PROYECTOS DE MANTENIMIENTO RUTINARIO 19
1.5.5 PROYECTOS DE MANTENIMIENTO PERIÓDICO 19
2 PLANEACIÓN 20
2.1 DEFINICIÓN 20
2.2 CATEGORÍAS ESTRATÉGICAS DEL PROCESO DE PLANEACIÓN 20
2.3 CICLO DE UN PROYECTO DE CARRETERA 20
2.3.1 ETAPA DE PREINVERSIÓN 20
2.3.2 ETAPA DE INVERSIÓN 23
2.3.3 ETAPA OPERACIONAL 23
2.3.4 EVALUACIÓN EXPOST 23
3 CRITERIOS DE DISEÑO 24
3.1 VELOCIDAD 24
3.1.1 OBJETO 24
3.1.2 DEFINICIONES 24
3.1.3 SELECCIÓN, DESIGNACIÓN Y REQUISITOS 27
3.2 VISIBILIDAD 29
3.2.1 PRINCIPIOS 29
3.2.2 DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA 29
3.2.3 DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE ADELANTAMIENTO 30
4. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 4 / 162
REPÚBLICA DE COLOMBIA INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS
3.2.4 DISTANCIA DE VISIBILIDAD EN INTERSECCIONES 32
3.2.5 DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE ENCUENTRO 35
3.2.6 EVALUACIÓN DE LA VISIBILIDAD DE UN PROYECTO EN PLANOS 35
3.3. ALINEAMIENTO HORIZONTAL 37
3.3.1 ALINEAMIENTOS RECTOS Y CURVOS 37
3.3.2 PERALTE 38
3.3.3 SOBREANCHO DE LA CALZADA 49
3.3.4 VISIBILIDAD EN CURVAS HORIZONTALES 54
3.3.5 CURVAS DE TRANSICIÓN 56
3.3.6 EMPALME DE TRAMOS RECTOS Y CIRCULARES 65
3.4 ALINEAMIENTO VERTICAL 81
3.4.1 GENERALIDADES 81
3.4.2 PENDIENTES 81
3.4.3 CARRILES DE ASCENSO 82
3.4.4 CURVAS VERTICALES 87
3.5 SECCIÓN TRANSVERSAL 98
3.5.1 GENERALIDADES 98
3.5.2 ELEMENTOS 98
3.6 COORDINACIÓN DEL TRAZADO EN PLANTA CON EL PERFIL LONGITUDINAL 105
3.6.1 GENERALIDADES 105
3.6.2 LA VISIÓN DEL MOVIMIENTO 106
3.6.3 LA PERSPECTIVA VIAL 107
3.6.4 COMPOSICIÓN Y DISEÑO DE LOS ALINEAMIENTOS HORIZONTAL Y VERTICAL 112
3.6.5 MODELO DE SIMULACIÓN OPERACIONAL (PERFIL DE VELOCIDAD) 117
3.7 INTERSECCIONES A NIVEL 118
3.7.1 CARACTERÍSTICAS DE LAS INTERSECCIONES 118
3.7.2 DISEÑO 119
3.7.3 INTERSECCIONES NO SEMAFORIZADAS, CON PRIORIDAD POR PARE 119
3.7.4 ISLAS (O ISLETAS) 121
3.7.5 DISTANCIA DE VISIBILIDAD EN INTERSECCIONES 122
3.7.6 CRITERIOS DE DISEÑO DE INTERSECCIONES NO SEMAFORIZADAS, CON PRIORIDAD POR PARE 123
3.7.7 INTERSECCIONES ROTATORIAS, GIRATORIAS O GLORIETAS 124
3.8 PASOS A DESNIVEL DE VEHÍCULOS Y PEATONES 125
3.8.1 PASOS A DESNIVEL DE VEHÍCULOS 125
3.8.2 PASOS A DESNIVEL PARA PEATONES 130
3.9 DISEÑO GEOMÉTRICO EN PUENTES 131
3.10 DISEÑO GEOMÉTRICO DE TÚNELES 132
3.10.1 GENERALIDADES 132
3.10.2 ILUMINACIÓN 132
3.10.3 VENTILACIÓN 132
3.10.4 SENTIDOS DE CIRCULACIÓN VEHICULAR 132
3.10.5 ALINEAMIENTOS Y SECCIÓN TRANSVERSAL 133
3.11 PASOS POR ZONAS URBANAS Y SUBURBANAS 135
3.12 CRITERIOS DESDE EL PUNTO DE VISTA PAISAJÍSTICO Y ESTÉTICO PARA DISEÑO GEOMÉTRICO 136
3.12.1 EL TRABAJO PAISAJÍSTICO: CRITERIOS GENERALES 136
3.12.2 ACTIVIDADES BÁSICAS 136
3.12.3 ESTÉTICA VIAL 136
3.12.4 TRATAMIENTO DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL 137
3.12.5 CRITERIOS GENERALES 137
3.13 RECTIFICACIONES 137
3.13.1 JUSTIFICACIÓN 137
3.13.2 CRITERIOS GENERALES 137
4 ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD DEL DISEÑO GEOMÉTRICO 138
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4.1 CONTROL DE PRODUCCIÓN 138
4.2 CONTROL DE RECEPCIÓN 138
4.3 CONTROL DEL DISEÑO DEL SERVICIO O DE LA ELABORACIÓN DE LA PROPUESTA TÉCNICA 138
4.4 CONTROL DE LA CALIDAD 139
4.4.1 ASPECTOS GENERALES 139
4.4.2 NIVELES DE CALIDAD 139
4.4.3 CONTROL DE ESPECIFICACIONES 140
4.4.4 CONTROL DEL PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN NUMÉRICA 140
4.4.5 REVISIÓN DE LOS INFORMES Y PLANOS 140
4.4.6 CONTROL DE LA CALIDAD FINAL 140
5. INFORMACIÓN TÉCNICA 141
5.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES 141
5.1.1 DESCRIPCIÓN 141
5.1.2 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS 141
5.2 CONSIDERACIONES AMBIENTALES 142
5.3 CRITERIOS DE PRESENTACIÓN DE LAS MEMORIAS 142
5.3.1 OBJETO DE LA MEMORIA 142
5.3.2 INFORMACIÓN A CONSIDERAR EN LA FASE DE INVERSIÓN 142
5.3.3 OTROS ESTUDIOS Y DATOS DE INTERÉS 144
5.4 CRITERIOS PARA LA PRESENTACIÓN DE PLANOS 144
5.4.1 CONSIDERACIONES GENERALES 144
5.4.2 PLANOS 145
5.4.3 OBJETO Y CONTENIDO DE LOS PLANOS 145
5.4.4 ASPECTOS DE PRESENTACIÓN, ESCALAS Y FORMATOS DE LOS PLANOS 148
5.5 FORMATO NEUTRO DE INTERCAMBIO DE INFORMACIÓN PARA GEOMETRÍA DEL TRAZADO EN PROYECTOS
DE CARRETERAS 148
5.5.1 OBJETIVO 148
5.5.2 CONSIDERACIONES PREVIAS 149
5.5.3 PRINCIPIOS BÁSICOS A TENER EN CUENTA 149
5.5.4 ASPECTOS ESPECÍFICOS DE CADA ELEMENTO DEL FORMATO DE INTERCAMBIO 150
GLOSARIO 158
BIBLIOGRAFÍA 161
6. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 6 / 162
REPÚBLICA DE COLOMBIA INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1. CICLO DE PROYECTO 21
Figura 3.2.1 MÍNIMA DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE ADELANTAMIENTO EN CARRETERAS DE DOS CARRILES
DOS SENTIDOS 31
Figura 3.2.2 DISTANCIA DE VISIBILIDAD EN INTERSECCIONES, TRIÁNGULO MÍNIMO DE VISIBILIDAD 33
Figura 3.2.3 EVALUACIÓN Y PRESENTACIÓN DE LAS DISTANCIAS DE VISIBILIDAD EN PLANOS 36
Figura 3.3.1 FORMAS DE INCLINACIÓN DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL EN UN SECTOR RECTO, EMPLEADAS EN
CARRETERAS 38
Figura 3.3.2 RELACIÓN PERALTE-RADIO Y VELOCIDAD-RADIO 40
Figura 3.3.3 DIAGRAMA DE PERFILES PARA TRANSICIÓN DEL PERALTE 42
Figura 3.3.4 DIAGRAMA DE PERFILES PARA TRANSICIÓN DEL PERALTE 43
Figura 3.3.5 DESARROLLO DEL PERALTE 44
Figura 3.3.6 FORMAS DE GIRAR LA CALZADA DE UNA VÍA 46
Figura 3.3.7 DESARROLLO DE LA RAMPA DE PERALTES CON SECCIÓN TRANSVERSAL NULA EN EL SECTOR DE
LA TRANSICIÓN 47
Figura 3.3.8 DESARROLLO DE LA RAMPA DE PERALTES CON FORMA DE FILO EN LA TRANSICIÓN 48
Figura 3.3.9 GIRO DE LOS BORDES RESPECTO A SU EJE 49
Figura 3.3.10 SOBREANCHO DE EMPALMES ESPIRALIZADOS 50
Figura 3.3.11 GEOMETRÍA PARA DETERMINAR EL SOBREANCHO “S” 51
Figura 3.3.12 SOBREANCHO DE LA CURVA PARA UN CARRIL 53
Figura 3.3.13 DESCRIPCIÓN GRAFICA DE LOS ELEMENTOS GEOMÉTRICOS QUE INTERVIENEN EN LA
DETERMINACIÓN DE LA FLECHA “M” 54
Figura 3.3.14 DETERMINACIÓN DE LA ORDENADA “M” A PARTIR DEL RADIO “R” Y LA VELOCIDAD DE DISEÑO
“Vd” 55
Figura 3.3.15 RELACIÓN DE LONGITUD L Y COORDENADAS X, Y 59
Figura 3.3.16 CÁLCULO DE OTROS ELEMENTOS GEOMÉTRICOS 60
Figura 3.3.17 ELEMENTOS GEOMÉTRICOS DE LA ESPIRAL CLOTOIDE 61
Figura 3.3.18 VALOR DEL PARÁMETRO MÍNIMO CON RELACIÓN AL RADIO PARA CARRIL = 3.65m 64
Figura 3.3.19 DIFERENTES TIPOS DE EMPALME DE RECTA, CÍRCULO Y CLOTOIDE 66
Figura 3.3.20 EJEMPLO DE DOS ESPIRALES DE IGUAL PARÁMETRO QUE UNEN DOS ARCOS CIRCULARES DE
DIFERENTE SENTIDO (EMPALME No. 4) 68
Figura 3.3.21 EJEMPLO DE DOS ESPIRALES DE IGUAL PARÁMETRO QUE UNEN DOS ARCOS CIRCULARES DE
DIFERENTE SENTIDO (EMPALME No. 5) 69
Figura 3.3.22 EJEMPLO DE ESPIRAL QUE UNE A DOS ARCOS CIRCULARES DE IGUAL SENTIDO (EMPALME No.
7) 70
Figura 3.3.23 DETERMINACIÓN GRAFICA DE LA POLIGONAL BASE DEL PROYECTO SEGÚN EL EMPALME No. 771
Figura 3.3.24 EJEMPLO DE DOS ESPIRALES QUE UNEN DOS ARCOS CIRCULARES MEDIANTE UN ARCO
CIRCULAR AUXILIAR (EMPALME No. 8) 73
Figura 3.3.25 EJEMPLO DE EMPALME DE DOS CLOTOIDES DE DIFERENTE PARÁMETRO EN UN PUNTO DE
RADIO COMÚN 74
Figura 3.3.26 EMPALMES No. 4, 5 Y 6. CONSTRUCCIÓN GEOMÉTRICA 77
Figura 3.3.27 EMPALMES No. 7, 8, 10 Y 11. CONSTRUCCIÓN GEOMÉTRICA 78
Figura 3.4.1 LONGITUD CRITICA DE PENDIENTE ASUMIDA PARA UN CAMIÓN PESADO TÍPICO DE 300lb/HP O 135
kg/CV 83
Figura 3.4.2 LONGITUD CRÍTICA DE PENDIENTE ASUMIDA PARA UN CAMIÓN PESADO TÍPICO DE 200lb/HP O 90
kg/CV 83
Figura 3.4.3 DISMINUCIÓN DE LA VELOCIDAD DE UN CAMIÓN TIPO EN UNA RAMPA 84
Figura 3.4.4 INCREMENTOS DE LA VELOCIDAD CON CARRILES DE ASCENSO 86
Figura 3.4.5 CARRIL DE ASCENSO 87
Figura 3.4.6 TIPOS DE CURVAS VERTICALES 88
Figura 3.4.7 CURVA VERTICAL 89
Figura 3.4.8 CURVA VERTICAL ASIMÉTRICA Y CURVA VERTICAL SIMÉTRICA 90
Figura 3.4.9 CURVA VERTICAL CONVEXA 90
Figura 3.4.10 LONGITUDES Y PARÁMETROS MÍNIMOS CURVAS VERTICALES CONVEXAS 92
Figura 3.4.11 CURVA VERTICAL CONVEXA, CASO DV > L 92
7. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 7 / 162
REPÚBLICA DE COLOMBIA INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS
Figura 3.4.12 CURVA VERTICAL CÓNCAVA, CASO DV < L 93
Figura 3.4.13 LONGITUDES Y PARÁMETROS MÍNIMOS CURVAS VERTICALES CÓNCAVAS 93
Figura 3.4.14 CURVA VERTICAL CÓNCAVA, CASO DV > L 95
Figura 3.4.15 MAL Y BUEN DISEÑO DE UNA CURVA VERTICAL DE CARRETERA 96
Figura 3.4.16 MAL Y BUEN DISEÑO DE UNA CURVA VERTICAL DE CARRETERA 96
Figura 3.4.17 MAL Y BUEN DISEÑO VERTICAL DE UN SECTOR DE CARRETERA 97
Figura 3.4.18 MAL Y BUEN DISEÑO VERTICAL DE UN SECTOR DE CARRETERA 97
Figura 3.4.19 MAL Y BUEN DISEÑO VERTICAL DE UN SECTOR DE CARRETERA 98
Figura 3.5.1 SECCIÓN TRANSVERSAL TÍPICA 99
Figura 3.5.2 CARRIL DE DESACELERACIÓN (TIPO PARALELO) 103
Figura 3.5.3 CARRIL DE DESACELERACIÓN (TIPO DIRECTO) 103
Figura 3.5.4 CARRIL DE ACELERACIÓN (TIPO PARALELO) 104
Figura 3.6.1 VARIACIÓN DEL CAMPO DE VISIÓN PERIFÉRICA EN FUNCIÓN DE LA VELOCIDAD 106
Figura 3.6.2 DISTANCIA DE ACOMODACIÓN EN FUNCIÓN DE LA VELOCIDAD 107
Figura 3.6.3 PÉRDIDA DE TRAZADO 107
Figura 3.6.4 PUNTO DE VISTA DEL CONDUCTOR 108
Figura 3.6.5 PROYECCIÓN CÓNICA 108
Figura 3.6.6 PERSPECTIVAS DE ALINEAMIENTOS SENCILLOS – PRIMER CASO 111
Figura 3.6.7 PERSPECTIVAS DE ALINEAMIENTOS SENCILLOS – PRIMER CASO 111
Figura 3.6.8 PERSPECTIVAS DE ALINEAMIENTOS SENCILLOS – PRIMER CASO 111
Figura 3.6.9 PERSPECTIVAS CON CAMBIO DE PENDIENTE LONGITUDINAL –SEGUNDO CASO 111
Figura 3.6.10 COORDINACIÓN SATISFACTORIA DE ALINEAMIENTOS CON CURVAS HORIZONTALES Y
VERTICALES 112
Figura 3.6.11 MALA COORDINACIÓN DE ALINEAMIENTOS 113
Figura 3.6.12 COORDINACIÓN DEFICIENTE DE ALINEAMIENTOS 114
Figura 3.6.13 COORDINACIÓN SATISFACTORIA DE ALINEAMIENTOS 114
Figura 3.6.14 COORDINACIÓN SATISFACTORIA DE ALINEAMIENTOS 114
Figura 3.6.15 DEFICIENTE COORDINACIÓN DE ALINEAMIENTOS 115
Figura 3.6.16 EXCELENTES CONDICIONES DINÁMICAS DE CONDUCCIÓN 116
Figura 3.6.17 COORDINACIÓN DEFICIENTE DE ALINEAMIENTOS 116
Figura 3.7.1 INTERSECCIÓN TIPO SIN CANALIZAR 120
Figura 3.7.2 INTERSECCIONES TIPO “T” 121
Figura 3.7.3 INTERSECCIONES TIPO “Y” 121
Figura 3.7.4 INTERSECCIONES TIPO CRUZ 121
Figura 3.7.5 ISLETAS DIRECCIONALES 122
Figura 3.7.6 ISLETAS SEPARADORAS 122
Figura 3.7.7 ISLETAS PARA MOVIMIENTOS DIRECTOS A IZQUIERDA 123
Figura 3.7.8 TRIÁNGULO DE VISIBILIDAD 123
Figura 3.7.9 CARRIL DE SALIDA 123
Figura 3.7.10 CARRIL DE GIRO A LA IZQUIERDA 123
Figura 3.7.11 GLORIETA CONVENCIONAL 124
Figura 3.7.12 GLORIETAS PARTIDAS 125
Figura 3.7.13 GLORIETA PARTIDA SIN ISLETA DIVISORIA 125
Figura 3.7.14 GLORIETA DOBLEMENTE PARTIDA 125
Figura 3.8.1 ESQUEMAS DE SOLUCIÓN DE INTERSECCIÓN A DIFERENTE NIVEL 127
Figura 3.8.2 DIAGRAMA DE ESPACIOS LIBRES PARA PASOS INTERIORES 130
Figura 3.8.3 ACCESOS PASOS A DESNIVEL PEATONES 131
Figura 3.10.1 TÚNELES. SECCIÓN TÍPICA DE UNA GALERÍA. CIRCULACIÓN DE VEHÍCULOS BIDIRECCIONAL 133
Figura 3.10.2 TÚNELES. SECCIÓN TÍPICA DE DOBLE GALERÍA. CIRCULACIÓN VEHICULAR UNIDIRECCIONAL 133
8. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 8 / 162
REPÚBLICA DE COLOMBIA INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS
LISTA DE TABLAS
Tabla 1.1 TIPOS DE TERRENO......................................................................................................................................... 18
Tabla 1.2 VELOCIDADES DE DISEÑO SEGÚN TIPO DE CARRETERA Y TERRENO ................................................... 18
Tabla 2.1 TIPOS DE ESTUDIOS........................................................................................................................................ 23
Tabla 3.1.1 VELOCIDADES DE DISEÑO SEGÚN TIPO DE CARRETERA Y TERRENO................................................. 27
Tabla 3.1.2 VELOCIDADES DE MARCHA TEÓRICAS EN FUNCIÓN DE LA VELOCIDAD DE DISEÑO ........................ 28
Tabla 3.2.1 COEFICIENTES DE FRICCIÓN LONGITUDINAL PARA PAVIMENTOS HÚMEDOS.................................... 30
Tabla 3.2.2 DISTANCIAS DE VISIBILIDAD DE PARADA PARA TRAMOS A NIVEL ( 0=p ) SOBRE PAVIMENTOS
HÚMEDOS.......................................................................................................................................................................... 30
Tabla 3.2.3 MÍNIMA DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE ADELANTAMIENTO PARA CARRETERAS DE DOS CARRILES
DOS SENTIDOS................................................................................................................................................................. 31
Tabla 3.2.4 OPORTUNIDADES DE ADELANTAR POR TRAMOS DE CINCO KILÓMETROS......................................... 32
Tabla 3.2.5 DISTANCIAS RECORRIDAS EN LA APROXIMACIÓN A UNA INTERSECCIÓN SIN DISPOSITIVOS DE
CONTROL, CUANDO LOS VEHÍCULOS SE DETIENEN.................................................................................................. 33
Tabla 3.2.6 DISTANCIAS MÍNIMAS DE VISIBILIDAD REQUERIDAS A LO LARGO DE UNA VÍA PRINCIPAL DE UNA
CALZADA (Ancho 7.30 m), CON SEÑAL DE “PARE” EN LA VÍA SECUNDARIA ............................................................. 34
Tabla 3.3.1 DEFLEXIONES MENORES ENTRE TANGENTES......................................................................................... 38
Tabla 3.3.2 COEFICIENTES DE FRICCIÓN LATERAL ..................................................................................................... 39
Tabla 3.3.3 RADIOS MÍNIMOS ABSOLUTOS.................................................................................................................... 40
Tabla 3.3.4 VALORES MÁXIMOS Y MÍNIMOS DE LA PENDIENTE LONGITUDINAL PARA RAMPAS DE PERALTES. 44
Tabla 3.3.5 DIMENSIONES DE VEHÍCULOS PESADOS DE TIPO RÍGIDO, PRODUCIDOS EN COLOMBIA ................ 51
Tabla 3.3.6 VARIACIÓN DE LA ACELERACIÓN CENTRIFUGA....................................................................................... 63
Tabla 3.3.7 DETERMINACIÓN DEL PARÁMETRO MÍNIMO ( )mínA .............................................................................. 64
Tabla 3.4.1 RELACIÓN ENTRE PENDIENTE MÁXIMA (%) Y VELOCIDAD DE DISEÑO ................................................ 82
Tabla 3.4.2 VOLÚMENES MÍNIMOS DE TRÁNSITO PARA CONSIDERACIÓN DE CARRILES DE ASCENSO EN
PENDIENTES PARA VARIOS PORCENTAJES DE CAMIONES DE DOBLE LLANTA .................................................... 84
Tabla 3.4.3 CRITERIO PARA EL ESTABLECIMIENTO DE UN CARRIL DE ASCENSO EN CARRETERAS................... 85
Tabla 3.5.1 ANCHOS DE ZONA MÍNIMOS........................................................................................................................ 98
Tabla 3.5.2 BOMBEO DE LA CALZADA ............................................................................................................................ 99
Tabla 3.5.3 ANCHO RECOMENDADO PARA CALZADA................................................................................................ 101
Tabla 3.5.4 ANCHO RECOMENDADO PARA BERMAS ................................................................................................. 102
Tabla 3.5.5 VALORES INDICATIVOS PARA TALUDES.................................................................................................. 103
Tabla 3.5.6 LONGITUDES RECOMENDABLES PARA CARRILES DE CAMBIO DE VELOCIDAD................................ 104
Tabla 3.5.7 LONGITUD DE CARRILES DE ALMACENAMIENTO................................................................................... 105
Tabla 3.6.1 VISIBILIDAD DE LA CARRETERA EN FUNCIÓN DE LA VELOCIDAD ....................................................... 107
Tabla 3.6.2 ESPACIOS RECORRIDOS POR CAMBIOS DE VELOCIDAD ..................................................................... 118
Tabla 3.6.3 VELOCIDADES ESPECÍFICAS, PERALTES, COEFICIENTES DE FRICCIÓN Y RADIOS DE CURVATURA
(para un peralte, e=8.0%) ................................................................................................................................................. 118
Tabla 3.7.1 RADIO EN LAS INTERSECCIONES EN FUNCIÓN DE LA VELOCIDAD DE GIRO .................................... 119
Tabla 3.7.2 DISTANCIA DE VISIBILIDAD Y LONGITUD DE LAS CURVAS VERTICALES EN RAMALES DE
INTERSECCIONES .......................................................................................................................................................... 122
Tabla 3.7.3 CRITERIOS DE DISEÑO DE INTERSECCIONES NO SEMAFORIZADAS, CON PRIORIDAD POR “PARE”
.......................................................................................................................................................................................... 123
Tabla 3.7.4 CRITERIOS DE DISEÑO DE GLORIETAS ................................................................................................... 125
Tabla 3.8.1 CAPACIDAD DE LAS VÍAS EN INTERSECCIONES A DESNIVEL.............................................................. 128
Tabla 3.8.2 LONGITUD MÍNIMA DE ENTRECRUZAMIENTO PARA UNA VELOCIDAD DE ENTRECRUZAMIENTO DE
50Km/h.............................................................................................................................................................................. 129
Tabla 3.8.3 VELOCIDAD DE DISEÑO, ANCHO DE CALZADA Y PENDIENTE EN VÍAS DE ENLACE.......................... 129
Tabla 3.8.4 RADIOS DE CURVATURA Y DISTANCIAS DE VISIBILIDAD EN VÍAS DE ENLACE.................................. 129
Tabla 3.8.5 CRITERIOS DE DISEÑO GEOMÉTRICO DE PASOS A DESNIVEL PARA PEATONES ............................ 130
Tabla 3.8.6 CARACTERÍSTICAS RECOMENDABLES DE LOS ACCESOS A PASOS PEATONALES A DESNIVEL... 131
Tabla 3.11.1 CRITERIOS DE DISEÑO PARA PASOS DE CARRETERAS POR ZONAS URBANAS Y SUBURBANAS 135
9. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 9 / 162
REPÚBLICA DE COLOMBIA INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS
PRÓLOGO
Más de veinticinco años han transcurrido desde que el
Ministerio de Obras Públicas publicó el "Criterio
Geométrico para Diseño de Carreteras". La evolución
que en dicho lapso han tenido los vehículos de
transporte automotor, con capacidad cada día mayor y
con velocidades más elevadas, junto con la importancia
que hoy se brinda a la seguridad y economía de los
usuarios y a la protección del entorno ambiental,
imponen a las carreteras el cumplimiento de
condiciones técnicas muy rigurosas. Bajo esta
perspectiva, el Instituto Nacional de Vías ha
considerado oportuna la elaboración del presente
manual, el cual contempla las disposiciones legales
vigentes sobre la materia y tiene carácter de norma
para el diseño geométrico de las carreteras nacionales.
Se espera que el documento sirva, además, de buena
referencia para quienes a través del ejercicio
profesional o la docencia estén involucrados con las
diferentes actividades del diseño vial.
El Instituto Nacional de Vías reconoce la contribución
hecha por el ingeniero Rubén Darío Olarte Rodríguez,
quién preparó la versión preliminar del documento.
Además, desea dar crédito al apoyo brindado por los
ingenieros Antonio López Rodríguez, Germán Arboleda
Vélez, Jaime Falla Lozano, James Cárdenas Grisales,
Pedro Helí Rincón Moreno y Sergio Pabón Lozano
quienes, junto con los asesores externos Alfredo
García García de la Universidad de Valencia-España y
Miguel Vallés Ruiz, conformaron un comité técnico que,
coordinado por el doctor David González Herrera y la
ingeniera María Consuelo López Archila de la Oficina
de Investigaciones y Desarrollo Tecnológico del
Instituto, revisó y complementó la versión original y
efectúo la redacción final del manual, el cual representa
las mejores prácticas del diseño geométrico de
carreteras en la actualidad.
Al presentar a la comunidad vial colombiana este
"Manual de Diseño Geométrico de Carreteras", el
Instituto Nacional de Vías espera que su estudio y
aplicación por parte de funcionarios públicos,
educadores, universitarios, consultores, proyectistas y
contratistas de construcción y mantenimiento, permita
el desarrollo de una red nacional de carreteras acorde
con las necesidades y expectativas de los colombianos
del próximo siglo. Así mismo, agradece todos los
comentarios que puedan ser de utilidad para el
mejoramiento del documento en futuras ediciones.
HERNÁN OTONIEL FERNÁNDEZ ORDÓÑEZ
Secretario General Técnico
Santafé de Bogotá, D. C., Agosto de 1.998
10. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 10 / 162
REPÚBLICA DE COLOMBIA INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS
INTRODUCCIÓN
En 1970 el entonces Ministerio de Obras Públicas y
Transporte puso en vigencia la normatividad oficial que
definía los criterios para diseñar tanto en planta como
en perfil las carreteras de dos carriles que se
construyeran a partir de esa fecha. Muchas fueron las
bases que sirvieron para su elaboración, varios
factores económicos determinantes, limitaciones
mínimas y otros tipos de criterios, aunque de segundo
orden, fueron la comodidad y seguridad con base en el
estado del conocimiento de ese entonces.
Hoy en día el parque automotor ha cambiado
significativamente en cuanto a potencia, velocidad y
comodidad ocasionando la elevación del estándar de
calidad exigido por los usuarios de las vías. Priman en
la actualidad criterios de seguridad y comodidad para
garantizar al usuario el derecho de desplazamiento de
un sitio a otro. También criterios que respeten los
ecosistemas y patrimonio histórico son igualmente
relevantes.
Por otra parte las fronteras del conocimiento de la
humanidad se han ampliado significativamente de esa
época a la fecha y la comprensión del comportamiento
humano al conducir es mucho mayor; todo esto ha
hecho que muchos países hayan dado un cambio
significativo en la normatividad que gobiernan sus
diseños.
El Instituto Nacional de Vías, entidad ejecutora de la
política nacional en materia de infraestructura vial,
consciente de la necesidad de contar con normas y
especificaciones actualizadas para diseño geométrico
de carreteras, acordes al cambiante parque automotor
que las utiliza, ha preparado un documento que puede
ser utilizado por los diseñadores como guía práctica en
su labor cotidiana.
El ámbito de aplicación de la presente norma son todas
las carreteras de Colombia, y tiene por objeto lo
siguiente:
Unificar criterios de diseño geométrico
Proporcionar a los usuarios que circulan por las
carreteras del país, mediante una normativa adecuada
para proyectos de diseño, unas garantías de seguridad
y comodidad compatibles con la funcionalidad,
integración ambiental, economía y la estética de la vía.
El manual se inicia estableciendo el planteamiento
general tanto de la concepción del diseño, como de la
práctica o procedimientos para el desarrollo del mismo.
Así mismo se incluye una definición y clasificación de
carreteras, clases de proyectos y un capítulo específico
sobre planeación vial.
Aquí se reúnen las normas y especificaciones
necesarias para proyectar el diseño de una carretera.
Sus diferentes capítulos recogen los criterios generales
del diseño, las condiciones relativas a los
alineamientos horizontal, vertical, sección transversal y
los criterios generales que deben observarse, para
obtener la conveniente coordinación entre todas ellas.
En el resto de los capítulos se incluyen criterios para su
aplicación en intersecciones, puentes, túneles, pasos
por zonas urbanas y suburbanas, rectificaciones,
paisajismo, estética y aseguramiento de la calidad.
Igualmente se sugiere a las entidades territoriales que
los criterios resultantes sean adoptados en los pliegos
de condiciones o contratos y se pueda disponer de
parámetros adecuados para calificar la viabilidad
técnica de los proyectos. Así mismo podrá ser tomado
como material de consulta para constructores,
consultores, asesores e interventores, en el ejercicio de
sus actividades profesionales, y para los estudiantes de
Ingeniería Civil y de Vías y Transporte como apoyo
fundamental para su formación académica.
Esta publicación es el resultado de un laborioso trabajo
de grupo que busca proporcionar al ingeniero un medio
para desarrollar y evaluar aspectos relevantes de las
vías. Los resultados que brinde el procedimiento no
deben prevalecer sobre el juicio profesional, sino que
deben usarse como información adicional que sirva de
base parcial a ese juicio, justificando convenientemente
las modificaciones que se introduzcan.
No se incluyen otros elementos del diseño geométrico,
tales como: rampas de frenado, carriles de adelanto,
barreras de seguridad, ciclovías, etc., técnicas que
permiten mejorar localmente los tramos más deficientes
de carreteras de dos carriles en vez de convertirlas en
vías de categoría superior, y que requerirían de la
elaboración de documentos específicos.
11. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 11 / 162
REPÚBLICA DE COLOMBIA INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS
FILOSOFÍA
El diseño geométrico es la parte más importante del
proyecto de una carretera, estableciendo con base en
los condicionantes o factores existentes la
configuración geométrica definitiva del conjunto
tridimensional que supone, para satisfacer al máximo
los objetivos fundamentales, es decir, la funcionalidad,
la seguridad, la comodidad, la integración en su
entorno, la armonía o estética, la economía y la
elasticidad.
La funcionalidad vendrá determinada por el tipo de vía
a proyectar y sus características, así como por el
volumen y propiedades del tránsito, permitiendo una
adecuada movilidad por el territorio a los usuarios y
mercancías a través de una suficiente velocidad de
operación del conjunto de la circulación.
La seguridad vial ha de ser la premisa básica en
cualquier diseño vial, inspirando todas las fases del
mismo, hasta las mínimas facetas, reflejada
principalmente en la simplicidad y uniformidad de los
diseños.
La comodidad de los usuarios de los vehículos debe
incrementarse en consonancia con la mejora general
de la calidad de vida, disminuyendo las aceleraciones
y, especialmente, sus variaciones que reducen la
comodidad de los ocupantes de los vehículos. Todo
ello ajustando las curvaturas de la geometría y sus
transiciones a las velocidades de operación por las que
optan los conductores a lo largo de los alineamientos.
La integración en su entorno ha de procurar minimizar
los impactos ambientales, teniendo en cuenta el uso y
valores de los suelos afectados, siendo básica la mayor
adaptación física posible a la topografía existente.
La armonía o estética de la obra resultante tiene dos
posibles puntos de vista: el exterior o estático,
relacionado con la adaptación paisajística, y el interior
o dinámico vinculado con la comodidad visual del
conductor ante las perspectivas cambiantes que se
agolpan a sus pupilas y pueden llegar a provocar fatiga
o distracción, motivo de peligrosidad. Hay que obtener
un diseño geométrico conjunto que ofrezca al
conductor un recorrido fácil y agradable, exento de
sorpresas y desorientaciones.
La economía o el menor costo posible, tanto de la
ejecución de la obra, como del mantenimiento y la
explotación futura de la misma, alcanzando siempre
una solución de compromiso con el resto de objetivos o
criterios.
La elasticidad suficiente de la solución definitiva para
prever posibles ampliaciones en el futuro.
Los factores o requisitos del diseño a tener en cuenta
son muy variados, pero se pueden agrupar en externos
o previamente existentes, e internos o propios de la vía
y su diseño.
Los factores externos están relacionados, entre otros
aspectos, con la topografía del terreno natural, la
conformación geológica y geotécnica del mismo, el
volumen y características del tránsito actual y futuro,
los valores ambientales, la climatología e hidrología de
la zona, los desarrollos urbanísticos existentes y
previstos, los parámetros socio-económicos del área y
la estructura de las propiedades. Toda esta información
siempre es básica y previa al inicio del diseño
geométrico, por lo que hay que empezar recopilando o
extrayendo todos los datos precisos, para analizarlos y
establecer las conclusiones y parámetros que afectan y
condicionan realmente el diseño.
Los factores internos del diseño contemplan las
velocidades a tener en cuenta para el mismo, los
efectos operacionales de la geometría especialmente
vinculados con la seguridad exigible y los relacionados
con la estética y armonía de la solución.
En el diseño geométrico de carreteras la velocidad de
los vehículos es un parámetro básico. La cuestión
fundamental estriba en cual es la velocidad más
apropiada en la que se debe basar el alineamiento.
Históricamente el criterio clásico ha sido seleccionar y
aplicar la velocidad de diseño, tal y como fue definida y
adoptada en Estados Unidos en los años treinta,
suponiendo que todos los vehículos van a circular y
mantener uniformemente esa velocidad a lo largo de la
vía. Su selección se basa principalmente en la clase o
tipo de carretera y en las características topográficas y
del entorno. Su aplicación permite establecer la
referencia para algunos parámetros básicos del diseño,
como radios mínimos, peraltes y visibilidades
necesarias para determinadas maniobras.
Durante las dos últimas décadas en algunos países se
ha examinado el concepto clásico y modificado los
métodos para tener en cuenta las disparidades
manifiestas entre la velocidad de diseño y las
velocidades normales de operación, especialmente en
carreteras convencionales rurales. Mientras que el
concepto de velocidad de diseño fue desarrollado en el
convencimiento de que los conductores circularían a
dicha velocidad, sin comprobación alguna, las
12. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 12 / 162
REPÚBLICA DE COLOMBIA INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS
velocidades de operación observadas y entendidas
como aquellas a las que los conductores optan para
manejar sus vehículos, son en muchos casos
discordantes con el criterio clásico.
Por todo ello, aunque la velocidad de diseño sigue
siendo un concepto y parámetro básico, aparecen
interesantes diferencias en su selección y aplicación, al
basarla más directamente en el comportamiento real de
los conductores, satisfaciendo las expectativas de los
mismos. Teniendo en cuenta que los conductores
optan por un determinado nivel de velocidad en función
del tipo de carretera por la que circulan y sus
características geométricas, condicionados también por
la configuración física de la topografía y los desarrollos
urbanísticos del entorno, la selección de la velocidad
de diseño ha de aproximarse lo máximo posible a ese
nivel esperado, por lo que se establecen unos rangos
de posibles velocidades de diseño para cada tipo de
carretera y topografía, sin mucha holgura, para ofrecer
una geometría que se acomode a las expectativas
razonables de los conductores y, por tanto, sea segura
y cómoda.
El resto de factores y criterios condicionarán la
selección definitiva de la más adecuada velocidad de
diseño, entre ellos el volumen de tránsito esperado. El
que se presente un mayor o menor nivel de demanda
de tránsito no afecta las velocidades que pueden llegar
a desarrollar los vehículos a efectos de garantizarles
con la geometría su seguridad y comodidad en la
circulación, puesto que las situaciones más
comprometidas o críticas se producirán siempre con
vehículos ligeros y circulación libre, es decir,
automóviles circulando solos. Lo que si justificará, sin
lugar a dudas, es una mayor o menor funcionalidad y,
por tanto, rentabilidad de la inversión.
Se hace inevitable una adecuada sectorización de la
carretera a diseñar para que las diferentes velocidades
de diseño seleccionadas se ajusten a las
características mencionadas en cada tramo, siendo
imprescindible que los tramos tengan una longitud
mínima suficiente para que el conductor pueda hacer la
lectura de la vía y su entorno, traduciéndola en un nivel
de velocidades de operación acorde con la velocidad
de diseño utilizada, escalonando progresivamente las
distintas velocidades de diseño de los sucesivos
tramos para favorecer la acomodación a las nuevas
condiciones, evitando así los cambios bruscos.
Como la velocidad de diseño se aplica para la
determinación de las características mínimas de los
parámetros básicos de la geometría, siempre se ha
considerado conveniente la utilización de valores
superiores cuando fuera posible, a pesar de seguir
suponiendo que la circulación se produciría a dicha
velocidad. Así se generan velocidades de operación en
algunas partes de la vía superiores a la velocidad de
diseño, debido a que los conductores observan un
alineamiento de condiciones más suaves que las
mínimas o estrictas, por lo que se les invita a circular a
una mayor velocidad. De esta forma se consumen los
márgenes de seguridad disponibles, pudiendo llegarse
a agotar con la peligrosidad que ello supone.
Por tanto, aunque la velocidad de diseño siga siendo el
parámetro básico e inicial del diseño geométrico,
seleccionada estrechamente con las condiciones
físicas de la vía y su entorno y, por tanto, con el nivel
de velocidad al que van a desear operar los
conductores, y que nos condiciona las características
mínimas de los parámetros geométricos, no se puede
seguir suponiendo que los conductores van a manejar
siempre sus vehículos manteniendo esa velocidad, por
lo que hay que estimar las velocidades de operación
que pueden llegar a desarrollar a lo largo de cada uno
de los elementos del alineamiento, diseñándolos en
correspondencia con ellas y así garantizar la seguridad
y comodidad de los usuarios de la carretera.
Como una primera aproximación a las velocidades de
operación se pueden emplear las velocidades
específicas de cada uno de los elementos geométricos,
por ejemplo, de curvas en planta, siendo éstas las
velocidades inferidas de las características geométricas
resultantes con base en los mismos criterios de
seguridad y comodidad considerados para la aplicación
de la velocidad de diseño. Es decir, que la velocidad
específica de una determinada curva con radio superior
al mínimo correspondiente a la velocidad de diseño del
tramo, será equivalente a la velocidad de diseño que
tuviera asociado ese radio como mínimo. Igualmente
ocurriría con otro tipo de elementos del diseño.
Por tanto, habrá toda una sucesión de velocidades
específicas asociadas a cada uno de los elementos
geométricos, no pudiendo ser nunca inferiores a la
velocidad de diseño del tramo. Diseñando con las
diferentes velocidades específicas siempre se
mantendrán los márgenes de seguridad y comodidad
dentro de cada elemento. Por ejemplo, estableciendo el
peralte correspondiente a una curva de un determinado
radio con base en su velocidad específica y no en
función de la velocidad de diseño que puede llegar a
ser muy inferior.
Para una mejor estimación de las velocidades de
operación de los diferentes elementos geométricos a lo
largo de la carretera hay que apoyarse en el uso de un
determinado modelo, evidentemente empírico, que
tenga en cuenta todos o algunos de los parámetros
13. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 13 / 162
REPÚBLICA DE COLOMBIA INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS
involucrados en la elección de una determinada
velocidad para operar su vehículo, relacionados con las
características físicas o geométricas de la carretera y
su entorno. Se ha comprobado en diversos estudios e
investigaciones que las velocidades de operación
reales llegan a superar a las velocidades específicas
en carreteras rurales con velocidades de diseño no
superiores a 80-90 Km/h, sobre todo con la mejora
paulatina que se produce en el rendimiento de los
vehículos ligeros. Es en esos casos donde se hacen
más necesarias unas estimaciones de las velocidades
de operación adecuadas a las condiciones particulares
o locales de cada país, abordando y desarrollando los
estudios empíricos correspondientes, con sus
revisiones periódicas.
Los efectos operacionales de la geometría de la
carretera vinculados con la seguridad afectan a la
visibilidad necesaria para efectuar las maniobras que
se desarrollan habitualmente en el manejo de los
vehículos, la estabilidad de los vehículos en su
circulación a lo largo de las curvas y la consistencia u
homogeneidad de los diseños para garantizar al
conductor unas evoluciones graduales y sencillas, que
no conlleven sorpresas repentinas con respecto a lo
esperado o deseado por el mismo.
Los conductores precisan de suficiente visibilidad para
desarrollar con seguridad y comodidad las maniobras
necesarias en el manejo de los vehículos, relacionadas
especialmente con la detención ante la presencia de un
posible obstáculo sobre la calzada, el adelantamiento
de otros vehículos más lentos, el cruce o la
incorporación a otra carretera y el esquivamiento de
otro vehículo en sentido contrario cuando la calzada es
estrecha.
Con el diseño geométrico hay que lograr unas
distancias de visibilidad disponibles siempre superiores
a las necesarias para las diferentes maniobras. En el
caso de la parada obligatoria se trata de una maniobra
de emergencia, impuesta al conductor, por lo que se
debe garantizar la distancia de visibilidad de parada en
cualquier punto de la carretera, condicionada
principalmente por las correspondientes velocidades de
operación o específicas de cada elemento y no por la
velocidad de diseño, teniendo en cuenta los criterios
anteriores, aunque a los efectos de este manual se
considere sólo para la velocidad de diseño, resultando
por tanto una distancia de parada mínima.
Cuando un vehículo circula por una curva en planta se
le debe permitir recorrerla con seguridad y comodidad
para la velocidad de operación por la que opte al
afrontarla. La seguridad se introduce en el diseño
garantizando la estabilidad del vehículo ante la fuerza
centrífuga que tiende a desequilibrarlo hacia el exterior
de la curva, oponiéndose a ella el peralte o inclinación
transversal de la calzada y el rozamiento transversal
movilizado entre las llantas y el pavimento.
Por tanto, para cada velocidad de operación o
específica se adopta un rozamiento transversal
movilizable que sea seguro en condiciones críticas,
como son pavimento mojado y estado desgastado de
las llantas, y un peralte suficiente, obteniendo así el
radio de la curva que genera la fuerza centrífuga que
se puede contrarrestar con los valores anteriores
seleccionados. De esa forma se produce siempre una
relación directa entre el radio de una curva, su peralte y
su velocidad específica, es decir, hay una relación
biunívoca entre curvatura y velocidad específica. Esto
mejora la seguridad, garantizando la estabilidad de los
vehículos en las curvas al encontrar los conductores
iguales condiciones para curvaturas semejantes, por lo
que sus velocidades de operación se adecuan a las
geometrías.
Además, hay que lograr un diseño geométrico
consistente, que disponga los elementos de la vía y sus
características contribuyendo a minimizar las
violaciones de las expectativas del conductor, de modo
que éste perciba homogeneidad en el trazado y no
sufra una variación brusca en el nivel de atención
necesario para poder adaptarse a las condiciones
geométricas variables de la carretera que en cada
momento se encuentra.
Para ello ha de haber una coherencia entre el diseño
geométrico y los elementos para cada categoría de vía,
ya que el conductor actúa de forma previsible en
función de la experiencia acumulada a lo largo del
tiempo, además de establecer una evolución continua
de las características geométricas, ya que el conductor
también responde ante la percepción de las
características del itinerario a medida que se recorre.
Los últimos factores internos están relacionados con la
estética y armonía de la solución, desde el punto de
vista del conductor, para lograr la mejor percepción
posible de las características de la vía según se va
recorriendo, procurando comodidad y seguridad al
mismo. Por ejemplo, no es suficiente con establecer la
continuidad de curvaturas geométricas, sino que hay
que conseguir la adecuada percepción de la misma por
el conductor, lo que obligará en determinadas
circunstancias a aumentar las dimensiones de algunas
curvas.
14. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 14 / 162
REPÚBLICA DE COLOMBIA INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS
PROCEDIMIENTO
El diseño de una vía se inicia con el reconocimiento o
establecimiento de los corredores favorables que
conecten los extremos del proyecto y unan puntos de
paso obligado intermedios. Con la ayuda de imágenes
de satélite, fotografías aéreas o cartografía existente,
bien sea procedente de restituciones
aerofotogramétricas o de topografía terrestre, se trazan
las mejores rutas posibles a lo largo de la región o área
afectada, teniendo en cuenta los factores externos más
destacados, como las características geológicas,
geotécnicas del terreno y ambientales del entorno, la
climatología y el desarrollo urbanístico. Es
imprescindible el recorrido visual in situ de las
diferentes soluciones alternativas para su mejor
evaluación.
Respetando al máximo las condiciones externas, en
esta primera etapa del diseño primarán los criterios
económicos vinculados a los alargamientos de las
soluciones y el costo de las obras de explanación, de
arte (puentes, viaductos, muros) y túneles, quedando el
resto de los objetivos supeditados en gran medida al
perfeccionamiento de la solución definitiva.
Seleccionado el corredor más favorable se inicia
propiamente la fase de diseño geométrico para darle la
forma física a la carretera más apropiada o adaptada a
todos los requisitos intentando satisfacer al máximo los
distintos objetivos del diseño.
Como la carretera es una superficie continua y regular
transitable, inserta en un espacio tridimensional, la
reducción de su forma geométrica a un modelo
matemático igualmente tridimensional resulta
complicada y, por tanto, es poco empleada. Dado el
predominio de la dimensión longitudinal que tienen las
vías frente a la dimensión transversal, es habitual la
simplificación del diseño geométrico, estudiando por un
lado, la forma de la línea que describe en el espacio un
punto representativo de la sección transversal
denominado generalmente eje, y por otro lado, las
sucesivas secciones transversales a él vinculadas.
Sólo en los casos en que la vía acusa un marcado
carácter tridimensional como, por ejemplo, en las
intersecciones a desnivel, se puede recurrir para su
mejor estudio al empleo de modelos informáticos, o la
técnica de planos acotados, complementando los
métodos bidimensionales que se describen a
continuación.
En casi todos los diseños se realizan dos análisis
bidimensionales complementarios del mismo eje,
prescindiendo en cada caso de una de las tres
dimensiones. Así, si no se toma en cuenta la dimensión
vertical (cota), resulta el alineamiento en planta, que es
la proyección del eje de la vía sobre un plano
horizontal.
La forma del alineamiento en planta es percibida por el
conductor fundamentalmente como una sucesión
continua y cambiante de rumbos o acimuts a lo largo
del camino recorrido. Las formas geométricas planas (o
alineaciones) que se utilizan para la definición del
trazado en planta responden a modelos polinómicos,
pudiendo ser rectas, curvas circulares o curvas de
transición entre rectas y círculos, o entre distintas
curvaturas del mismo sentido. Habitualmente los
alineamientos se establecen de tal forma que se
garantice, además de la continuidad de acimuts, la
continuidad absoluta de curvaturas, obteniendo así una
variación gradual de las fuerzas transversales que
afectan la comodidad de los usuarios y la seguridad de
los vehículos. Se requiere por tanto el uso de las
curvas de transición.
Si no se toma en cuenta más que la dimensión
horizontal (la proyección del eje del camino recorrido,
definido ya el alineamiento en planta del mismo) y,
junto con ella, se considera la cota, resultará el
alineamiento vertical o perfil longitudinal, que es
percibido por el conductor como una sucesión de
rasantes a lo largo del camino recorrido. Las formas
geométricas planas que se utilizan para la definición
del perfil longitudinal responden también a modelos
polinómicos, pudiendo ser rectas de pendiente
uniforme y empalmes verticales parabólicos que
enlacen rasantes contiguas.
Esta simplificación (alineamiento en planta /
alineamiento vertical / sección transversal) resulta
bastante práctica, incluso en los elementos del trazado
que presentan un carácter bidimensional
(intersecciones a nivel) o tridimensional (intersecciones
a distinto nivel); dónde su aplicación adecuada permita
también buenos resultados en el análisis.
Sin embargo, no se debe olvidar que se trata de un
modelo, y que si se quiere evitar la aparición de efectos
no deseados, relacionados especialmente con la
perspectiva apreciable por el conductor, el diseñador
debe conseguir una coordinación adecuada entre el
alineamiento en planta y el alineamiento vertical, de
forma que queden satisfechas las exigencias
correspondientes a los objetivos o criterios del diseño.
15. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 15 / 162
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El procedimiento habitual de diseño geométrico de un
alineamiento tiene una cierta naturaleza interactiva: se
exige un alineamiento previo en planta por cada
corredor considerado como favorable, y luego se
estudia el perfil longitudinal al que da origen y,
especialmente, su relación con el terreno natural y la
coordinación con el alineamiento en planta. Toda
separación del terreno natural incrementa el
presupuesto de construcción; a veces, sobre todo en
terrenos accidentados, es preciso tener en cuenta
también la sección transversal. A continuación, se
establece el alineamiento en planta a la vista de los
resultados, obteniéndose un nuevo perfil longitudinal; y
así sucesivamente hasta optimizar la solución definitiva
por aproximaciones sucesivas, logrando un resultado
apropiado o satisfactorio.
El perfeccionamiento de los medios técnicos
disponibles, fundamentalmente de la fotogrametría
aérea, los ordenadores y las técnicas de simulación
(perspectivas, maquetas y animaciones) han permitido
una mejora muy importante de la técnica del trazado
vial en los últimos años. Con las aplicaciones
informáticas se obtiene una mayor fiabilidad en los
procesos, y una mayor rapidez y facilidad en los
tanteos sucesivos, alcanzándose la interactividad en el
diseño.
La última fase del diseño geométrico consiste en la
localización de la solución optimizada para su
comprobación in situ y su perfeccionamiento final en su
caso. Para ello se localiza en el terreno natural el eje,
nivelándolo longitudinalmente y transversalmente en
los puntos o secciones que se corresponden con
perfiles transversales, habitualmente equidistantes
cada 20 ó 25 metros. Con base en las cotas reales del
terreno se lleva a cabo el diseño definitivo del perfil
longitudinal y de las secciones transversales, ya que
normalmente no es preciso mover el eje en planta,
aunque no imposible empleando las herramientas
informáticas apropiadas que faciliten la labor. De esa
forma se puede obtener la geometría analítica y los
planos finales del diseño geométrico efectuado y
realizar las mediciones de las obras de explanación y
pavimentos correspondientes.
16. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 16 / 162
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1. LAS CARRETERAS
1.1 GENERALIDADES
El transporte de pasajeros, así como el de carga, ha
venido mostrando preferencia por el uso de las
carreteras, debido a las facilidades que éstas ofrecen,
bien sea por los costos de transporte, bien por la
flexibilidad en su utilización. Estas condiciones, y otras
más, influyen en el desarrollo económico de la región,
con el consiguiente aumento de la producción y del
consumo y mejora del nivel de vida de la población, por
obra del sistema de transporte, en general, y de las
carreteras en particular.
Dadas las condiciones de COLOMBIA, el sistema de
transporte por carretera hace patente la necesidad de
una red eficiente, segura y cómoda, tanto para usuarios
como para vehículos, dentro de principios de
compatibilidad entre la oferta y la demanda.
1.2 DEFINICIÓN
La carretera es una infraestructura de transporte cuya
finalidad es permitir la circulación de vehículos en
condiciones de continuidad en el espacio y el tiempo,
con niveles adecuados de seguridad y de comodidad.
Puede estar constituida por una o varias calzadas, uno
o varios sentidos de circulación o uno o varios carriles
en cada sentido, de acuerdo con las exigencias de la
demanda de tránsito y la clasificación funcional de la
misma.
1.3 CARACTERÍSTICAS
1.3.1 Factores
Como integrantes del "sistema de transporte" las
carreteras forman parte de la infraestructura económica
del país y contribuyen a determinar su desarrollo; e
intervienen en planes y programas a través de los
proyectos. Estos, por tanto, deben responder a un
contexto general de orden macroeconómico, el modelo
de desarrollo, para maximizar su contribución al
desarrollo del país.
Hay diversos factores básicos que definen una
carretera respecto a importancia, categoría,
requerimientos técnicos, otros, para incorporarla al
sistema vial; tales son:
1.3.1.1 Institucionales
La Constitución Nacional y las necesidades puestas en
evidencia por motivos de orden nacional y geopolítico,
por los planes de desarrollo y por los planes sectoriales
del transporte;
1.3.1.2 Operacionales
Se relacionan con el servicio para el cual la carretera
debe ser proyectada, en armonía con las políticas
oficiales como son: funciones, volumen y
características del tránsito inicial y futuro, velocidad de
operación, seguridad para el usuario y la comunidad,
lugar dentro de la jerarquización del sistema vial,
relación con otras vías y con la propiedad adyacente.
1.3.1.3 Físicos
Los relacionados con la naturaleza, que imponen
limitaciones al diseño por considerar, como son:
relieve, hidrografía, geología y climatología, en la zona
del proyecto.
1.3.1.4 Humanos y ambientales
Se relacionan con los rasgos distintivos de la
comunidad que se quiere servir y el ambiente
circundante; los principales son: actividad económica
de la zona de influencia, uso de la tierra, idiosincrasia
de usuarios y peatones, impacto estético y efectos
ambientales.
1.3.1.5 Costos
En consideración a la optimización del uso de los
recursos, el costo de una carretera debe estar asociado
a la categoría del proyecto y comprende tres (3)
acápites principales: costos de inversión, costos de
operación de los usuarios y costos de mantenimiento a
lo largo de la vida útil del proyecto.
1.4 CLASIFICACIÓN
1.4.1 Por competencia
1.4.1.1 Carreteras nacionales
Son aquellas a cargo del Instituto Nacional de Vías.
1.4.1.2 Carreteras departamentales
Son aquellas de propiedad de los departamentos, o las
que la nación les ha transferido a través del Instituto
Nacional de Vías (red secundaria) y el Fondo Nacional
de Caminos Vecinales (red terciaria), o las que en un
futuro les sean transferidas.
17. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 17 / 162
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1.4.1.3 Carreteras distritales y municipales
Son aquellas vías urbanas y/o suburbanas y rurales a
cargo del Distrito o Municipio.
1.4.1.4 Carreteras veredales o vecinales
Son aquellas vías a cargo del Fondo Nacional de
Caminos Vecinales.
1.4.2 Según sus características
1.4.2.1 Autopistas
Es una vía de calzadas separadas, cada una con dos o
más carriles, con control total de acceso1 y salida. Se
denomina con la sigla A.P.2
La autopista es el tipo de vía que proporciona un flujo
completamente continuo. No existen interrupciones
externas a la circulación, tales como intersecciones
semaforizadas o controladas por señal de PARE. El
acceso y salida desde la vía se produce únicamente en
los ramales, que están proyectados para permitir las
maniobras de confluencia y bifurcación a altas
velocidades y por lo tanto, minimizando las alteraciones
del tránsito de la vía principal.
1.4.2.2 Carreteras multicarriles
Son carreteras divididas, con dos o más carriles por
sentido, con control parcial3 o total de acceso y salida.
Se denominan con la sigla M.C.4
1.4.2.3 Carreteras de dos carriles
Constan de una sola calzada de dos carriles, uno por
cada sentido de circulación, con intersecciones a nivel
y accesos directos desde sus márgenes. Se
denominan con la sigla C.C.5
1 Control Total de Acceso: El acceso desde el exterior se realiza
exclusivamente a través de intersecciones a desnivel o mediante
entradas y salidas directas a otras carreteras.
2 Sigla para: Autopistas: Es una vía de calzadas separadas, cada
una con dos o más carriles, con control total de acceso y salida
3 Control Parcial o Total de Acceso: Además de los accesos a
través de las intersecciones a desnivel o mediante entradas y salidas
directas a otras carreteras, se pueden establecer otras mediante vías
de servicio con entradas y salidas específicas. Se permiten
intersecciones a nivel.
4 Sigla para: Carreteras Multicarriles: Son carreteras divididas, con
dos o más carriles por sentido, con control parcial o total de acceso y
salida
5 Sigla para: Carreteras de Dos carriles: Constan de una sola
calzada de dos carriles, uno por cada sentido de circulación, con
intersecciones a nivel y accesos directos desde sus márgenes
1.4.3 Según el tipo de terreno
1.4.3.1 Conceptos básicos
Pendiente longitudinal del terreno es la inclinación
natural del terreno, medida en el sentido del eje de la
vía.
Pendiente transversal del terreno es la inclinación
natural del terreno, medida normalmente al eje de la
vía.
1.4.3.2 Tipos de terreno
Para Colombia, los terrenos se clasifican en plano,
ondulado, montañoso y escarpado, de acuerdo con
parámetros que se indican en la tabla 1.1.
Se consideran las siguientes:
a. Carretera típica de terreno plano.
Es la combinación de alineamientos horizontal y
vertical, que permite a los vehículos pesados mantener
aproximadamente la misma velocidad que la de los
vehículos ligeros.
b. Carretera típica de terreno ondulado.
Es la combinación de alineamientos horizontal y
vertical que obliga a los vehículos pesados a reducir
sus velocidades significativamente por debajo de las de
los vehículos de pasajeros, sin ocasionar el que
aquellos operen a velocidades sostenidas en rampa
por un intervalo de tiempo largo.
c. Carretera típica de terreno montañoso.
Es la combinación de alineamientos horizontal y
vertical que obliga a los vehículos pesados a circular a
velocidad sostenida en rampa durante distancias
considerables o a intervalos frecuentes.
d. Carretera típica de terreno escarpado.
Es la combinación de alineamientos horizontal y
vertical que obliga a los vehículos pesados a operar a
menores velocidades sostenidas en rampa que
aquellas a las que operan en terreno montañoso, para
distancias significativas o a intervalos muy frecuentes.
18. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 18 / 162
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Tabla 1.1 TIPOS DE TERRENO
Terreno
Inclinación máxima media
de las líneas de máxima
pendiente (%)
Movimiento de tierras
Plano (P) 0 a 5
Mínimo movimiento de tierras por lo que no presenta
dificultad ni en el trazado ni en la explanación de una
carretera.
Ondulado (O) 5 a 25
Moderado movimiento de tierras, que permite
alineamientos más o menos rectos, sin mayores
dificultades en el trazado y explanación de una carretera.
Montañoso (M) 25 a 75
Las pendientes longitudinales y transversales son fuertes
aunque no las máximas que se puedan presentar en una
dirección considerada; hay dificultades en el trazado y
explanación de una carretera.
Escarpado (E) > 75
Máximo movimiento de tierras, con muchas dificultades
para el trazado y explanación, pues los alineamientos
están prácticamente definidos por divisorias de aguas en
el recorrido de una vía.
1.4.4 Según velocidad de diseño
En la tabla 1.2 se indica el tipo de carretera en función de la velocidad.
Tabla 1.2 VELOCIDADES DE DISEÑO SEGÚN TIPO DE CARRETERA Y TERRENO
Velocidad de Diseño Vd (Km/h)
Tipo de Carretera
Tipo de
Terreno 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Plano
Ondulado
Montañoso
Carretera principal de
dos calzadas
Escarpado
Plano
Ondulado
Montañoso
Carretera principal de
una calzada
Escarpado
Plano
Ondulado
Montañoso
Carretera secundaria
Escarpado
Plano
Ondulado
Montañoso
Carretera terciaria
Escarpado
1.4.5 Según su función
1.4.5.1 Principales o de primer orden
Son aquellas troncales, transversales y accesos a
capitales de departamento que cumplen la función
básica de integración de las principales zonas de
producción y de consumo del país y de éste con los
demás países.
1.4.5.2 Secundarias o de segundo orden
Aquellas vías que unen cabeceras municipales entre sí
y/o que provienen de una cabecera municipal y
conectan con una principal.
19. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 19 / 162
REPÚBLICA DE COLOMBIA INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS
1.4.5.3 Terciarias o de tercer orden
Aquellas vías de acceso que unen las cabeceras
municipales con sus veredas, o unen veredas entre sí.
1.5 CLASES DE PROYECTOS
1.5.1 Proyectos de construcción
Es el conjunto de todas las obras de infraestructura a
ejecutar en una vía proyectado, en un tramo faltante
mayor al 30% de una vía existente y/o en variantes.
Comprende, entre otras, las actividades de:
• Desmonte y limpieza
• Explanación
• Obras de drenaje (alcantarillas, pontones, etc.)
• Afirmado
• Subbase, base y capa de rodadura
• Tratamientos superficiales o riegos
• Señalización vertical
• Demarcación lineal
• Puentes
• Túneles
1.5.2 Proyectos de mejoramiento
Consiste básicamente en el cambio de
especificaciones y dimensiones de la vía o puentes;
para lo cual, se hace necesaria la construcción de
obras en infraestructura ya existente, que permitan una
adecuación de la vía a los niveles de servicio
requeridos por el tránsito actual y proyectado.
Comprende, entre otras, las actividades de:
• Ampliación de calzada
• Construcción de nuevos carriles
• Rectificación (alineamiento horizontal y vertical)
• Construcción de obras de drenaje y sub-drenaje
• Construcción de estructura del pavimento
• Estabilización de afirmados
• Tratamientos superficiales o riegos
• Señalización vertical
• Demarcación lineal
• Construcción de afirmado
Dentro del mejoramiento, puede considerarse la
construcción de tramos faltantes de una vía ya
existente, cuando éstos no representan más del 30%
del total de la vía.
1.5.3 Proyectos de rehabilitación
Actividades que tienen por objeto reconstruir o
recuperar las condiciones iniciales de la vía de manera
que se cumplan las especificaciones técnicas con que
fue diseñada. Comprende, entre otras, las actividades
de:
• Construcción de obras de drenaje
• Recuperación de afirmado o capa de rodadura
• Reconstrucción de sub-base y/o base y/o capa de
rodadura
• Obras de estabilización
1.5.4 Proyectos de mantenimiento rutinario
Se realiza en vías pavimentadas o no pavimentadas.
Se refiere a la conservación continua (a intervalos
menores de un año) de las zonas laterales, y a
intervenciones de emergencias en la carretera, con el
fin de mantener las condiciones óptimas para la
transitabilidad en la vía. Las principales actividades de
éstas son:
• Remoción de derrumbes
• Rocería
• Limpieza de obras de drenaje
• Reconstrucción de cunetas
• Reconstrucción de zanjas de coronación
• Reparación de baches en afirmado y/o parcheo en
pavimento
• Perfilado y compactación de la superficie
• Riegos de vigorización de la capa de rodadura
• Limpieza y reparación de señales
1.5.5 Proyectos de mantenimiento periódico
Se realiza en vías pavimentadas y en afirmado.
Comprende la realización de actividades de
conservación a intervalos variables, relativamente
prolongados (3 a 5 años), destinados primordialmente
a recuperar los deterioros de la capa de rodadura
ocasionados por el tránsito y por fenómenos climáticos,
también podrá contemplar la construcción de algunas
obras de drenaje menores y de protección faltantes en
la vía. Las principales actividades son:
• Reconformación y recuperación de la banca
• Limpieza mecánica y reconstrucción de cunetas
• Escarificación del material de afirmado existente
• Extensión y compactación de material para
recuperación de los espesores de afirmado iniciales
• Reposición de pavimento en algunos sectores
• Reconstrucción de obras de drenaje
• Construcción de obras de protección y drenaje
menores
• Demarcación lineal
• Señalización vertical
20. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 20 / 162
REPÚBLICA DE COLOMBIA INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS
2 PLANEACIÓN
2.1 DEFINICIÓN
La planeación es un proceso continuo de previsión de
los recursos y servicios requeridos para obtener
objetivos determinados según un orden de prioridades
establecido y que permite escoger la o las soluciones
óptimas entre varias alternativas.
2.2 CATEGORÍAS ESTRATÉGICAS DEL PROCESO
DE PLANEACIÓN
La planeación se desarrolla en diferentes instancias
jerarquizadas por niveles de responsabilidad y alcance.
Los planes de desarrollo constituyen la categoría
superior, a partir de la cual se desprenden las unidades
de gestión, que dan solución a los problemas
específicos de la población.
Las unidades de gestión son los programas,
subprogramas y proyectos, que por su carácter de
medios de acción, subordinan sus objetivos y
estrategias a los establecidos en los planes de
desarrollo.
Los planes de desarrollo comprenden el análisis de la
problemática económica, social y ambiental a nivel
nacional, departamental y municipal, a partir de la cual
definen una estrategia de solución a seguir a mediano
o largo plazo. La estrategia incluye la definición de los
objetivos y metas del plan; de las políticas generales y
sectoriales; de los principales programas de gobierno; y
del plan de inversiones para el período analizado.
El programa es la estrategia de acción cuyas
directrices determinan los medios que articulados
gerencialmente permiten dar una solución integral a
problemas. El objetivo general de un programa, que por
definición debe tener carácter multisectorial,
generalmente corresponde a uno de los objetivos
establecidos por el plan de desarrollo. A partir del
objetivo general se definen objetivos específicos, las
metas, los tipos de proyectos y el plan de inversiones
del programa.
Subprograma es la desagregación de un programa en
grupos homogéneos de proyectos. Esta homogeneidad
no corresponde a un criterio único, ya que puede
definirse por tecnología, ubicación, tamaño, etc., de
acuerdo con las necesidades particulares de
clasificación de un programa. El objetivo general de un
subprograma, generalmente, corresponde a un objetivo
específico del programa.
El proyecto es la mínima unidad operacional que
vincula recursos, actividades y componentes durante
un período determinado y con una ubicación definida
para resolver problemas o necesidades de la
población. El objetivo general de un proyecto debe
estar relacionado con algunos de los objetivos
específicos de un programa o subprograma y, en
consecuencia, con los objetivos del plan de desarrollo.
2.3 CICLO DE UN PROYECTO DE CARRETERA
Un proyecto de carretera comienza en el momento en
que se identifica el problema o necesidad por
solucionar y termina en el momento en que se logra
solucionar o satisfacer dicha necesidad alcanzando así
los objetivos esperados por el proyecto. Las diferentes
etapas por las que debe pasar el proyecto es lo que se
llama ciclo del proyecto. Estas etapas son:
preinversión, inversión y operacional, tal como se
muestra en la figura 2.1.
2.3.1 Etapa de Preinversión
En ella se realizan todos los estudios necesarios para
tomar la decisión de realizar o no el proyecto. Tiene por
objeto examinar la viabilidad del proyecto de carretera
mediante la identificación del mismo, la preparación de
su información técnica, financiera, económica y
ambiental, el cálculo de cantidades de obra, de costos
y beneficios, y la preparación de los bosquejos o
anteproyectos que se requieran.
Durante esta etapa, a partir de la idea del proyecto de
carretera, se desarrollan los denominados estudios de
preinversión, a saber:
• Perfil del proyecto
• Estudio de prefactibilidad (fase I)
• Estudio de factibilidad (fase II)
A continuación se explica brevemente cada uno de los
términos anteriores: La idea del proyecto que consiste
en identificar de forma muy preliminar la necesidad o
problema existente y las acciones mediante las cuales
se podría solucionar, se deriva de planes generales de
desarrollo económico y social, de políticas generales,
de planes sectoriales (Plan del Sector Transporte, por
ejemplo), de otros proyectos o estudios o porque puede
parecer atractivo emprender el proyecto. La idea,
adecuadamente presentada, servirá de base para
decidir acerca de la conveniencia de emprender
estudios adicionales.
21. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 21 / 162
REPÚBLICA DE COLOMBIA INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS
Figura 2.1. CICLO DE PROYECTO
IDEA
PERFIL DEL PROYECTO
PREFACTIBILIDAD
FACTIBILIDAD
DISEÑO DEFINITIVO
CONSTRUCCIÓN
MEJORAMIENTO
REHABILITACIÓN
MANTENIMIENTO RUTINARIO
MANTENIMIENTO PERIÓDICO
EVALUACIÓN EX-POST
ETAPADEPREINVERSIÓNETAPADEINVERSIÓNETAPAOPERACIONAL
PROYECTOS
POSTERGADOS
PROYECTOS
ABANDONADOS
En muchos proyectos de acuerdo con el tipo del mismo y el estado
de la vía, dos o más etapas pueden ocurrir simultáneamente
22. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 22 / 162
REPÚBLICA DE COLOMBIA INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS
El perfil del proyecto sirve para reunir la información de
origen secundario (proyectos similares, mercados,
beneficiarios, aspectos ambientales, por ejemplo);
verificar todas las alternativas del proyecto y estimar
sus costos y beneficios de manera preliminar; realizar
la versión preliminar del diagnóstico ambiental de
alternativas; descartar algunas (o todas) de las
alternativas y plantear cuáles son susceptibles de
estudios más detallados.
El estudio de prefactibilidad del proyecto es un proceso
de descarte de alternativas y estudio de una, dos, o
más de las mismas. En una primera parte se establece
un diagnóstico económico preliminar y se definen las
grandes orientaciones de los estudios técnicos,
financieros, económicos y ambientales del proyecto.
Posteriormente, se seleccionan las soluciones por
evaluar, coordinando aspectos técnicos, financieros,
económicos y ambientales (los técnicos basados
principalmente en información existente: fotografías
aéreas, restituciones, mapas, carteras de tránsito,
otros; y el mínimo necesario de actividades y trabajos
de campo). Más tarde se estiman costos y beneficios
de cada una de las soluciones, se comparan éstas
entre sí y con "una solución de referencia" (Alternativa
sin Proyecto), sobre la base de indicadores
económicos (relación beneficio - costo, B/C; tasa
interna de retorno, TIR; valor presente neto VPN, tasa
única de retorno, TUR, con los correspondientes
análisis de sensibilidad), se eliminan las soluciones
menos convenientes, para reducir el estudio a una,
preferentemente, o dos, si así se justifica, en la etapa
siguiente o de estudio de factibilidad.
En general, a todo proyecto de carretera se le debe
adelantar el estudio de prefactibilidad, con el fin de
tener la información que permita al nivel decisorio de la
entidad dueña del proyecto adoptar uno cualquiera de
los tres siguientes caminos: efectuar la evaluación final
y decidir invertir en la carretera; es decir, pasar a la
etapa de inversión; descartar el proyecto u ordenar la
realización del estudio de factibilidad.
El estudio de factibilidad, que consiste en perfeccionar
la alternativa recomendada en la prefactibilidad, tiene
por objeto reducir al máximo la incertidumbre asociada
con el proyecto de inversión en la carretera. En
general, aquí se afinan los estudios de las soluciones,
o se amplían los aspectos tanto técnicos como
financieros, económicos y ambientales, con el fin de
recomendar lo más conveniente y óptimo para la
comunidad.
2.3.1.1 Contenido de los estudios de preinversión
El contenido mínimo de cada uno de los estudios de
preinversión de un proyecto de carretera es el
siguiente:
• Localización geográfica del proyecto
• Descripción de la zona de influencia del proyecto
• Aspectos técnicos del proyecto. Considerar como
mínimo:
- Topografía
- Geología y geotecnia
- Tránsito
- Valores ambientales
- Climatología
- Aspectos hidrológicos e hidráulicos
- Criterios de diseño
- Planteamiento de soluciones alternativas
- Descripción de soluciones alternativas
- Planos en planta y perfil sobre cartografía
existente de cada solución
- Secciones transversales
• Esquemas de obras de drenaje y estructuras
• Programa para la ejecución del proyecto (debe
comprender todas las actividades de la etapa de
inversión del proyecto)
• Inversiones en el proyecto. En su cuantificación se
tendrán en cuenta los siguientes costos:
- Costo de los estudios de investigaciones
preparatorias y de los estudios técnicos
detallados
- Costos de construcción
- Costos de derechos de vía
- Costos de administración (los requeridos para el
funcionamiento de la unidad dentro de la
organización de la entidad ejecutora,
responsable directa de administrar la ejecución
del proyecto)
- Imprevistos
• Costos de conservación
• Costos de operación y de explotación
• Financiación del proyecto
• Flujo de caja del proyecto
• Estudio comparativo de soluciones alternativas
• Evaluación técnica
• Evaluación económica y social
• Evaluación ambiental (debe contemplar el
diagnóstico ambiental de soluciones alternativas)
• Conclusiones
23. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 23 / 162
REPÚBLICA DE COLOMBIA INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS
2.3.1.2 Nivel de los estudios técnicos y grado de
exactitud de las cuantificaciones en la preinversión
El nivel de los estudios técnicos y el grado de exactitud
de las cuantificaciones en la preinversión, se muestran
en la tabla 2.1.
El estudio de las distintas soluciones alternativas se
deberá realizar por el mismo equipo redactor y con el
mismo nivel de precisión.
Tabla 2.1 TIPOS DE ESTUDIOS
Tipo de
estudio
Nivel de los
estudios
técnicos
Grado de
exactitud de las
cuantificaciones
Escala de
precisión
Perfil del
proyecto
Bosquejos 55 a 60%
Prefactibilidad
Anteproyecto
preliminar
65 a 70% 1:50000
Factibilidad
Anteproyecto
definitivo
75 a 80% 1:10000
2.3.2 Etapa de inversión
La etapa de inversión, también llamada de ejecución,
se inicia con la elaboración de los estudios técnicos
definitivos (fase III). En esencia, comprende las
siguientes actividades:
• Conformación, dentro de la entidad dueña del
proyecto, o dentro de la organización del
concesionario de la carretera, del grupo encargado
de la Gerencia del Proyecto.
• Elaboración de los estudios técnicos definitivos, con
preparación de planos detallados para la
construcción de las obras, y con un grado de
exactitud de las cuantificaciones de 90 a 100%. La
escala mínima de diseño será de 1:2000 con
precisión 1:1000. Se deben basar en los aspectos
técnicos descritos en los estudios de preinversión.
• Gestiones relacionadas con la obtención de los
recursos financieros previstos para el proyecto
durante la preinversión.
• Preparación de licitaciones para la construcción de
las obras, estudio de propuestas y adjudicación de
contratos.
• Construcción de las obras.
• Supervisión o interventoría de la construcción de las
obras.
• Presentación y entrega del proyecto construido a la
entidad que se encargará de su operación y
mantenimiento.
En esta etapa se realiza el seguimiento físico-financiero
del proyecto, con el cual se busca garantizar la correcta
utilización de los recursos de inversión asignados en el
presupuesto. Este seguimiento permite observar las
variaciones sobre lo previsto, determinar sus causas e
introducir ajustes pertinentes.
2.3.3 Etapa operacional
Esta etapa se inicia cuando los vehículos comienzan a
circular sobre la vía. Durante la misma el
mantenimiento o conservación de la carretera, tanto
rutinario como periódico, es responsabilidad de la
entidad dueña del proyecto o del concesionario de la
misma.
Generalmente, en los proyectos continuos
(concesiones) la etapa de operación se presenta
simultáneamente con la etapa de inversión.
2.3.4 Evaluación expost
Para la correcta operación del proyecto, se recomienda
realizar seguimiento y evaluación de resultados al
proyecto. El propósito de este último es ayudar a
asegurar la operación eficiente, identificando y
abordando los problemas que surjan en la operación.
La evaluación de los resultados, desde una perspectiva
más amplia, intenta determinar las razones de éxito o
de fracaso, con el propósito, en un futuro de replicar las
experiencias exitosas y de evitar problemas ya
presentados.
La evaluación de resultados también debe dar
información sobre la eficacia y efectividad de cada uno
de los proyectos en el cumplimiento de los objetivos
planteados en los estudios de preinversión.
24. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 24 / 162
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3 CRITERIOS DE DISEÑO
3.1 VELOCIDAD
3.1.1 Objeto
Los criterios que en esta sección se presentan tienen
que ver con la variable velocidad, como elemento
básico para el diseño geométrico de carreteras y como
parámetro de cálculo de la mayoría de los diversos
componentes del proyecto.
Los conceptos y criterios que aquí se exponen tienen
aplicación tanto para realizar diagnósticos en
carreteras a mejorar y rehabilitar (mejoramiento y
rectificación de alineamientos de carreteras existentes)
como para el diseño geométrico de nuevas carreteras.
La velocidad debe ser estudiada, regulada y controlada
con el fin de que ella origine un perfecto equilibrio entre
el usuario, el vehículo y la carretera, de tal manera que
siempre se garantice la seguridad.
El diseño geométrico de una carretera se debe definir
en relación directa con la velocidad a la que se desea
circulen los vehículos en condiciones aceptables de
comodidad y seguridad.
Por lo tanto, el objetivo principal del diseño geométrico
de una carretera deberá ser el de proveer el servicio
(oferta) para satisfacer el volumen de tránsito
(demanda), de una manera segura, cómoda y
económica, con una velocidad adecuada, que
supuestamente hayan de seguir la mayoría de los
conductores.
3.1.2 Definiciones
Para propósitos de aplicación de los presentes criterios
se deben tener en cuenta los siguientes conceptos
relacionados con la velocidad.
3.1.2.1 Velocidad en general
En general el término velocidad se define como la
relación entre el espacio recorrido por un vehículo y el
tiempo que se tarda en recorrerlo. Esto es, para un
vehículo representa su relación de movimiento,
usualmente expresada en kilómetros por hora (Km/h).
Para el caso de una velocidad constante, ésta se
define como una función lineal de la distancia y el
tiempo, expresada por la fórmula:
t
d
v =
Donde:
v= velocidad constante, (Km/h)
d = distancia, (Km)
t = tiempo, (h)
3.1.2.2 Velocidad puntual
Es la velocidad de un vehículo a su paso por un punto
determinado o sección transversal de la carretera.
La velocidad puntual debe medirse bajo las limitaciones
del conductor, las características de operación del
vehículo, el volumen de tránsito o presencia de otros
vehículos, las condiciones ambientales, y las
limitaciones de velocidad establecidas por los
dispositivos de control.
3.1.2.3 Velocidad instantánea
Es la velocidad correspondiente a cada uno de los
vehículos que se encuentran circulando a lo largo de
un tramo de la carretera en un instante dado.
3.1.2.4 Velocidad media temporal
Es la media aritmética de las velocidades puntuales de
todos los vehículos o parte de ellos, que pasan por un
punto específico o sección transversal de una carretera
durante un intervalo de tiempo seleccionado. Se dice
entonces, que se tiene una distribución temporal de
velocidades puntuales. Matemáticamente, para datos
de velocidades puntuales no agrupados, la velocidad
media temporal se debe calcular como:
n
v
v
n
i
i
t
∑
=
=
1
Donde:
tv = velocidad media temporal, (Km/h)
iv = velocidad puntual del vehículo i, (Km/h)
n= número total de vehículos observados (tamaño de
la muestra)
25. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 25 / 162
REPÚBLICA DE COLOMBIA INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS
Para el caso de datos de velocidades puntuales
agrupados, la velocidad media temporal se debe
calcular como:
( )
n
vf
v
m
i
ii
t
∑=
= 1
Donde:
m = número de grupos de velocidad
if = número de vehículos en el grupo de velocidad i
iv = velocidad puntual del grupo i, (Km/h)
3.1.2.5 Velocidad media espacial
Es la media aritmética de las velocidades instantáneas
de todos los vehículos que en un instante dado se
encuentran en un tramo de carretera. Se dice
entonces, que se tiene una distribución espacial de
velocidades instantáneas.
n
v
v
n
i
i
e
∑=
= 1
Donde:
ev = velocidad media espacial, (Km/h)
iv = velocidad instantánea del vehículo i, (Km/h)
n = número total de vehículos observados en el tramo
Para un espacio o distancia dados, la velocidad media
espacial también se puede calcular aproximadamente,
dividiendo la distancia por el promedio de los tiempos
empleados por los vehículos en recorrerla, así:
t
d
ve =
Donde:
ev = velocidad media espacial, (Km/h)
d = distancia dada o recorrida, (Km)
t = tiempo promedio de recorrido, =
n
t
n
i
i∑=1
, (h)
it = tiempo empleado por el vehículo i en recorrer la
distancia d , (h)
Por lo tanto, con base en las expresiones anteriores, la
velocidad media espacial, también se puede calcular
como:
∑=
= n
i i
e
v
n
v
1
1
Donde:
i
i
t
d
v =
Esta expresión es la media armónica, y que para un
evento dado es la medida estadística que mejor lo
describe. De allí que este es el indicador más
apropiado que se debe utilizar. En este caso, como las
velocidades iv son obtenidas en el tiempo para la
distancia dada d , éstas se refieren a las velocidades
puntuales.
Una forma aproximada que se puede utilizar para
determinar la velocidad media espacial es a través de
la correlación que existe con la velocidad media
temporal, según la siguiente expresión:
t
t
te
v
S
vv
2
−≈
Donde:
2
tS = varianza de la distribución de velocidades con
respecto al tiempo
( )
n
vv
S
n
i
ti
t
∑=
−
= 1
2
2
De otro lado, la velocidad media temporal también se
puede calcular en función de la velocidad media
espacial, utilizando la siguiente ecuación de
correlación:
e
e
et
v
S
vv
2
+≈
26. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 26 / 162
REPÚBLICA DE COLOMBIA INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS
Donde:
2
eS = varianza de la distribución de velocidades con
respecto al espacio
( )
n
vv
S
n
i
ei
e
∑=
−
= 1
2
2
En este caso la velocidad instantánea iv del vehículo
i será la velocidad tomada en el espacio.
3.1.2.6 Velocidad de recorrido
Es el resultado de dividir la distancia recorrida por un
vehículo, desde el principio al fin del viaje, entre el
tiempo total que emplea en recorrerla. En el tiempo
total de recorrido están incluidas todas aquellas
demoras operacionales debido a reducciones de
velocidad y paradas provocadas por la carretera, el
tránsito y los dispositivos de control, ajenos a la
voluntad del conductor. También se le llama velocidad
global o de viaje.
Para todos los vehículos o para un grupo de ellos, la
velocidad media de recorrido se calcula dividiendo la
suma de sus distancias recorridas entre la suma de los
tiempos totales de viaje. Si todos o el grupo de
vehículos recorren la misma distancia, la velocidad
media de recorrido se obtiene dividiendo la distancia
recorrida por el promedio de los tiempos de recorrido.
Por lo tanto, la velocidad media de recorrido es una
velocidad media espacial o con base en la distancia.
La velocidad de recorrido, individual o media, de los
vehículos en una carretera existente es una medida de
la calidad del servicio que ésta proporciona a los
usuarios. Su medición permite realizar el diagnóstico
respectivo.
Por lo anterior y para propósitos de proyecto, es
necesario conocer las velocidades de los vehículos que
se espera circulen por la carretera para diferentes
volúmenes de tránsito.
3.1.2.7 Velocidad de diseño
La velocidad de diseño o velocidad de proyecto de un
tramo de carretera es la velocidad guía o de referencia
que permite definir las características geométricas
mínimas de todos los elementos del trazado, en
condiciones de comodidad y seguridad. Por lo tanto,
ella representa una referencia mínima.
Se define como la máxima velocidad segura y cómoda
que puede ser mantenida en una sección determinada
de una vía, cuando las condiciones son tan favorables,
que las características geométricas del diseño de la vía
predominan.
Todos aquellos elementos geométricos de los
alineamientos horizontal, de perfil y transversal, tales
como radios mínimos, pendientes máximas, distancias
de visibilidad, peraltes, anchos de carriles y bermas,
anchuras y alturas libres, etc., dependen de la
velocidad de diseño y varían con un cambio de ella.
Al proyectar un tramo de carretera, hay que mantener
un valor constante para la velocidad de diseño. Sin
embargo, los cambios drásticos y sus limitaciones
mismas, pueden obligar a usar diferentes velocidades
de diseño para distintos tramos.
Se debe considerar como longitud mínima de un tramo
la distancia correspondiente a dos kilómetros, y entre
tramos sucesivos no se deben presentar diferencias en
las velocidades de diseño superiores a los 20 Km/h.
La selección de la velocidad de diseño depende de la
importancia o categoría de la futura carretera, de los
volúmenes de tránsito que va a mover, de la
configuración topográfica del terreno, de los usos de la
tierra, del servicio que se requiere ofrecer, de las
consideraciones ambientales, de la homogeneidad a lo
largo de la carretera, de las facilidades de acceso
(control de accesos), de la disponibilidad de recursos
económicos y de las facilidades de financiamiento.
3.1.2.8 Velocidad especifica
La velocidad específica de un elemento de diseño, es
la máxima velocidad que puede mantenerse a lo largo
del elemento considerado aisladamente, en
condiciones de seguridad y comodidad, cuando
encontrándose el pavimento húmedo y las llantas en
buen estado, las condiciones metereológicas, del
tránsito y las regulaciones son tales que no imponen
limitaciones a la velocidad.
En una curva horizontal existe una relación biunívoca
entre su radio y la velocidad específica.
3.1.2.9 Velocidad de marcha
Denominada también velocidad de crucero, es el
resultado de dividir la distancia recorrida entre el
tiempo durante el cual el vehículo estuvo en
movimiento, bajo las condiciones prevalecientes del
tránsito, la vía y los dispositivos de control. Es una
medida de la calidad del servicio que una vía
27. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 27 / 162
REPÚBLICA DE COLOMBIA INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS
proporciona a los conductores, y varía durante el día
principalmente por la variación de los volúmenes de
tránsito.
Para obtener la velocidad de marcha en un viaje
normal, se debe descontar del tiempo total de
recorrido, todo aquel tiempo en que el vehículo se
hubiese detenido por cualquier causa.
3.1.2.10 Velocidad de operación
En el diseño geométrico de carreteras, se entiende
como velocidad de operación de un determinado
elemento geométrico, la velocidad segura y cómoda a
la que un vehículo aislado circularía por él, sin
condicionar la elección de la velocidad por parte del
conductor ningún factor relacionado con la intensidad
de tránsito, ni la meteorología, es decir, asumiendo un
determinado nivel de velocidad en función de las
características físicas de la vía y su entorno,
apreciables por el conductor.
También se interpreta la velocidad de operación como
la velocidad a la que se observa que los conductores
operan sus vehículos.
3.1.3 Selección, designación y requisitos
3.1.3.1 Velocidades de diseño
Los presentes criterios establecen en la Tabla 3.1.1 el
rango de las velocidades de diseño que se deben
utilizar en función del tipo de carretera según su
definición legal y el tipo de terreno.
Tabla 3.1.1 VELOCIDADES DE DISEÑO SEGÚN TIPO DE CARRETERA Y TERRENO
Velocidad de Diseño Vd (Km/h)
Tipo de Carretera
Tipo de
Terreno 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Plano
Ondulado
Montañoso
Carretera principal de
dos calzadas
Escarpado
Plano
Ondulado
Montañoso
Carretera principal de
una calzada
Escarpado
Plano
Ondulado
Montañoso
Carretera secundaria
Escarpado
Plano
Ondulado
Montañoso
Carretera terciaria
Escarpado
28. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 28 / 162
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3.1.3.2 Velocidades de operación y de marcha
Normalmente se asimila la velocidad de operación al
percentil 85 de la distribución de
velocidades observadas en una
localización determinada, es decir, se
asume que hay un 15% de los
vehículos que circulan a una velocidad
superior a la de operación en el
elemento. Para tener en cuenta el
concepto, generalmente reconocido,
sólo se consideran en el análisis de
las velocidades las correspondientes a
los vehículos livianos que circulan con
un intervalo amplio, para no estar así
condicionados por una circulación en caravana.
Según se encuentre en la fase del estudio de una
carretera existente o en el diseño de una nueva
carretera, se podrán determinar las velocidades de
operación en el primer caso, o simplemente estimarlas
en el segundo, siempre considerando los distintos
elementos geométricos a lo largo del trazado.
Para la determinación de las velocidades de operación
deberán tomarse datos de velocidades puntuales en la
mitad de las curvas horizontales y de las rectas que
tengan suficiente longitud. Así, se pueden obtener las
sucesivas velocidades de operación o velocidades
realmente prácticas como resultado o efecto
operacional de la geometría de la vía.
La estimación de las velocidades reales de operación
deberá apoyarse en el uso de un determinado modelo
matemático, que tenga en cuenta todos o algunos de
los parámetros involucrados, relacionados con las
características físicas o geométricas de la carretera y
su entorno, tales como: radio de las curvas, peraltes,
longitud, tipo de vía, ancho de calzada, ancho de
bermas, pendiente longitudinal, topografía, entorno
urbanístico, etc. De todos ellos, el más importante es el
radio de las curvas horizontales.
Con respecto a la velocidad de marcha mV y cuando
no se disponga de un estudio real de ella en campo
bajo las condiciones prevalecientes a analizar, se
tomarán como valores teóricos los comprendidos entre
el 85% y el 95% de la velocidad de diseño, tal como se
muestran en la Tabla 3.1.2
Tabla 3.1.2 VELOCIDADES DE MARCHA TEÓRICAS
EN FUNCIÓN DE LA VELOCIDAD DE DISEÑO
3.1.3.3 Tamaño de la muestra de velocidades
En el mejoramiento y rehabilitación de carreteras
existentes, donde es necesario realizar evaluaciones
de la calidad de la operación vehicular, que tengan que
ver con la velocidad, deberá tomarse una muestra de
tamaño:
2
=
E
KS
n
Donde:
n = tamaño mínimo de la muestra (número de
vehículos)
K = constante correspondiente al nivel de
confiabilidad deseado
S = desviación normal de la muestra de velocidades,
(Km/h)
E = error normal permitido en la estimación de la
velocidad media, (Km/h)
Si se ha efectuado un análisis previo de velocidades en
el lugar del estudio (muestra piloto), la desviación
normal S de las velocidades y el error normal E de
la media pueden ser de utilidad para determinar el
tamaño mínimo n que conviene adoptar de una
muestra, para llegar a una determinada exactitud con
un nivel de confiabilidad dado a través de la constante
K .
En casos en los cuales no se hayan efectuado estudios
anteriores y debido a que la variabilidad en las medidas
de dispersión de velocidades es limitada, se sugiere
una desviación normal promedio de 8.0 Km/h, como
valor empírico para velocidades de punto en cualquier
tipo de vía y tránsito. Igualmente, el error normal
permitido puede fluctuar de ±8.0 Km/h a ±1.5 Km/h.
Velocidad
de diseño
Vd (Km/h)
30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Rangos
de la
velocidad
de
marcha
Vm (Km/h)
25.5
a
28.5
34.0
a
38.0
42.5
a
47.5
51.0
a
57.0
59.5
a
66.5
68.0
a
76.0
76.5
a
85.5
85.0
a
95.0
93.5
a
104.5
102.0
a
114.0
Velocidad
media de
marcha
Vm (Km/h)
27.0 36.0 45.0 54.0 63.0 72.0 81.0 90.0 99.0 108.0
29. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 29 / 162
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3.2 VISIBILIDAD
3.2.1 Principios
Una de las características más importantes que deberá
ofrecer el proyecto de una carretera al conductor de un
vehículo es la habilidad de ver hacia adelante, tal que
le permita realizar una circulación segura y eficiente.
La distancia de visibilidad se define como la longitud
continua de carretera que es visible hacia adelante por
el conductor de un vehículo que circula por ella.
Esta distancia de visibilidad deberá ser de suficiente
longitud, tal que le permita a los conductores
desarrollar la velocidad de diseño y a su vez controlar
la velocidad de operación de sus vehículos ante la
realización de ciertas maniobras en la carretera, como
lo puede ser por la presencia inesperada de un
obstáculo sobre su carril de circulación, o el
adelantamiento de un vehículo lento en carreteras de
dos carriles dos sentidos, o la del cruce con una vía
secundaria, o el encuentro de dos vehículos que
circulan por el mismo carril en sentidos opuestos en
carreteras terciarias de calzadas angostas.
Por lo anterior, para el proyecto de carreteras, deberán
tenerse en cuenta cuatro tipos de distancias de
visibilidad:
• Distancia de visibilidad de parada
• Distancia de visibilidad de adelantamiento
• Distancia de visibilidad de cruce
• Distancia de visibilidad de encuentro
3.2.2 Distancia de visibilidad de parada
Se considera como distancia de visibilidad de parada
de un determinado punto de una carretera, la distancia
necesaria para que el conductor de un vehículo que
circula aproximadamente a la velocidad de diseño,
pueda detenerlo antes de llegar a un obstáculo que
aparezca en su trayectoria.
La longitud requerida para detener el vehículo en las
anteriores condiciones será la suma de dos distancias:
la distancia recorrida durante el tiempo de percepción y
reacción y la distancia recorrida durante el frenado.
La distancia recorrida durante el tiempo de percepción
y reacción (adoptado en 2.0 segundos para efectos de
proyecto) se mide desde el momento en que se hace
visible el obstáculo hasta el instante en que se aplican
los frenos. En esta distancia se supone que el vehículo
circula con movimiento uniforme a la velocidad de
diseño.
La distancia recorrida durante el frenado se mide desde
la aplicación de los frenos hasta el momento en que el
vehículo se detiene totalmente, circulando con
movimiento uniformemente desacelerado con velocidad
inicial igual a la velocidad de diseño.
La distancia de visibilidad de parada se calculará
mediante la siguiente expresión:
( )pf
V
VD
l
d
dp
±
+=
254
0556
2
Donde:
pD = distancia de visibilidad de parada, (m)
dV = velocidad de diseño, (Km/h)
lf = coeficiente de fricción longitudinal llanta-
pavimento
p = pendiente de la rasante (tanto por uno), +
ascenso, - descenso
El coeficiente de fricción longitudinal lf en pavimentos
húmedos para diferentes velocidades de diseño se
obtendrá de la Tabla 3.2.1.
En la Tabla 3.2.2 se presentan los valores
recomendados para las distancias mínimas de
visibilidad de parada para diferentes velocidades de
diseño, para tramos de rasantes a nivel ( 0=p ).
Cuando se tengan carreteras con pendientes de
rasante con valores absolutos superiores al 3%, tanto
en ascenso ( p+ ) como en descenso ( p− ), se
deberán realizar las correcciones necesarias a las
distancias de visibilidad de parada dadas en la tabla
anterior para tramos a nivel.
30. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 30 / 162
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Tabla 3.2.1 COEFICIENTES DE FRICCIÓN LONGITUDINAL PARA PAVIMENTOS HÚMEDOS
Velocidad de diseño Vd
(Km/h)
30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Coeficiente de fricción
longitudinal ( lf )
0.440 0.400 0.370 0.350 0.330 0.320 0.315 0.310 0.305 0.300
Tabla 3.2.2 DISTANCIAS DE VISIBILIDAD DE PARADA PARA TRAMOS A NIVEL ( 0=p ) SOBRE PAVIMENTOS
HÚMEDOS
Distancia de visibilidad de parada Dp (m)
Velocidades de
diseño Vd (Km/h)
Distancia durante la
percepción y
reacción (m)
Coeficiente de
fricción longitudinal
lf
Distancia durante el
frenado (m) Calculada Redondeada
30 16.68 0.440 8.05 24.73 25
40 22.24 0.400 15.75 37.99 40
50 27.80 0.370 26.60 54.40 55
60 33.36 0.350 40.49 73.85 75
70 38.92 0.330 58.46 97.38 95
80 44.48 0.320 78.74 123.22 125
90 50.04 0.315 101.24 151.28 150
100 55.60 0.310 127.00 182.60 180
110 61.16 0.305 156.19 217.35 215
120 66.72 0.300 188.98 255.70 255
3.2.3 Distancia de visibilidad de adelantamiento
Se dice que un tramo de carretera tiene distancia de
visibilidad de adelantamiento, cuando la distancia de
visibilidad en ese tramo es suficiente para que, en
condiciones de seguridad, el conductor de un vehículo
pueda adelantar a otro, que circula por el mismo carril a
una velocidad menor, sin peligro de interferir con un
tercer vehículo que venga en sentido contrario y se
haga visible al iniciarse la maniobra de adelantamiento.
La distancia de visibilidad de adelantamiento deberá
considerarse únicamente para carreteras de dos
carriles con tránsito en las dos direcciones, donde el
adelantamiento se realiza en el carril del sentido
opuesto.
A efectos de aplicación del presente criterio, la
distancia mínima de visibilidad de adelantamiento, de
acuerdo a la Figura 3.2.1, se determinará como la
suma de cuatro distancias así:
4321 DDDDDa +++=
Donde:
aD = distancia de visibilidad de adelantamiento, (m)
1D = distancia recorrida durante el tiempo de
percepción y reacción (2.0 segundos) del conductor
que va a efectuar la maniobra, (m)
2D = distancia recorrida por el vehículo adelantante
durante el tiempo desde que invade el carril del sentido
contrario hasta que regresa a su carril (8.5 segundos,
valor experimental), (m)
3D = distancia de seguridad, una vez terminada la
maniobra, entre el vehículo adelantante y el vehículo
que viene en la dirección opuesta, recorrida durante el
tiempo de despeje (2.0 segundos, valor experimental),
(m)
4D = distancia recorrida por el vehículo que viene en
sentido opuesto (estimada en 2/3 de 2D ), (m)
31. MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 31 / 162
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Figura 3.2.1 MÍNIMA DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE ADELANTAMIENTO EN CARRETERAS DE DOS CARRILES
DOS SENTIDOS
Vale la pena anotar, que hasta tanto no se hagan
oficiales los resultados de las investigaciones que
sobre el tema viene adelantando el Instituto Nacional
de Vías con las Universidades del Cauca y Pedagógica
y Tecnológica de Colombia, se utilizará como guía para
el cálculo de la distancia mínima de visibilidad de
adelantamiento el esquema básico seguido por la
AASHTO, a excepción de que la distancia 1D se
realiza durante el tiempo de percepción y reacción (2.0
segundos) y la distancia 2D se efectúa durante 8.5
segundos. La reducción en este último tiempo, tiene
precisamente en cuenta que en la realidad un alto
porcentaje de los adelantamientos en Colombia se
realizan en menores distancias que la distancia de
visibilidad requerida.
Por razones de seguridad se supone que la maniobra
de adelantamiento se realiza a la velocidad de diseño,
y según lo anterior su distancia mínima deberá
calcularse mediante la siguiente expresión:
da VD 5≈
Donde:
aD = distancia de visibilidad de adelantamiento, (m)
dV = velocidad de diseño, (Km/h)
En la Tabla 3.2.3 se presentan los valores mínimos
recomendados para la distancia de visibilidad de
adelantamiento, calculados con la anterior expresión
para carreteras de dos carriles dos sentidos.
Tabla 3.2.3 MÍNIMA DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE
ADELANTAMIENTO PARA CARRETERAS DE DOS
CARRILES DOS SENTIDOS
Velocidad de diseño Vd
(Km/h)
Máxima distancia de
visibilidad de adelantamiento
Da (m)
30 150
40 200
50 250
60 300
70 350
80 400
90 450
100 500
Se deberá procurar obtener la máxima longitud posible
en que la visibilidad de adelantamiento sea superior a
la mínima de la tabla anterior. Por lo tanto, como norma
de diseño se debe proyectar, para carreteras de dos
carriles dos sentidos, tramos con distancia de
visibilidad de adelantamiento, de manera que en
tramos de cinco kilómetros, se tengan varios subtramos
de distancia mayor a la mínima especificada, de
acuerdo a la velocidad de diseño.
En el establecimiento de estos tramos deberá tenerse
en cuenta la topografía, la velocidad de diseño y el
volumen de tránsito futuro o esperado en el año de
diseño.
Como una guía en la Tabla 3.2.4, se recomienda la
frecuencia con la que se deben presentar las
oportunidades de adelantar o el porcentaje mínimo