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FUTURA APP ACCESOS
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Fecha
CONTROL DE REVISIONES Y MODIFICACIONES
ESTADO DE
REVISIÓN Y
APROBACIÓN
NOMBRE FECHA FIRMA
ELABORÓ ING. YAMIL MERCADO
REVISÓ ING. NÉSTOR CORREAL R
APROBÓ ING. FEDERICO BELTZ I
MODIFICACIONES
Versión Descripción de la Modificación Fecha
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V02 Incluidos en Informe de Evaluación Técnica No 2 Diciembre/2015
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TABLA DE CONTENIDO
1 OBJETIVOS Y ALCANCES...........................................................................................7
1.1 OBJETIVO .........................................................................................................7
1.2 ALCANCES.........................................................................................................7
2 TOPOGRAFÍA ...........................................................................................................8
3 DISEÑO GEOMÉTRICO..............................................................................................8
3.1 aNÁLISIS DE ALTERNATIVAS Y CRITERIOS DE SELECCIÓN...................................8
3.2 limitaciones encontradas durante la etapa de diseño...........................................14
3.3 CARACTERIZACIÓN DE LAS VÍAS EXISTENTES...................................................14
3.3.1 SEGÚN SU FUNCIONALIDAD ......................................................................15
3.3.2 SEGÚN EL TIPO DE TERRENO ....................................................................15
3.4 DETERMINACIÓN PARÁMETROS DE DISEÑO......................................................17
3.4.1 VELOCIDAD DE DISEÑO.............................................................................17
3.4.2 VEHÍCULO DE DISEÑO...............................................................................18
3.4.3 PERALTES (emax) .....................................................................................20
3.4.4 RADIO DE CURVATURA MÍNIMO (Rcmin) ....................................................22
3.4.5 PENDIENTE MÍNIMA..................................................................................23
3.4.6 PARÁMETROS CURVAS VERTICALES ...........................................................23
3.4.7 SECCIÓN TRANSVERSAL DE LA CARRETERA................................................24
3.4.8 RESUMEN PARÁMETROS DE DISEÑO ..........................................................25
3.4.9 SECCIÓN TÍPICA DE DISEÑO .....................................................................27
3.4.10 DISEÑO GEOMÉTRICO DEL EJE EN PLANTA ................................................31
3.4.11 DISEÑO GEOMÉTRICO DEL PERFIL.............................................................32
3.4.12 DISEÑO DEFINITIVO DE LAS SECCIONES TRANSVERSALES..........................33
3.4.13 CÁLCULO DEL MOVIMIENTO DE TIERRAS Y ESTRUCTURA DE PAVIMENTO....33
3.4.14 DISEÑO DE OBRAS DE ARTE......................................................................37
3.4.15 ELABORACIÓN DE LOS PLANOS PARA CONSTRUCCIÓN Y DOCUMENTOS
FINALES. ...............................................................................................................37
4 TRAZADO ..............................................................................................................40
5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ...................................................................41
5.1 Formulación de las recomendaciones a tener en consideración durante la etapa de
construcción..............................................................................................................47
6 anexos...................................................................................................................48
6.1 ANEXO NO.1 - REPORTE DE DISEÑO GEOMÉTRICO DOBLE CALZADA CARRERA
SÉPTIMA...................................................................................................................48
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6.2 ANEXO NO.2 - REPORTE DE DISEÑO GEOMÉTRICO AUTOPISTA NORTE .............48
6.3 ANEXO NO.3 - REPORTE DE DISEÑO GEOMÉTRICO DOBLE CALZADA
HATOGRANDE ...........................................................................................................48
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Listado de figuras
Figura 1, Dimensiones y trayectoria de giro para Camión 3S2 .............................................................. 20
Figura 2, sección típica Autopista Norte. ............................................................................................... 28
Figura 3, sección típica Doble Calzada Carrera Séptima........................................................................ 29
Figura 4, sección típica en Terraplén Doble Calzada Hatogrande.......................................................... 29
Figura 5, sección típica en Corte Doble Calzada Hatogrande ................................................................ 30
Figura 6, sección típica Intercambiador Doble Calzada Hatogrande ..................................................... 30
Figura 7, esquema reporte de Elementos de Diseño en Planta............................................................. 32
Figura 8, esquema reporte de Elementos de Diseño Vertical................................................................ 33
Figura 9, esquema reporte de carteras de Movimiento de Tierras Descapote ..................................... 34
Figura 9, esquema reporte de carteras de Movimiento de Tierras Explanación................................... 35
Figura 11, esquema reporte de cantidades de obra.............................................................................. 36
Figura 12, esquema plano planta perfil ................................................................................................. 38
Figura 13, esquema plano secciones transversales ............................................................................... 39
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INTRODUCCIÓN
Este documento es presentado por la firma CANO JIMENEZ ESTUDIOS S.A., en cumplimiento
a sus compromisos como parte de La Promesa de Sociedad Futura “APP ACCESOS NORTE DE
BOGOTÁ S.A.”, cuyo objeto es la ejecución de los Estudios y Diseños Técnicos de Detalle a
Nivel Fase II.
El presente documento contiene los aspectos referentes al Diseño Geométrico para la
ampliación a Doble Calzada de la carrera Séptima y ampliación de calzadas de la Autopista
Norte de entre la Calle 245 y La Caro, así como la proyección de la doble calzada Hato
Grande. Para las ampliaciones se tiene como premisa conservar la velocidad de diseño de las
calzadas existente y para la Doble Calzada Hato Grande se implementa una velocidad de
80Km/h.
El resultado del Diseño se presenta en este informe y en los planos planta perfiles y de
secciones transversales, soportados por las memorias y documentos requeridos como parte
del proceso de diseño.
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DISEÑO GEOMÉTRICO
1 OBJETIVOS Y ALCANCES
1.1 OBJETIVO
Describir en forma específica los pasos a seguir para las diferentes actividades de diseño
geométrico que se realizaran durante el proyecto APP Accesos Norte de Bogotá.
Conservar el trazado horizontal de las calzadas de la Autopista norte y carrera Séptima,
ampliando las dimensiones de la sección transversal actual, y la proyección de la segunda
calzada de esta última. También se contempla la rehabilitación de las rasantes haciéndose
necesario determinar el diseño vertical de la vía que permita ajustarse a las condiciones
actuales y el cálculo de peraltes, dando cumplimiento a las especificaciones técnicas mínimas
exigidas en cuanto a radios de curvatura, pendiente y otros elementos con el fin de
garantizar el tránsito de manera continua y segura.
Determinar el trazado de la doble calzada Hatogrande, conectando la ruta Nacional 55 y la
variante Cajicá, teniendo en cuenta estudios de tránsito, geología, geotecnia, y ambientales
de tal manera que se garantice la operatividad, estabilidad y sostenibilidad del corredor.
1.2 ALCANCES
Realizar las actividades de topografía, siguiendo las especificaciones y lineamientos dados en
cada una de sus etapas.
Definir y optimizar un diseño geométrico acorde con las normas y criterios establecidos en El
Manual de Diseño Geométrico del INVIAS vigente a la fecha de elaboración de los Estudios y
Diseños.
Realizar el trazado definitivo, siguiendo los lineamientos establecidos en el manual de diseño
geométrico vial vigente, teniendo especial cuidado con el cumplimiento de las pendientes
verticales mínimas permitidas en terreno plano (0.3%).
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Integrar el diseño horizontal, transversal y vertical con los volúmenes de hidráulica,
hidrología y geotecnia que se realizaron para los estudios del proyecto como complemento
del diseño geométrico.
Materializar la totalidad del eje en planta y verificar en campo el cumplimiento de los criterios
y consistencia geométrica del diseño, tal como se especifica en el Manual de Diseño
Geométrico de INVIAS 2008.
2 TOPOGRAFÍA
Se presenta volumen anexo
3 DISEÑO GEOMÉTRICO
3.1 ANÁLISIS DE ALTERNATIVAS Y CRITERIOS DE SELECCIÓN
El seguimiento para la definición del tipo de intervención para cada una de las unidades
funcionales en estudio se ha basado en previas reuniones interdisciplinarias entre los
especialistas de la consultoría y los estructuradores del proyecto, en las cuales se definió el
tipo de intervención y alcance de cada unidad funcional donde surgió el siguiente análisis de
alternativas:
Unidad Funcional 1: Carrera Séptima Calle 245 - La Caro
La carrera Séptima entre las calles 245 y La Caro cuenta con una calzada bidireccional
compuesta en sección por dos carriles de 3.65m de ancho y en algunos sectores se cuenta
con berma-cuneta. La primera alternativa analizada corresponde a la ampliación de la calzada
nueva al costado occidental de la vía existente y la segunda a la ampliación hacia el costado
oriental. En ambas alternativas se proyecta una calzada nueva constituida por dos carriles de
3.65 m, berma interna de 0.50m y externa de 1.80 y un separador de 2.00m, sección que
corresponde a los anchos requeridos para una categoría de carretera primaria.
Criterio de selección: El primer criterio de selección tenido en cuenta corresponde a la
limitante que existe en cuanto a intervención de las obras de la calzada existente debido a
que esta pertenece actualmente a la concesión DEVINORTE, ya que en la proyección de la
calzada por el costado occidental se encontraron limitantes en el punto donde bifurca la vía
con el acceso hacía el municipio de sopó para llevar la nueva vía hasta el sector de La Caro.
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En este punto era necesario ocupar cerca de 0.3 km de la vía existente para darle
continuidad a la proyectada, lo cual no es viable hasta noviembre del 2019, fecha en la cual
revierte la concesión y se pueden ejecutar obras sobre lo existente. En esta primera
alternativa la intervención mencionada no se pude evitar físicamente, ya que el corredor de la
vía férrea en este sector no lo permite porque se encuentra justamente al costado occidental
de la vía existente aproximadamente a unos 14 metros, lo que no es suficiente para
implementar la banca requerida por la nueva vía y el gálibo horizontal mínimo requerido por
el paso férreo.
A continuación se relacionan imágenes comparando las alternativas en el sector de La Caro
Donde el trazado naranja corresponde a la ampliación por el costado occidental y el cian por
el costado oriental:
Figura 1, comparación alternativas cra 7 Sector La Caro
El segundo criterio de selección corresponde al porcentaje de intervenciones en predio
industriales cuyo costo y complejidad de adquisición son mucho mayores respecto a los
predios habitacionales.
A continuación se relacionan las tablas del análisis:
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De acuerdo a los criterios de selección analizados la mejor alternativa corresponde a la
proyección de la nueva calzada en el costado oriental.
Unidad Funcional 2: Autopista Norte calle 245 - La Caro
Por tratarse de la ampliación de las calzadas existentes en la Autopista Norte no se cuenta
con análisis de alternativas respecto al trazado, sin embargo se contemplaron dos iniciativas
que corresponden a la ampliación en los costados exteriores de las calzadas existentes y otra
ampliando los costados interiores. Ambas alternativas contemplan lo siguiente:
Calzada Oriental: Se plantea realizar ampliación de la calzada en dos (2) carriles de 3.65 m y
la berma interna de 1.0 m, desde la Calle 245 hasta el Peaje Andes con una longitud
aproximada de 1.3 km y ampliación en un (1) carril de 3.65 m y berma interna de 1.0 m
desde el peaje Andes hasta la Caro con una longitud aproximada de 2.9 km.
Calzada Occidental: Se plantea realizar ampliación de la calzada en dos (2) carriles de 3.65 m
y la berma interna de 1.0 m, desde la Calle 245 hasta la Caro con una longitud aproximada
de 4.2 km.
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Cicloruta: Se plantea construir 4.2 Km de cicloruta entre la calle 245 y la Caro a la margen
oriental de la calzada oriental de la Autopista norte.
Criterio de selección: para esta unidad funcional se opta por la ampliación hacia la parte
interna de la autopista norte (separador), teniendo como premisa que la intervención predial
se genera en espacio público, ya que no tiene un gran impacto sobre la propiedad privada
respecto a la adquisición de nuevos predios y sobrecostos en adecuaciones de accesos, por
lo cual se requerirá solo gestión sobre predios intervenidos por la construcción de cicloruta y
puentes peatonales, al igual que paraderos en algunos sectores de la unidad funcional UF-2.
Unidad Funcional 3: Variante Hatogrande
Esta unidad funcional busca conectar en las dos alternativas la Ruta Nacional 55 en el tramo
La Caro – Tocancipa Sector Hatogrande con las Variante cajicá. Las dos alternativas
dispuestas para proyectar la doble calzada son:
 La primera alternativa contempla mejorar el corredor de la vía existente con la
proyección de una doble calzada que empalma en la variante Cajicá a lo largo de la
calle Séptima. Esta alternativa resuelve las maniobras sobre la Variante Cajicá por
medio de los retornos existentes al norte y sur del empalme dispuesto
aproximadamente a 350m hacia ambos costados.
Figura 2, alternativa 1 Doble Calzada Hatogrande mejorando el corredor existente
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 La segunda alternativa proyecta la doble calzada al costado nororiente del municipio
de Cajicá buscando un trazado en su gran mayoría nuevo, empalmando la doble
calzada en una intersección a desnivel para resolver las maniobras entre el la doble
calzada proyectada y la Variante Cajicá.
Figura 3, alternativa 2 Doble Calzada Hatogrande corredor nuevo
Criterio de selección: la selección de la alternativa se basa en las restricciones de las
especificaciones geométricas que presenta la alternativa 1, ya que en esta alternativa la
doble calzada proyectada acopla el valor de los elementos geométricos en planta a las
condiciones reinantes sobre el corredor con el objeto de intervenir moderadamente los
predios lo cual no es viable por las bajas especificaciones en radios de curva y
entretangencias existentes, lo cual no permitiría aprovechar en lo más mínimo el corredor
existente. También existen restricciones en el empalme con las variante Cajicá, ya que es
poco viable implementar una intersección a desnivel por su gran impacto social y las
maniobras en los retornos al sur y norte del empalme no cuenta con las longitudes de
entrecruzamiento adecuadas para el número de vehículos equivalentes en este punto. Por lo
anterior se selecciona la alternativa 2 por su bajo impacto social, predial y ventajas en
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3.2 LIMITACIONES ENCONTRADAS DURANTE LA ETAPA DE DISEÑO
Unidad Funcional 1: Carrera Séptima Calle 245 - La Caro
 La determinación de la velocidad de diseño: La doble calzada Carrera Séptima debe
presentar una velocidad de diseño de 70Km/h. Sin embargo, mantiene su actual
velocidad de diseño de 60Km/h debido a que las curvas horizontales existentes
presentan radios hasta de 113m y el radio de curva actual es muy inferior al
requerido de 168m para adoptar la velocidad que cumpla con la norma, el cual
obligaría a contar con intervenciones prediales mucho mayores además de tener que
rectificar el trazado de la calzada existente para que las dos calzadas tengan un
mismo nivel de servicio y seguridad.
Unidad Funcional 2: Autopista Norte calle 245 - La Caro
 Los parámetros de diseño están condicionados al trazado existente.
Unidad Funcional 3: Variante Hatogrande
 El diseño cumple satisfactoriamente con los parámetros mínimos establecidos por el
manual de diseño geométrico, sin embargo se tuvieron consideraciones especiales
dentro del trazado como la necesidad de implementar un paso a nivel debido al cruce
férreo y los dos viaductos necesarios para cruzar el Rio Bogotá.
3.3 CARACTERIZACIÓN DE LAS VÍAS EXISTENTES
Determinada según la necesidad operacional de la carretera o de los intereses de la nación
en sus diferentes niveles la Doble Calzada Carrera Séptima, Hatogrande y Autopista son
carreteras primarias que se encuentra en terrenos ondulados para los casos de la
Autopista Norte y Hatogrande. La carrera séptima en cambio, a pesar de contar con
pendientes longitudinales muy bajas se clasifica como terreno montañoso debido a los cortes
transversales que se generan en la proyección de la nueva calzada la cual se desarrolla en el
costado oriental del trazado existente. En general se plantean pendientes longitudinales
mínimas hasta del 0.3% para las calzadas nuevas. A continuación se relacionan las
definiciones bajo las cuales se determinaron las categorías de los trazados:
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De acuerdo con el Manual de Diseño Geométrico INVIAS 2008, las carreteras se clasifican
según su funcionalidad y el tipo de terreno así:
3.3.1 SEGÚN SU FUNCIONALIDAD
Primarias
Son aquellas troncales, transversales y accesos a capitales de Departamento que cumplen la
función básica de integración de las principales zonas de producción y consumo del país y de
éste con los demás países. Este tipo de carreteras pueden ser de calzadas divididas según las
exigencias particulares del proyecto. Las carreteras consideradas como Primarias deben
funcionar pavimentadas.
Secundarias
Son aquellas vías que unen las cabeceras municipales entre sí y/o que provienen de una
cabecera municipal y conectan con una carretera Primaria. Las carreteras consideradas como
Secundarias pueden funcionar pavimentadas o en afirmado.
Terciarias
Son aquellas vías de acceso que unen las cabeceras municipales con sus veredas o unen
veredas entre sí. Las carreteras consideradas como Terciarias deben funcionar en afirmado.
En caso de pavimentarse deberán cumplir con las condiciones geométricas estipuladas para
las vías Secundarias.
3.3.2 SEGÚN EL TIPO DE TERRENO
Determinada por la topografía predominante en el tramo en estudio, es decir que a lo largo
del proyecto pueden presentarse tramos homogéneos en diferentes tipos de terreno.
Terreno plano
Tiene pendientes transversales al eje de la vía menores de cinco grados (5°). Exige el mínimo
movimiento de tierras durante la construcción por lo que no presenta dificultad ni en su
trazado ni en su explanación. Sus pendientes longitudinales son normalmente menores de
tres por ciento (3%).
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Conceptualmente, este tipo de carreteras se definen como la combinación de alineamientos
horizontal y vertical que permite a los vehículos pesados mantener aproximadamente la
misma velocidad que la de los vehículos livianos.
Terreno ondulado
Tiene pendientes transversales al eje de la vía entre seis y trece grados (6° - 13°). Requiere
moderado movimiento de tierras durante la construcción, lo que permite alineamientos más o
menos rectos, sin mayores dificultades en el trazado y en la explanación. Sus pendientes
longitudinales se encuentran entre tres y seis por ciento (3% - 6%). Conceptualmente, este
tipo de carreteras se definen como 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 livianos, sin que esto los lleve a operar a velocidades sostenidas en rampa
por tiempo prolongado.
Terreno montañoso
Tiene pendientes transversales al eje de la vía entre trece y cuarenta grados (13° - 40°).
Generalmente requiere grandes movimientos de tierra durante la construcción, razón por la
cual presenta dificultades en el trazado y en la explanación. Sus pendientes longitudinales
predominantes se encuentran entre seis y ocho por ciento (6% - 8%). Conceptualmente,
este tipo de carreteras se definen como la combinación de alineamientos horizontal y vertical
que obliga a los vehículos pesados a operar a velocidades sostenidas en rampa durante
distancias considerables y en oportunidades frecuentes.
Terreno escarpado
Tiene pendientes transversales al eje de la vía generalmente superiores a cuarenta grados
(40°). Exigen el máximo movimiento de tierras durante la construcción, lo que acarrea
grandes dificultades en el trazado y en la explanación, puesto que generalmente los
alineamientos se encuentran definidos por divisorias de aguas. Generalmente sus pendientes
longitudinales son superiores a ocho por ciento (8%). Conceptualmente, este tipo de
carreteras se definen como la combinación de alineamientos horizontal y vertical que obliga a
los vehículos pesados a operar a menores velocidades sostenidas en rampa que en aquellas a
las que operan en terreno montañoso, para distancias significativas y en oportunidades
frecuentes.
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3.4 DETERMINACIÓN PARÁMETROS DE DISEÑO
Siguiendo con la metodología del Manual de Diseño Geométrico INVIAS 2008, se presenta a
continuación las especificaciones de diseño extraídas del tipo de vía definido en el numeral
anterior, haciéndose imperativo que la determinación de los parámetros deben considerar
cada uno de los objetivos y alcances expuestos al inicio de este informe.
3.4.1 VELOCIDAD DE DISEÑO
La Velocidad de diseño de un tramo homogéneo (Vtr) está definida en función de la categoría
de la carretera y el tipo de terreno. El Manual de Diseño Geométrico en su capítulo 2 indica
valores de la velocidad de diseño de los tramos homogéneos en función de la categoría de la
carretera y el tipo de terreno en su tabla 2.1.
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De acuerdo con lo anterior, la Autopista norte y la Doble Calzada Hatogrande son vías
primarias en terreno ondulado que a la luz del manual de diseño geométrico Invias 2008
deben tener una velocidad de diseño de 80 km/h, no obstante por tratarse de una ampliación
para el caso e la autopista Norte, el diseño geométrico se condicionada para cumplir con los
parámetros de diseño que presente la vía existente. La Carrera Séptima debe presentar una
velocidad de diseño de 70Km/h. Sin embargo, mantiene su actual velocidad de diseño de
60Km/h debido a que las curvas horizontales existentes presentan radios hasta de 113m y el
radio de curva actual es muy inferior al requerido de 229m para adoptar la velocidad que
cumpla con la norma.
Teniendo en cuenta lo anterior, se adopta la velocidad de diseño de 80 Km/h para
Hatogrande y de 60Km/h para la Carrera Séptima y Autopista Norte.
3.4.2 VEHÍCULO DE DISEÑO
Se denomina Vehículo de diseño al vehículo representativo de todos los vehículos que puedan
circular por una vía.
Para efectos del diseño geométrico se adopta la siguiente clasificación, en concordancia con
lo estipulado por el Ministerio de Transporte en la Resolución 4100 del 28 de diciembre de
2004.
1) Vehículos livianos con menos de cinco toneladas (5.0 T) de capacidad tales como
automóviles, camionetas y camperos.
2) Vehículos pesados con más de cinco toneladas (5.0 T) de capacidad como buses y
vehículos de transporte de carga.
Particularmente los vehículos livianos inciden en las velocidades máximas, en las distancias
de visibilidad de parada y distancias de visibilidad de adelantamiento, mientras que los
vehículos pesados (buses y vehículos de carga) lo hacen en la pendiente longitudinal y en la
longitud crítica de pendiente.
En la Tabla 2.4 del Manual de Diseño Geométrico INVIAS 2008 se presentan los vehículos de
diseño adoptados.
Es pertinente indicar que este proyecto presenta una intersección a desnivel la cual se
empalma la Doble Calzada Hatogrande proyectada con la Variante Cajicá existente, la cual
cuenta con ramales de entrada, salida y enlace que cumplen con la evaluación de los radios
de giro requeridos para el vehículo articulado 3S2.
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Se define el 3S2 como el vehículo de diseño para el proyecto.
A continuación se presentan las dimensiones principales de los vehículos de diseño
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Figura 4, Dimensiones y trayectoria de giro para Camión 3S2
3.4.3 PERALTES (emax)
Para carreteras Primarias y Secundarias se establece como peralte máximo ocho por ciento
(8%). Dependiendo del análisis de peraltes y longitud de entretangencia existentes en la vía
actual, que se desarrolla en terreno plano, cumple satisfactoriamente para la adopción de
este parámetro.
El peralte de cada una de las curvas fue determinado por su radio respectivo mediante la
tabla 3.4 del MDG Invias 2008, para una velocidad de diseño de 80Km/h y 60Km/h.
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Para determinar la longitud de transición de los peraltes se determina la velocidad específica
de cada curva para obtener así mediante la tabla 3.6 la pendiente relativa de la rampa de
peralte.
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3.4.4 RADIO DE CURVATURA MÍNIMO (Rcmin)
El radio mínimo es el valor límite de curvatura para una velocidad Específica de acuerdo con
el peralte máximo y el coeficiente de fricción transversal máxima. El Radio mínimo de
curvatura deberá ser usado en sit20156uaciones extremas donde sea imposible la aplicación
de radios mayores. En la tabla 3.2 se presentan los radios de curvatura mínimos de 113m
para la Carrera séptima y 229m para Autopista Norte y Conectante Hatogrande:
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3.4.5 PENDIENTE MÍNIMA
En este proyecto particularmente, es necesaria la adopción de una pendiente mínima
longitudinal de 0.3% que aporte a la velocidad transversal de evacuación del agua lluvia,
disminuyendo así el riesgo de que se presente hidroplaneo.
3.4.6 PARÁMETROS CURVAS VERTICALES
A continuación se presentan los valores de Kmín para curvas verticales cóncavas y convexas
al igual que la longitud de curva mínima según el criterio de operación:
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Parámetro Valor
Velocidad de Diseño (Vd) (Km/h) 60.00
K Curva Convexa 11.00
K Curva Cóncava 18.00
Longitud Mínima Curva Vertical (m) 36.00
HATOGRANDE
Parámetro Valor
Velocidad de Diseño (Vd) (Km/h) 80.00
K Curva Convexa 26.00
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K Curva Cóncava 30.00
Longitud Mínima Curva Vertical (m) 48.00
De acuerdo al crieterio de K máximo establecido por el manual de diseño geométrico 2008,
se diseñaron las curvas verticales cóncavas con un valor de K menor o igual a 50.
3.4.7 SECCIÓN TRANSVERSAL DE LA CARRETERA
3.4.7.1 Ancho de Calzada
Con el fin de garantizar la sección mínima establecida en el manual de diseño geométrico,
todos los anchos de carril corresponden a 3.65m c/u. alcanzando así anchos de calzadas de
7.3m para la Carrera Séptima y Hatogrande y de 18.25 m que corresponden a cinco carriles
de las calzadas de la Autopista Norte.
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3.4.7.2 Ancho de Berma
Los anchos de bermas varían dependiendo del proyecto y el sector en el cual se
implementan. Las bermas externas varian entre 1.8 y 2.0m para calzadas en el desarrollo del
tramo en condiciones normales y de 1.5m en el intercambiador Hatogrande. Las bermas
internas varían entre 0.5 y 1.0 metros. Se debe tener en cuenta que los anchos
implementados corresponden a los estipulados en el capítulo 5 del MDG INV-2008, tablas 5.2
y 5.4.
3.4.8 RESUMEN PARÁMETROS DE DISEÑO
En la siguiente tabla se presenta el resumen de parámetros de diseño de acuerdo con la
división en tramos de diseño del Proyecto:
Criterios de Diseño - Manual de Diseño Geométrico 2008
Doble Calzada Carrera Séptima
Parámetro Valor
Velocidad de Diseño (Vd) (Km/h) 60
Carril (a) (m) 3.65
Categoría de la Carretera Primaria
Peralte Máximo (e%) 8
Entretangencia Curvas Circulares Diferente Sentido y
Mismo Sentido Con Espirales (m)
Sujeto a trazado de la calzada
existente
Entretangencia Curvas Circulares Mismo Sentido (m)
Sujeto a trazado de la calzada
existente
Entretangencia Máxima (m) 900.00
Radio Mínimo (Rc) (m) 113.00
Rampa de Peralte (Δs) 0.60
Longitud Mínima de la Curva Circular (m) 33.33
Pendiente Máxima Primaria de dos Calzada (%) No aplica
Pendiente Máxima Primaria de una Calzada (%) 8
Longitud Entre PIVS (m) 170.000
K Curva Convexa 11.00
K Curva Cóncava 18.00
Longitud Mínima Curva Vertical (m) 36.00
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Criterios de Diseño - Manual de Diseño Geométrico 2008
Doble Calzada Autopista Norte
Parámetro Valor
Velocidad de Diseño (Vd) (Km/h) 60
Carril (a) (m) 3.65
Categoría de la Carretera Primaria
Peralte Máximo (e%) 8
Entretangencia Curvas Circulares Diferente Sentido y
Mismo Sentido Con Espirales (m)
83.33
Entretangencia Curvas Circulares Mismo Sentido (m) 250
Entretangencia Máxima (m) 900.00
Radio Mínimo (Rc) (m) 113.00
Rampa de Peralte (Δs) 0.60
Longitud Mínima de la Curva Circular (m) 33.33
Pendiente Máxima Primaria de dos Calzada (%) No aplica
Pendiente Máxima Primaria de una Calzada (%) 8
Longitud Entre PIVS (m)
Sujeto a trazado de la calzada
existente
K Curva Convexa 11.00
K Curva Cóncava 18.00
Longitud Mínima Curva Vertical (m) 36.00
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Criterios de Diseño - Manual de Diseño Geométrico 2008
Doble Calzada Hato Grande
Parámetro Valor
Velocidad de Diseño (Vd) (Km/h) 80
Carril (a) (m) 3.65
Categoría de la Carretera Primaria
Peralte Máximo (e%) 8
Entretangencia Curvas Circulares Diferente Sentido y
Mismo Sentido Con Espirales (m)
111.11
Entretangencia Curvas Circulares Mismo Sentido (m) 333.33
Entretangencia Máxima (m) 1200.00
Radio Mínimo (Rc) (m) 229.00
Rampa de Peralte (Δs) 0.50
Longitud Mínima de la Curva Circular (m) 44.44
Pendiente Máxima Primaria de dos Calzada (%) 6
Pendiente Máxima Primaria de una Calzada (%) 6
Longitud Entre PIVS (m) 225.000
K Curva Convexa 26.00
K Curva Cóncava 30.00
Longitud Mínima Curva Vertical (m) 48.00
3.4.9 SECCIÓN TÍPICA DE DISEÑO
Se plantearon las siguientes secciones típicas:
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Figura 5, sección típica Autopista Norte.
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Figura 6, sección típica Doble Calzada Carrera Séptima.
Figura 7, sección típica en Terraplén Doble Calzada Hatogrande
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Figura 8, sección típica en Corte Doble Calzada Hatogrande
Figura 9, sección típica Intercambiador Doble Calzada Hatogrande
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3.4.10 DISEÑO GEOMÉTRICO DEL EJE EN PLANTA
En el numeral 3.2.1 Velocidad de Diseño del presente informe, se presentan los argumentos
para la determinación de la velocidad de diseño a adoptar en el proyecto.
El diseño geométrico en planta del eje del proyecto ha tenido un desarrollo ajustado a la vía
existente para los casos de la Doble Calzada Carrera Séptima y Autopista Norte, procurando
cumplir al máximo las especificaciones de diseño estipuladas en el manual de diseño
geométrico Invias 2008.
Una de las premisas del proyecto es mantener la velocidad de diseño que presentan las
calzadas de la carrera Séptima y Autopista Norte actualmente, por tal razón, fue necesario
tratar de ajustar el diseño horizontal a la geometría existente. Pese a ser una ampliación en
el caso de la carrera Séptima se calcularon diagramas de peraltes en todo el tramo con el fin
de rectificar y revisar el diseño transversal de las curvas.
Se revisaron cada una de las longitudes de espiral en el proceso de diseño y como resultado
no se encontraron dificultades en ningún sitio para cumplir con la longitud mínima de espiral
requerida para los respectivos radios y peraltes en el caso de la Doble Calzada Hato Grande.
Los parámetros de diseño en planta son los mismos indicados para el diseño de vías nuevas
que deben cumplir con lo descrito en el Manual de Diseño Geométrico 2008 del INVIAS.
Como resultado del diseño geométrico en planta, en el Anexos se presentan los reportes de
Elementos de Diseño Planta, cuya presentación corresponde al ejemplo presentado en la
siguiente imagen para la curva #4 de la calzada Derecha de la Carrera Séptima y las
tangentes que la contienen:
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Figura 10, esquema reporte de Elementos de Diseño en Planta
3.4.11 DISEÑO GEOMÉTRICO DEL PERFIL
Para el caso de la Conectante Hato Grande y la nueva calzada derecha de la Carrera Séptima
se ha realizado el diseño geométrico vertical cumpliendo los parámetros de diseño para una
vía nueva e indicados en el Manual de Diseño Geométrico 2008 del INVIAS, Capitulo 4.
El modelo digital del terreno permite extraer el dibujo de los perfiles del terreno natural por el
eje del proyecto y sus bordes. Esto facilita el diseño en los empalmes, pudiendo ser ajustado
a condicionantes como cotas de pavimento de la vía existente para los casos de la ampliación
de las calzadas existentes en la carrera Séptima y Autopista Norte.
Como resultado del diseño vertical, en los anexos se presentan los reportes de elementos de
diseño en perfil. En la siguiente imagen se presenta un ejemplo de presentación de diseño de
la curva vertical # 4 de la calzada derecha de la Carrera Séptima.
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Figura 11, esquema reporte de Elementos de Diseño Vertical
3.4.12 DISEÑO DEFINITIVO DE LAS SECCIONES TRANSVERSALES
Se ha elaborado el diseño definitivo de las secciones transversales a lo largo del Proyecto y
separadas cada 10m, teniendo en cuenta el ancho de la calzada, ancho de bermas, bahía de
estacionamiento, el diseño de la estructura del pavimento, la inclinación del diseño del
terraplén. Las secciones transversales se generan a partir del modelo digital en tres
dimensiones y complementadas con todos los elementos antes descritos. Las secciones
transversales presentan la sectorización de la estructura de pavimento determinada por esta
área y los taludes de corte y relleno determinados por el área de Geotecnia.
3.4.13 CÁLCULO DEL MOVIMIENTO DE TIERRAS Y ESTRUCTURA DE
PAVIMENTO
Como resultado del diseño geométrico realizado, se han determinado los datos del
movimiento de tierras de corte y relleno o terraplén cada 10m como se presentan en los
planos de secciones transversales del Proyecto y en los anexos del presente informe. De igual
manera se presenta en este mismo anexo las cantidades estructura de pavimento cada 10
metros.
El modelo de presentación de cantidades y movimiento de tierras se presenta en las
siguientes imágenes:
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Figura 12, esquema reporte de carteras de Movimiento de Tierras Descapote
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Figura 13, esquema reporte de carteras de Movimiento de Tierras Explanación
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El modelo de presentación de las cantidades de obra se presenta en la siguiente imagen:
Figura 14, esquema reporte de cantidades de obra
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3.4.14 DISEÑO DE OBRAS DE ARTE
Con base en la geometría proyectada y el los datos de Hidrología, el área de Hidráulica ha
realizado los cálculos del caudal de diseño de las obras de arte que inciden directamente en
el diseño en perfil del proyecto. Con el apoyo de las áreas de Estructuras y de Geotecnia han
realizado el diseño de alcantarillas.
3.4.15 ELABORACIÓN DE LOS PLANOS PARA CONSTRUCCIÓN Y
DOCUMENTOS FINALES.
Como resultado del diseño geométrico se han elaborado los planos Planta – perfil, secciones
transversales, listados de elementos de diseño en planta, elementos de diseño vertical,
carteras de localización y replanteo del eje, reporte de cotas de bordes de vía, eje y reportes
de movimiento de tierras y cantidades de estructura de pavimento.
3.4.15.1 PLANOS DE DISEÑO
A continuación se presenta la relación de documentos y/o planos entregados por el área de
diseño geométrico:
PLANTA
Se presentan planos en los formatos planta- perfil en Escala 1.000H: 100V conteniendo lo
siguiente:
• Eje del proyecto rotulado con abscisas cada 10m, líneas de marca cada 10m y abscisa de
los puntos singulares.
 Borde de ancho de calzada proyectada
 Bordes de hombro
 Borde externo de cuneta
 Línea de Chaflán
 Escalas gráficas
 Diagrama de peraltes.
 Abscisados cada 10 m.
 Elementos de curvas horizontales
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Figura 15, esquema plano planta perfil
Se aclara que los planos planta perfil no contienen sección típica ya que se destina un plano
específico para ello.
 Sección transversal típica conteniendo:
 Ancho de calzada.
 Bermas.
 Pendientes transversales.
 Taludes de Corte y Lleno.
PERFIL LONGITUDINAL
Escalas H 1:1.000 V 1:100
 Perfil de terreno existente por el eje.
 Proyecto de rasante con indicación de pendientes
 Elementos de curvas verticales (Abscisas, cotas de PIV, Longitud, K)
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SECCIONES TRANSVERSALES
Las Secciones Transversales del estudio, se deben presentar en archivo gráfico y deben
contener:
 Escalas horizontal y vertical 1:100.
 Se presentarán cada 10 metros
 Indicar en cada sección la abscisa, las cotas de rasante y del terreno natural, así como
el área y volumen de corte y/o de terraplén correspondiente a la explanación.
En la siguiente imagen se presenta un ejemplo de los planos de secciones transversales:
Figura 16, esquema plano secciones transversales
3.4.15.2 CARTERAS DEL PROYECTO Y DE REPLANTEO
Se deberá presentar los listados contenidos en el Manual de Diseño Geométrico para
Carreteras del INVIAS los cuales entre otros son:
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REPORTES DE DISEÑO
 Cartera de Alineamiento Horizontal.
 Cartera de Alineamiento Vertical
 Cartera de Rasante (Eje: Abscisa y Cota del eje)
 Cotas de pavimento (eje y bordes de calzada, hombros, cuneta y chaflanes).
 Cartera de Movimiento de Tierras y Cantidades de Obra.
4 TRAZADO
El trazado ha sido realizado, en el caso de las ampliaciones ajustado a la geometría existente
en la Autopista Norte y Carrera Séptima y en la Conectante Hatogrande cumpliendo con lo
establecido en el Manual de Diseño Geométrico del INVIAS 2008, siguiendo los criterios y
premisas establecidos en el capítulo anterior.
En trazados de terreno plano se ha tenido especial cuidado con el alineamiento vertical,
buscando que se establezcan pendientes mínimas a lo largo de todo el tramo.
El trazado ha sido el producto de un análisis interdisciplinario donde se han tenido en cuenta
todos los puntos críticos, cota de inundación, restricciones prediales y demás condicionantes
del diseño. Todo el tramo fue estudiado de tal manera que se plantearon diferentes
soluciones a lo largo del proyecto, recomendando aquella que ofrece las mejores condiciones
técnicas y que cumple con todas las premisas establecidas.
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5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Carrera Séptima
 Se ha procurado agotar los recursos técnicos para realizar un diseño que se adapte lo
mejor posible a la geometría existente de la nueva calzada Derecha de la Carrera
Séptima.
 Como resultado de mesa de trabajo en la especialidad de diseño geométrico con la
interventoría, se mejora el trazado de la calzada derecha en el PI – 17 implementando
una única curva de tipo espiral – circular – espiral. Esto con el fin de evitar la
duplicación de las deficiencias de la calzada existente que presenta en este sector dos
curvas en el mismo sentido con corta entretangencia.
 El eje propuesto para la carrera séptima calzada izquierda mantiene la velocidad de
diseño del trazado original, garantizando uniformidad y continuidad en los tramos.
 Las entretangencias tanto de la calzada izquierda (Ampliación) como de la derecha
(calzada nueva) están supeditadas al trazado existente, cumplir con las longitudes
establecidas por el MDG INV-2008 cambiaría drásticamente lo contemplado en el
alcance del proyecto e implicaría mayores intervenciones prediales, en redes y
movimiento de tierras, etc. Esta condición se especifica en el cuadro de parámetros
del numeral 3.4.8.
 El alcance de mejoramiento contemplado para la calzada izquierda existente se limita
a la ampliación de la sección transversal y no a cambios en el alineamiento, por tanto
se implementan radios que cumplan con el mínimo establecido y se prescinde del
parámetro de relación de radios adyacentes y longitud mínima de entretangencias.
 Se incorporan espirales en la calzada derecha en las curvas donde la entretangencia y
la longitud de curva horizontal mínima lo permita, teniendo en cuenta que la longitud
de la espiral estará supeditada en la mayoría de los casos por la longitud de transición
del peralte y no a los criterios estipulados en el numeral 3.3.1 del MDG INV-2008.
Para la calzada izquierda se aclara que la mejora corresponde a ampliación de la
sección transversal, ya que el alcance proyectado para esta calzada contempla el
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aprovechamiento de la calzada existente, por lo tanto no se incorporan espirales a las
curvas.
 En las curvas tipo espiral – espiral se tuvo en cuenta desarrollar el peralte máximo en
al menos una longitud de 33.33 m que corresponde a dos segundos la velocidad de
diseño. De igual forma se garantiza esta misma longitud para las curvas circulares
espiralizadas.
 Para los PIVs 2, 15, 17, 18 y 20 del perfil longitudinal de la calzada derecha no es
posible cumplir la entretangencia vertical, ya que el diseño del perfil debe ajustarse al
borde derecho proyectado de la calzada izquierda existente para prescindir de muros
de contención en el separador. Para la calzada izquierda se aclara que la proyección
de la rasante de diseño está restringida por la rasante de la calzada existente.
 la adopción del bombeo normal de las curvas entre las abscisas K0+007.97 y el
K0+176.81 en el eje de la cazada derecha obedece a que parte de este tramo se
traslapa con la calzada izquierda, lo que obliga a unificar el bombeo normal de la
calzada existente con la derecha proyectada. Cabe resaltar que el diseño de la
calzada derecha se realizó sobre un modelo de superficie que ya incluye el diseño de
la ampliación de la calzada izquierda, por tanto en las secciones transversales se
puede comprobar que el bombeo normal que presentan estas dos curvas espiralizadas
del eje derecho se ajustan de buena manera al diseño de la rasante de la calzada
izquierda, condición que no sería posible si se proyectan los peraltes de acuerdo a la
tabla 3.4 del MDG INV-2008. Por último se aclara que estas dos curvas por
corresponder a una zona de transición de paso de una a dos calzadas, se restringen a
30KM/h tal como se evidencia en estudio de señalización, lo cual mitiga la disminución
de velocidad específica para estas dos curvas.
 Los giros en los retornos se contemplaron con una sección de 11.2m que corresponde
a un ancho de carril de 6.20m + Berma interna y externa de 2.5m c/u. Esta sección
se debe evaluar nuevamente en los diseños para construcción teniendo en cuenta la
maniobra de recorrido para un vehículo 3S2, ya que una modificación en los
posteriores diseños fase III en la en las deflexiones de la poligonal o en los radios de
curva circular o longitudes de curvas espirales de la calzada derecha en estos
sectores, cambiaría las condiciones del giro de los retornos.
Autopista Norte
 El eje propuesto para la Autopista Norte mantiene una velocidad de diseño de 60
Km/h garantizando uniformidad y continuidad en los tramos.
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 Se ha procurado agotar los recursos técnicos para realizar un diseño que se adapte lo
mejor posible a la geometría existente en la ampliación de las calzadas existentes
 Las entretangencias tanto de la calzada occidental (Ampliación) como de la derecha
(ampliación) se están cumpliendo en su totalidad por el MDG INV-2008.
 El alcance de la ampliación contemplado para la calzada occidental existente se limita
a la ampliación de la sección transversal y no a cambios en el alineamiento, aunque
los radios existentes cumplen con el mínimo establecido y se prescinde del parámetro
de relación de radios adyacentes.
 La longitud de la espiral estará supeditada en la mayoría de los casos por la longitud
de transición del peralte y no a los criterios estipulados en el numeral 3.3.1 del MDG
INV-2008. Sin embargo la longitud mínima de la espiral se está cumpliendo en su
totalidad para las dos calzadas según lo estipulado en el MDG-08
 En el perfil longitudinal tanto en la calzada oriental y la calzada occidental no es
posible cumplir la entretangencia vertical, ya que el diseño del perfil debe ajustarse a
la rasante existente.
 La pendiente mínima del 0.3% no se está cumpliendo en ninguna de las dos calzadas,
ya que esta está sujeta al trazado de la rasante existente.
 La Ampliación de la Autopista Norte en las calzadas Oriental y Occidental se ajusta a
las especificaciones técnicas del Diseño Geométrico del corredor actual.
 Se diseñaron los carriles de aceleración y desaceleración de los retornos ubicados en
las abscisas K1+000 y K1+400, se incorporaron los carriles con una velocidad de la
cazada de origen de 60 km/h y una velocidad de destino de pare esto con el fin de
optimizar los radios internos de giro de los retornos que para el primero de los
retornos quedó con un radio interno de 15 metros y un ancho de carril de 9.7 metros
y para el segundo un radio interno de 18 metros y un ancho del carril de 9.1 metros,
adicionalmente se tuvo en cuenta para el diseño exclusivamente los vehículos livianos
de menos de 2 toneladas. Teniendo en cuanta las premisas anteriormente descritas el
carril de aceleración resulto de 140 metros con una longitud de la transición de 55
metros, mientras para el carril de desaceleración se tuvo que la longitud es de 90
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metros con una transición de 55 metros, es preciso aclarar que las longitudes de los
carriles están contadas a partir de la finalización de las curvas de los retornos.
 En los planos en planta se incluyen la ubicación de los muros de contención tipo
berlines proyectados desde el Volumen de Geotecnia del Proyecto.
 En La Autopista Norte, Calzada Occidental en la llegada a la calle 245, se realizará una
reducción de 5 a 3 carriles con señalización que incluye demarcación de piso, en
aproximadamente 180 metros. En el Estudio de Señalización (Planos) se incluyen la
reducción de 5 a 3 carriles.
 La Ampliación de la Autopista Norte o UF2, se inicia una vez termine la construcción
de la Conectante de Hatogrande o UF3, y dentro del cronograma de obras, su
terminación y puesta en servicio debe estar articulada con la reversión de la
concesión actual DEVINORTE, para que cuando inicie operación no haya una
superposición operativa de dos Concesiones (las fechas probables de la reversión se
muestran en la Minuta Contractual Parte Especial).
Conectante Hatogrande
 Se ha diseñado la Doble Calzada Hato Grande con curvas espirales, con las cuales no
se requiere entretangencia mínima para curvas de diferente sentido.
 Se realiza el cruce del paso férreo a nivel, por restricciones de seguridad en la
Hacienda Presidencial Hatogrande.
 Para garantizar la altura de la rasante por encima de la cota de inundación en el
trazado de Hatogrande fue necesario contemplar terraplenes con una altura promedio
hasta de 5.0 metros, alcanzando su altura máximo en los aproches del Río Bogotá.
 La zona de reserva obligatoria o derecho de vía para Hatogrande, corresponde a lo
establecido en la ley 1228 del 2007.
 Para poder determinar la longitud de entrecruzamiento necesaria para los nuevos
ramales de conexión a construir sobre la intersección de la Variante de Cajicá y
Hatogrande, se utilizan los volúmenes que transitan en el sector para el año actual, y
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posteriormente se proyectarán los futuros de acuerdo a las tasas de crecimiento
establecidas en el Estudio de Tránsito del proyecto, adicionalmente se realiza un
modelo de mucrosimulación para la evaluación.
TRAMO AÑO
TRÁNSITO PROMEDIO DIARIO
AUTOS BUSES C2P C2G C3 - C4 C5 >C5 TOTAL
Retorno SUR (Zipaquirá - Hatogrande)
2015
5474 525 523 278 31 2 2 6833
Retorno NORTE (Hatogrande - Chía) 2711 246 284 179 65 28 75 3589
Según el manual de diseño geométrico vigente, el análisis debe elaborarse para la
hora de máxima demanda, en el cual tenemos los siguientes flujos vehiculares:
TRAMO AÑO
TRÁNSITO EN HORA PICO
AUTOS BUSES C2P C2G C3 - C4 C5 >C5 TOTAL EQIUVALENTES
Retorno SUR (Zipaquirá -
Hatogrande)
2015
438 42 42 22 2 0 0 547 764
Retorno NORTE
(Hatogrande - Chía)
217 20 23 14 5 2 6 287 427
TOTAL ENTRECRUZAMIENTO 1192
De acuerdo a la tabla 6.8 del manual de diseño geométrico de carreteras del INVIAS,
el cual establece las longitudes de entrecruzamiento de acuerdo los flujos, se tienen
los siguientes volúmenes proyectados para los siguientes años de circulación:
TRAMO AÑO
TRÁNSITO EN HORA PICO
AUTOS BUSES C2P C2G C3 - C4 C5 >C5 TOTAL EQIUVALENTES
Retorno SUR (Zipaquirá -
Hatogrande)
2025
719 52 56 31 4 0 0 862 1147
Retorno NORTE
(Hatogrande - Chía)
356 24 30 20 8 3 9 451 640
TOTAL ENTRECRUZAMIENTO 1787
TRAMO AÑO
TRÁNSITO EN HORA PICO
AUTOS BUSES C2P C2G C3 - C4 C5 >C5 TOTAL EQIUVALENTES
Retorno SUR (Zipaquirá
- Hatogrande)
2030
922 57 63 35 4 0 0 1081 1400
Retorno NORTE
(Hatogrande - Chía)
457 27 34 22 9 4 11 563 776
TOTAL ENTRECRUZAMIENTO 2177
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ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO
GEOMÉTRICO
PROMESA DE
SOCIEDAD FUTURA
APP ACCESOS
NORTE DE BOGOTÁ
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TRAMO AÑO
TRÁNSITO EN HORA PICO
AUTOS BUSES C2P C2G C3 - C4 C5 >C5 TOTAL EQIUVALENTES
Retorno SUR (Zipaquirá -
Hatogrande)
2035
1182 62 70 39 5 0 0 1358 1710
Retorno NORTE
(Hatogrande - Chía)
585 29 38 25 10 4 12 704 941
TOTAL ENTRECRUZAMIENTO 2652
Para determinar el comportamiento que tendrá el corredor en el periodo de diseño y
teniendo en cuenta el crecimiento esperado y los flujos atraídos, se determinó realizar
una microsimulación del tránsito del sector, por medio del software Vissim 8.05.
Los flujos considerados para la modelación tienen en cuenta la demanda que tendrán
los corredores para el año de diseño de 2035. Se estima además que el corredor de la
variante Cajicá, tendrá el mismo perfil de la vía, es decir, dos carriles por sentido, y
que los flujos de la hora de máxima demanda de las vías se producen al mismo
tiempo. Al revisar los resultados, se encuentra que para este año de diseño, las
demoras están alrededor de 70 segundos, ubicándola en un nivel de servicio E,
considerándose aceptable para vías rurales.
Imagen 1 Imagen modelo microsumulacion.
Fuente: Elaboración propia.
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GEOMÉTRICO
PROMESA DE
SOCIEDAD FUTURA
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5.1 FORMULACIÓN DE LAS RECOMENDACIONES A TENER EN CONSIDERACIÓN
DURANTE LA ETAPA DE CONSTRUCCIÓN.
 La ampliación de la autopista Norte hacia el separador cuenta con una consideración
especial debido a la existencia de la tubería Tibitoc, por lo cual se destaca un muro
Berlinés de confinamiento de los terraplenes de tal modo que en lugares críticos
debido a su cercanía al canal de evacuación de aguas ubicado en el separador, o
porque las obras de intervención violen la franja de espacio a respetar a cada lado de
la tubería. El sistema de confinamiento descrito para la calzada oriental debe ser
implementado entre las abscisas K0+220 y K0+460 y para la calzada occidental debe
ser implementado entre las abscisas K1+360 y K1+720.
 En la carrera Séptima se cuenta con cortes sobre material de coluvión que
representan siempre una condición crítica por la poca competencia de este material
frente al estado de esfuerzos bajo los que queda el terreno una vez realizado el corte.
En el cuadro que se presenta a continuación están definidas las zonas en las cuales
los taludes de corte quedarán sobre depósitos coluviales y lacustre y cuyo talud de
inclinación debe ser 1H:1V.
Tramos sobre coluvión
Inicial Final
K0+000 K0+341
K0+772 K1+190
K1+467 K1+622
K2+318 K2+842
K3+084 K4+900
Tramos sobre suelo lacustre
Inicial Final
K1+622 K2+318
 En La Carrera Séptima la Ampliación de la calzada existente y la reubicación se
realizará una vez revierta la Concesión Actual DEVINORTE, que estima en el programa
de inversiones en Noviembre del 2019.
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6 ANEXOS
6.1 ANEXO NO.1 - REPORTE DE DISEÑO GEOMÉTRICO DOBLE CALZADA
CARRERA SÉPTIMA
6.2 ANEXO NO.2 - REPORTE DE DISEÑO GEOMÉTRICO AUTOPISTA NORTE
6.3 ANEXO NO.3 - REPORTE DE DISEÑO GEOMÉTRICO DOBLE CALZADA
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3.1.2 volumen ii-trazado_y_diseño_geométrico (1)

  • 1. REPÚBLICA DE COLOMBIA VOLUMEN II ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ - ACCENORTE” PROPONENTE PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. ENERO DE 2016 ORTE AUTOPISTA NORTE CARRERA SÉPTIMA
  • 2. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 2 de 48 VOLUMEN II ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO LISTA DE DISTRIBUCIÓN Dependencia Original Copia X CONSULTORÍA INTERVENTORÍA Contratista PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTA S.A. Firma Fecha CONTROL DE REVISIONES Y MODIFICACIONES ESTADO DE REVISIÓN Y APROBACIÓN NOMBRE FECHA FIRMA ELABORÓ ING. YAMIL MERCADO REVISÓ ING. NÉSTOR CORREAL R APROBÓ ING. FEDERICO BELTZ I MODIFICACIONES Versión Descripción de la Modificación Fecha V01 Incluidos del Informe de Evaluación Técnica No 1 Octubre/2015 V02 Incluidos en Informe de Evaluación Técnica No 2 Diciembre/2015
  • 3. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 3 de 48 TABLA DE CONTENIDO 1 OBJETIVOS Y ALCANCES...........................................................................................7 1.1 OBJETIVO .........................................................................................................7 1.2 ALCANCES.........................................................................................................7 2 TOPOGRAFÍA ...........................................................................................................8 3 DISEÑO GEOMÉTRICO..............................................................................................8 3.1 aNÁLISIS DE ALTERNATIVAS Y CRITERIOS DE SELECCIÓN...................................8 3.2 limitaciones encontradas durante la etapa de diseño...........................................14 3.3 CARACTERIZACIÓN DE LAS VÍAS EXISTENTES...................................................14 3.3.1 SEGÚN SU FUNCIONALIDAD ......................................................................15 3.3.2 SEGÚN EL TIPO DE TERRENO ....................................................................15 3.4 DETERMINACIÓN PARÁMETROS DE DISEÑO......................................................17 3.4.1 VELOCIDAD DE DISEÑO.............................................................................17 3.4.2 VEHÍCULO DE DISEÑO...............................................................................18 3.4.3 PERALTES (emax) .....................................................................................20 3.4.4 RADIO DE CURVATURA MÍNIMO (Rcmin) ....................................................22 3.4.5 PENDIENTE MÍNIMA..................................................................................23 3.4.6 PARÁMETROS CURVAS VERTICALES ...........................................................23 3.4.7 SECCIÓN TRANSVERSAL DE LA CARRETERA................................................24 3.4.8 RESUMEN PARÁMETROS DE DISEÑO ..........................................................25 3.4.9 SECCIÓN TÍPICA DE DISEÑO .....................................................................27 3.4.10 DISEÑO GEOMÉTRICO DEL EJE EN PLANTA ................................................31 3.4.11 DISEÑO GEOMÉTRICO DEL PERFIL.............................................................32 3.4.12 DISEÑO DEFINITIVO DE LAS SECCIONES TRANSVERSALES..........................33 3.4.13 CÁLCULO DEL MOVIMIENTO DE TIERRAS Y ESTRUCTURA DE PAVIMENTO....33 3.4.14 DISEÑO DE OBRAS DE ARTE......................................................................37 3.4.15 ELABORACIÓN DE LOS PLANOS PARA CONSTRUCCIÓN Y DOCUMENTOS FINALES. ...............................................................................................................37 4 TRAZADO ..............................................................................................................40 5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ...................................................................41 5.1 Formulación de las recomendaciones a tener en consideración durante la etapa de construcción..............................................................................................................47 6 anexos...................................................................................................................48 6.1 ANEXO NO.1 - REPORTE DE DISEÑO GEOMÉTRICO DOBLE CALZADA CARRERA SÉPTIMA...................................................................................................................48
  • 4. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 4 de 48 6.2 ANEXO NO.2 - REPORTE DE DISEÑO GEOMÉTRICO AUTOPISTA NORTE .............48 6.3 ANEXO NO.3 - REPORTE DE DISEÑO GEOMÉTRICO DOBLE CALZADA HATOGRANDE ...........................................................................................................48
  • 5. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 5 de 48 Listado de figuras Figura 1, Dimensiones y trayectoria de giro para Camión 3S2 .............................................................. 20 Figura 2, sección típica Autopista Norte. ............................................................................................... 28 Figura 3, sección típica Doble Calzada Carrera Séptima........................................................................ 29 Figura 4, sección típica en Terraplén Doble Calzada Hatogrande.......................................................... 29 Figura 5, sección típica en Corte Doble Calzada Hatogrande ................................................................ 30 Figura 6, sección típica Intercambiador Doble Calzada Hatogrande ..................................................... 30 Figura 7, esquema reporte de Elementos de Diseño en Planta............................................................. 32 Figura 8, esquema reporte de Elementos de Diseño Vertical................................................................ 33 Figura 9, esquema reporte de carteras de Movimiento de Tierras Descapote ..................................... 34 Figura 9, esquema reporte de carteras de Movimiento de Tierras Explanación................................... 35 Figura 11, esquema reporte de cantidades de obra.............................................................................. 36 Figura 12, esquema plano planta perfil ................................................................................................. 38 Figura 13, esquema plano secciones transversales ............................................................................... 39
  • 6. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 6 de 48 INTRODUCCIÓN Este documento es presentado por la firma CANO JIMENEZ ESTUDIOS S.A., en cumplimiento a sus compromisos como parte de La Promesa de Sociedad Futura “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A.”, cuyo objeto es la ejecución de los Estudios y Diseños Técnicos de Detalle a Nivel Fase II. El presente documento contiene los aspectos referentes al Diseño Geométrico para la ampliación a Doble Calzada de la carrera Séptima y ampliación de calzadas de la Autopista Norte de entre la Calle 245 y La Caro, así como la proyección de la doble calzada Hato Grande. Para las ampliaciones se tiene como premisa conservar la velocidad de diseño de las calzadas existente y para la Doble Calzada Hato Grande se implementa una velocidad de 80Km/h. El resultado del Diseño se presenta en este informe y en los planos planta perfiles y de secciones transversales, soportados por las memorias y documentos requeridos como parte del proceso de diseño.
  • 7. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 7 de 48 DISEÑO GEOMÉTRICO 1 OBJETIVOS Y ALCANCES 1.1 OBJETIVO Describir en forma específica los pasos a seguir para las diferentes actividades de diseño geométrico que se realizaran durante el proyecto APP Accesos Norte de Bogotá. Conservar el trazado horizontal de las calzadas de la Autopista norte y carrera Séptima, ampliando las dimensiones de la sección transversal actual, y la proyección de la segunda calzada de esta última. También se contempla la rehabilitación de las rasantes haciéndose necesario determinar el diseño vertical de la vía que permita ajustarse a las condiciones actuales y el cálculo de peraltes, dando cumplimiento a las especificaciones técnicas mínimas exigidas en cuanto a radios de curvatura, pendiente y otros elementos con el fin de garantizar el tránsito de manera continua y segura. Determinar el trazado de la doble calzada Hatogrande, conectando la ruta Nacional 55 y la variante Cajicá, teniendo en cuenta estudios de tránsito, geología, geotecnia, y ambientales de tal manera que se garantice la operatividad, estabilidad y sostenibilidad del corredor. 1.2 ALCANCES Realizar las actividades de topografía, siguiendo las especificaciones y lineamientos dados en cada una de sus etapas. Definir y optimizar un diseño geométrico acorde con las normas y criterios establecidos en El Manual de Diseño Geométrico del INVIAS vigente a la fecha de elaboración de los Estudios y Diseños. Realizar el trazado definitivo, siguiendo los lineamientos establecidos en el manual de diseño geométrico vial vigente, teniendo especial cuidado con el cumplimiento de las pendientes verticales mínimas permitidas en terreno plano (0.3%).
  • 8. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 8 de 48 Integrar el diseño horizontal, transversal y vertical con los volúmenes de hidráulica, hidrología y geotecnia que se realizaron para los estudios del proyecto como complemento del diseño geométrico. Materializar la totalidad del eje en planta y verificar en campo el cumplimiento de los criterios y consistencia geométrica del diseño, tal como se especifica en el Manual de Diseño Geométrico de INVIAS 2008. 2 TOPOGRAFÍA Se presenta volumen anexo 3 DISEÑO GEOMÉTRICO 3.1 ANÁLISIS DE ALTERNATIVAS Y CRITERIOS DE SELECCIÓN El seguimiento para la definición del tipo de intervención para cada una de las unidades funcionales en estudio se ha basado en previas reuniones interdisciplinarias entre los especialistas de la consultoría y los estructuradores del proyecto, en las cuales se definió el tipo de intervención y alcance de cada unidad funcional donde surgió el siguiente análisis de alternativas: Unidad Funcional 1: Carrera Séptima Calle 245 - La Caro La carrera Séptima entre las calles 245 y La Caro cuenta con una calzada bidireccional compuesta en sección por dos carriles de 3.65m de ancho y en algunos sectores se cuenta con berma-cuneta. La primera alternativa analizada corresponde a la ampliación de la calzada nueva al costado occidental de la vía existente y la segunda a la ampliación hacia el costado oriental. En ambas alternativas se proyecta una calzada nueva constituida por dos carriles de 3.65 m, berma interna de 0.50m y externa de 1.80 y un separador de 2.00m, sección que corresponde a los anchos requeridos para una categoría de carretera primaria. Criterio de selección: El primer criterio de selección tenido en cuenta corresponde a la limitante que existe en cuanto a intervención de las obras de la calzada existente debido a que esta pertenece actualmente a la concesión DEVINORTE, ya que en la proyección de la calzada por el costado occidental se encontraron limitantes en el punto donde bifurca la vía con el acceso hacía el municipio de sopó para llevar la nueva vía hasta el sector de La Caro.
  • 9. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 9 de 48 En este punto era necesario ocupar cerca de 0.3 km de la vía existente para darle continuidad a la proyectada, lo cual no es viable hasta noviembre del 2019, fecha en la cual revierte la concesión y se pueden ejecutar obras sobre lo existente. En esta primera alternativa la intervención mencionada no se pude evitar físicamente, ya que el corredor de la vía férrea en este sector no lo permite porque se encuentra justamente al costado occidental de la vía existente aproximadamente a unos 14 metros, lo que no es suficiente para implementar la banca requerida por la nueva vía y el gálibo horizontal mínimo requerido por el paso férreo. A continuación se relacionan imágenes comparando las alternativas en el sector de La Caro Donde el trazado naranja corresponde a la ampliación por el costado occidental y el cian por el costado oriental: Figura 1, comparación alternativas cra 7 Sector La Caro El segundo criterio de selección corresponde al porcentaje de intervenciones en predio industriales cuyo costo y complejidad de adquisición son mucho mayores respecto a los predios habitacionales. A continuación se relacionan las tablas del análisis:
  • 10. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 10 de 48
  • 11. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 11 de 48 De acuerdo a los criterios de selección analizados la mejor alternativa corresponde a la proyección de la nueva calzada en el costado oriental. Unidad Funcional 2: Autopista Norte calle 245 - La Caro Por tratarse de la ampliación de las calzadas existentes en la Autopista Norte no se cuenta con análisis de alternativas respecto al trazado, sin embargo se contemplaron dos iniciativas que corresponden a la ampliación en los costados exteriores de las calzadas existentes y otra ampliando los costados interiores. Ambas alternativas contemplan lo siguiente: Calzada Oriental: Se plantea realizar ampliación de la calzada en dos (2) carriles de 3.65 m y la berma interna de 1.0 m, desde la Calle 245 hasta el Peaje Andes con una longitud aproximada de 1.3 km y ampliación en un (1) carril de 3.65 m y berma interna de 1.0 m desde el peaje Andes hasta la Caro con una longitud aproximada de 2.9 km. Calzada Occidental: Se plantea realizar ampliación de la calzada en dos (2) carriles de 3.65 m y la berma interna de 1.0 m, desde la Calle 245 hasta la Caro con una longitud aproximada de 4.2 km.
  • 12. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 12 de 48 Cicloruta: Se plantea construir 4.2 Km de cicloruta entre la calle 245 y la Caro a la margen oriental de la calzada oriental de la Autopista norte. Criterio de selección: para esta unidad funcional se opta por la ampliación hacia la parte interna de la autopista norte (separador), teniendo como premisa que la intervención predial se genera en espacio público, ya que no tiene un gran impacto sobre la propiedad privada respecto a la adquisición de nuevos predios y sobrecostos en adecuaciones de accesos, por lo cual se requerirá solo gestión sobre predios intervenidos por la construcción de cicloruta y puentes peatonales, al igual que paraderos en algunos sectores de la unidad funcional UF-2. Unidad Funcional 3: Variante Hatogrande Esta unidad funcional busca conectar en las dos alternativas la Ruta Nacional 55 en el tramo La Caro – Tocancipa Sector Hatogrande con las Variante cajicá. Las dos alternativas dispuestas para proyectar la doble calzada son:  La primera alternativa contempla mejorar el corredor de la vía existente con la proyección de una doble calzada que empalma en la variante Cajicá a lo largo de la calle Séptima. Esta alternativa resuelve las maniobras sobre la Variante Cajicá por medio de los retornos existentes al norte y sur del empalme dispuesto aproximadamente a 350m hacia ambos costados. Figura 2, alternativa 1 Doble Calzada Hatogrande mejorando el corredor existente
  • 13. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 13 de 48  La segunda alternativa proyecta la doble calzada al costado nororiente del municipio de Cajicá buscando un trazado en su gran mayoría nuevo, empalmando la doble calzada en una intersección a desnivel para resolver las maniobras entre el la doble calzada proyectada y la Variante Cajicá. Figura 3, alternativa 2 Doble Calzada Hatogrande corredor nuevo Criterio de selección: la selección de la alternativa se basa en las restricciones de las especificaciones geométricas que presenta la alternativa 1, ya que en esta alternativa la doble calzada proyectada acopla el valor de los elementos geométricos en planta a las condiciones reinantes sobre el corredor con el objeto de intervenir moderadamente los predios lo cual no es viable por las bajas especificaciones en radios de curva y entretangencias existentes, lo cual no permitiría aprovechar en lo más mínimo el corredor existente. También existen restricciones en el empalme con las variante Cajicá, ya que es poco viable implementar una intersección a desnivel por su gran impacto social y las maniobras en los retornos al sur y norte del empalme no cuenta con las longitudes de entrecruzamiento adecuadas para el número de vehículos equivalentes en este punto. Por lo anterior se selecciona la alternativa 2 por su bajo impacto social, predial y ventajas en
  • 14. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 14 de 48 3.2 LIMITACIONES ENCONTRADAS DURANTE LA ETAPA DE DISEÑO Unidad Funcional 1: Carrera Séptima Calle 245 - La Caro  La determinación de la velocidad de diseño: La doble calzada Carrera Séptima debe presentar una velocidad de diseño de 70Km/h. Sin embargo, mantiene su actual velocidad de diseño de 60Km/h debido a que las curvas horizontales existentes presentan radios hasta de 113m y el radio de curva actual es muy inferior al requerido de 168m para adoptar la velocidad que cumpla con la norma, el cual obligaría a contar con intervenciones prediales mucho mayores además de tener que rectificar el trazado de la calzada existente para que las dos calzadas tengan un mismo nivel de servicio y seguridad. Unidad Funcional 2: Autopista Norte calle 245 - La Caro  Los parámetros de diseño están condicionados al trazado existente. Unidad Funcional 3: Variante Hatogrande  El diseño cumple satisfactoriamente con los parámetros mínimos establecidos por el manual de diseño geométrico, sin embargo se tuvieron consideraciones especiales dentro del trazado como la necesidad de implementar un paso a nivel debido al cruce férreo y los dos viaductos necesarios para cruzar el Rio Bogotá. 3.3 CARACTERIZACIÓN DE LAS VÍAS EXISTENTES Determinada según la necesidad operacional de la carretera o de los intereses de la nación en sus diferentes niveles la Doble Calzada Carrera Séptima, Hatogrande y Autopista son carreteras primarias que se encuentra en terrenos ondulados para los casos de la Autopista Norte y Hatogrande. La carrera séptima en cambio, a pesar de contar con pendientes longitudinales muy bajas se clasifica como terreno montañoso debido a los cortes transversales que se generan en la proyección de la nueva calzada la cual se desarrolla en el costado oriental del trazado existente. En general se plantean pendientes longitudinales mínimas hasta del 0.3% para las calzadas nuevas. A continuación se relacionan las definiciones bajo las cuales se determinaron las categorías de los trazados:
  • 15. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 15 de 48 De acuerdo con el Manual de Diseño Geométrico INVIAS 2008, las carreteras se clasifican según su funcionalidad y el tipo de terreno así: 3.3.1 SEGÚN SU FUNCIONALIDAD Primarias Son aquellas troncales, transversales y accesos a capitales de Departamento que cumplen la función básica de integración de las principales zonas de producción y consumo del país y de éste con los demás países. Este tipo de carreteras pueden ser de calzadas divididas según las exigencias particulares del proyecto. Las carreteras consideradas como Primarias deben funcionar pavimentadas. Secundarias Son aquellas vías que unen las cabeceras municipales entre sí y/o que provienen de una cabecera municipal y conectan con una carretera Primaria. Las carreteras consideradas como Secundarias pueden funcionar pavimentadas o en afirmado. Terciarias Son aquellas vías de acceso que unen las cabeceras municipales con sus veredas o unen veredas entre sí. Las carreteras consideradas como Terciarias deben funcionar en afirmado. En caso de pavimentarse deberán cumplir con las condiciones geométricas estipuladas para las vías Secundarias. 3.3.2 SEGÚN EL TIPO DE TERRENO Determinada por la topografía predominante en el tramo en estudio, es decir que a lo largo del proyecto pueden presentarse tramos homogéneos en diferentes tipos de terreno. Terreno plano Tiene pendientes transversales al eje de la vía menores de cinco grados (5°). Exige el mínimo movimiento de tierras durante la construcción por lo que no presenta dificultad ni en su trazado ni en su explanación. Sus pendientes longitudinales son normalmente menores de tres por ciento (3%).
  • 16. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 16 de 48 Conceptualmente, este tipo de carreteras se definen como la combinación de alineamientos horizontal y vertical que permite a los vehículos pesados mantener aproximadamente la misma velocidad que la de los vehículos livianos. Terreno ondulado Tiene pendientes transversales al eje de la vía entre seis y trece grados (6° - 13°). Requiere moderado movimiento de tierras durante la construcción, lo que permite alineamientos más o menos rectos, sin mayores dificultades en el trazado y en la explanación. Sus pendientes longitudinales se encuentran entre tres y seis por ciento (3% - 6%). Conceptualmente, este tipo de carreteras se definen como 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 livianos, sin que esto los lleve a operar a velocidades sostenidas en rampa por tiempo prolongado. Terreno montañoso Tiene pendientes transversales al eje de la vía entre trece y cuarenta grados (13° - 40°). Generalmente requiere grandes movimientos de tierra durante la construcción, razón por la cual presenta dificultades en el trazado y en la explanación. Sus pendientes longitudinales predominantes se encuentran entre seis y ocho por ciento (6% - 8%). Conceptualmente, este tipo de carreteras se definen como la combinación de alineamientos horizontal y vertical que obliga a los vehículos pesados a operar a velocidades sostenidas en rampa durante distancias considerables y en oportunidades frecuentes. Terreno escarpado Tiene pendientes transversales al eje de la vía generalmente superiores a cuarenta grados (40°). Exigen el máximo movimiento de tierras durante la construcción, lo que acarrea grandes dificultades en el trazado y en la explanación, puesto que generalmente los alineamientos se encuentran definidos por divisorias de aguas. Generalmente sus pendientes longitudinales son superiores a ocho por ciento (8%). Conceptualmente, este tipo de carreteras se definen como la combinación de alineamientos horizontal y vertical que obliga a los vehículos pesados a operar a menores velocidades sostenidas en rampa que en aquellas a las que operan en terreno montañoso, para distancias significativas y en oportunidades frecuentes.
  • 17. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 17 de 48 3.4 DETERMINACIÓN PARÁMETROS DE DISEÑO Siguiendo con la metodología del Manual de Diseño Geométrico INVIAS 2008, se presenta a continuación las especificaciones de diseño extraídas del tipo de vía definido en el numeral anterior, haciéndose imperativo que la determinación de los parámetros deben considerar cada uno de los objetivos y alcances expuestos al inicio de este informe. 3.4.1 VELOCIDAD DE DISEÑO La Velocidad de diseño de un tramo homogéneo (Vtr) está definida en función de la categoría de la carretera y el tipo de terreno. El Manual de Diseño Geométrico en su capítulo 2 indica valores de la velocidad de diseño de los tramos homogéneos en función de la categoría de la carretera y el tipo de terreno en su tabla 2.1.
  • 18. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 18 de 48 De acuerdo con lo anterior, la Autopista norte y la Doble Calzada Hatogrande son vías primarias en terreno ondulado que a la luz del manual de diseño geométrico Invias 2008 deben tener una velocidad de diseño de 80 km/h, no obstante por tratarse de una ampliación para el caso e la autopista Norte, el diseño geométrico se condicionada para cumplir con los parámetros de diseño que presente la vía existente. La Carrera Séptima debe presentar una velocidad de diseño de 70Km/h. Sin embargo, mantiene su actual velocidad de diseño de 60Km/h debido a que las curvas horizontales existentes presentan radios hasta de 113m y el radio de curva actual es muy inferior al requerido de 229m para adoptar la velocidad que cumpla con la norma. Teniendo en cuenta lo anterior, se adopta la velocidad de diseño de 80 Km/h para Hatogrande y de 60Km/h para la Carrera Séptima y Autopista Norte. 3.4.2 VEHÍCULO DE DISEÑO Se denomina Vehículo de diseño al vehículo representativo de todos los vehículos que puedan circular por una vía. Para efectos del diseño geométrico se adopta la siguiente clasificación, en concordancia con lo estipulado por el Ministerio de Transporte en la Resolución 4100 del 28 de diciembre de 2004. 1) Vehículos livianos con menos de cinco toneladas (5.0 T) de capacidad tales como automóviles, camionetas y camperos. 2) Vehículos pesados con más de cinco toneladas (5.0 T) de capacidad como buses y vehículos de transporte de carga. Particularmente los vehículos livianos inciden en las velocidades máximas, en las distancias de visibilidad de parada y distancias de visibilidad de adelantamiento, mientras que los vehículos pesados (buses y vehículos de carga) lo hacen en la pendiente longitudinal y en la longitud crítica de pendiente. En la Tabla 2.4 del Manual de Diseño Geométrico INVIAS 2008 se presentan los vehículos de diseño adoptados. Es pertinente indicar que este proyecto presenta una intersección a desnivel la cual se empalma la Doble Calzada Hatogrande proyectada con la Variante Cajicá existente, la cual cuenta con ramales de entrada, salida y enlace que cumplen con la evaluación de los radios de giro requeridos para el vehículo articulado 3S2.
  • 19. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 19 de 48 Se define el 3S2 como el vehículo de diseño para el proyecto. A continuación se presentan las dimensiones principales de los vehículos de diseño
  • 20. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 20 de 48 Figura 4, Dimensiones y trayectoria de giro para Camión 3S2 3.4.3 PERALTES (emax) Para carreteras Primarias y Secundarias se establece como peralte máximo ocho por ciento (8%). Dependiendo del análisis de peraltes y longitud de entretangencia existentes en la vía actual, que se desarrolla en terreno plano, cumple satisfactoriamente para la adopción de este parámetro. El peralte de cada una de las curvas fue determinado por su radio respectivo mediante la tabla 3.4 del MDG Invias 2008, para una velocidad de diseño de 80Km/h y 60Km/h.
  • 21. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 21 de 48 Para determinar la longitud de transición de los peraltes se determina la velocidad específica de cada curva para obtener así mediante la tabla 3.6 la pendiente relativa de la rampa de peralte.
  • 22. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 22 de 48 3.4.4 RADIO DE CURVATURA MÍNIMO (Rcmin) El radio mínimo es el valor límite de curvatura para una velocidad Específica de acuerdo con el peralte máximo y el coeficiente de fricción transversal máxima. El Radio mínimo de curvatura deberá ser usado en sit20156uaciones extremas donde sea imposible la aplicación de radios mayores. En la tabla 3.2 se presentan los radios de curvatura mínimos de 113m para la Carrera séptima y 229m para Autopista Norte y Conectante Hatogrande:
  • 23. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 23 de 48 3.4.5 PENDIENTE MÍNIMA En este proyecto particularmente, es necesaria la adopción de una pendiente mínima longitudinal de 0.3% que aporte a la velocidad transversal de evacuación del agua lluvia, disminuyendo así el riesgo de que se presente hidroplaneo. 3.4.6 PARÁMETROS CURVAS VERTICALES A continuación se presentan los valores de Kmín para curvas verticales cóncavas y convexas al igual que la longitud de curva mínima según el criterio de operación: CARRERA SÉPTIMA Y AUTOPISTA NORTE Parámetro Valor Velocidad de Diseño (Vd) (Km/h) 60.00 K Curva Convexa 11.00 K Curva Cóncava 18.00 Longitud Mínima Curva Vertical (m) 36.00 HATOGRANDE Parámetro Valor Velocidad de Diseño (Vd) (Km/h) 80.00 K Curva Convexa 26.00
  • 24. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 24 de 48 K Curva Cóncava 30.00 Longitud Mínima Curva Vertical (m) 48.00 De acuerdo al crieterio de K máximo establecido por el manual de diseño geométrico 2008, se diseñaron las curvas verticales cóncavas con un valor de K menor o igual a 50. 3.4.7 SECCIÓN TRANSVERSAL DE LA CARRETERA 3.4.7.1 Ancho de Calzada Con el fin de garantizar la sección mínima establecida en el manual de diseño geométrico, todos los anchos de carril corresponden a 3.65m c/u. alcanzando así anchos de calzadas de 7.3m para la Carrera Séptima y Hatogrande y de 18.25 m que corresponden a cinco carriles de las calzadas de la Autopista Norte.
  • 25. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 25 de 48 3.4.7.2 Ancho de Berma Los anchos de bermas varían dependiendo del proyecto y el sector en el cual se implementan. Las bermas externas varian entre 1.8 y 2.0m para calzadas en el desarrollo del tramo en condiciones normales y de 1.5m en el intercambiador Hatogrande. Las bermas internas varían entre 0.5 y 1.0 metros. Se debe tener en cuenta que los anchos implementados corresponden a los estipulados en el capítulo 5 del MDG INV-2008, tablas 5.2 y 5.4. 3.4.8 RESUMEN PARÁMETROS DE DISEÑO En la siguiente tabla se presenta el resumen de parámetros de diseño de acuerdo con la división en tramos de diseño del Proyecto: Criterios de Diseño - Manual de Diseño Geométrico 2008 Doble Calzada Carrera Séptima Parámetro Valor Velocidad de Diseño (Vd) (Km/h) 60 Carril (a) (m) 3.65 Categoría de la Carretera Primaria Peralte Máximo (e%) 8 Entretangencia Curvas Circulares Diferente Sentido y Mismo Sentido Con Espirales (m) Sujeto a trazado de la calzada existente Entretangencia Curvas Circulares Mismo Sentido (m) Sujeto a trazado de la calzada existente Entretangencia Máxima (m) 900.00 Radio Mínimo (Rc) (m) 113.00 Rampa de Peralte (Δs) 0.60 Longitud Mínima de la Curva Circular (m) 33.33 Pendiente Máxima Primaria de dos Calzada (%) No aplica Pendiente Máxima Primaria de una Calzada (%) 8 Longitud Entre PIVS (m) 170.000 K Curva Convexa 11.00 K Curva Cóncava 18.00 Longitud Mínima Curva Vertical (m) 36.00
  • 26. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 26 de 48 Criterios de Diseño - Manual de Diseño Geométrico 2008 Doble Calzada Autopista Norte Parámetro Valor Velocidad de Diseño (Vd) (Km/h) 60 Carril (a) (m) 3.65 Categoría de la Carretera Primaria Peralte Máximo (e%) 8 Entretangencia Curvas Circulares Diferente Sentido y Mismo Sentido Con Espirales (m) 83.33 Entretangencia Curvas Circulares Mismo Sentido (m) 250 Entretangencia Máxima (m) 900.00 Radio Mínimo (Rc) (m) 113.00 Rampa de Peralte (Δs) 0.60 Longitud Mínima de la Curva Circular (m) 33.33 Pendiente Máxima Primaria de dos Calzada (%) No aplica Pendiente Máxima Primaria de una Calzada (%) 8 Longitud Entre PIVS (m) Sujeto a trazado de la calzada existente K Curva Convexa 11.00 K Curva Cóncava 18.00 Longitud Mínima Curva Vertical (m) 36.00
  • 27. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 27 de 48 Criterios de Diseño - Manual de Diseño Geométrico 2008 Doble Calzada Hato Grande Parámetro Valor Velocidad de Diseño (Vd) (Km/h) 80 Carril (a) (m) 3.65 Categoría de la Carretera Primaria Peralte Máximo (e%) 8 Entretangencia Curvas Circulares Diferente Sentido y Mismo Sentido Con Espirales (m) 111.11 Entretangencia Curvas Circulares Mismo Sentido (m) 333.33 Entretangencia Máxima (m) 1200.00 Radio Mínimo (Rc) (m) 229.00 Rampa de Peralte (Δs) 0.50 Longitud Mínima de la Curva Circular (m) 44.44 Pendiente Máxima Primaria de dos Calzada (%) 6 Pendiente Máxima Primaria de una Calzada (%) 6 Longitud Entre PIVS (m) 225.000 K Curva Convexa 26.00 K Curva Cóncava 30.00 Longitud Mínima Curva Vertical (m) 48.00 3.4.9 SECCIÓN TÍPICA DE DISEÑO Se plantearon las siguientes secciones típicas:
  • 28. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 28 de 48 Figura 5, sección típica Autopista Norte.
  • 29. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 29 de 48 Figura 6, sección típica Doble Calzada Carrera Séptima. Figura 7, sección típica en Terraplén Doble Calzada Hatogrande
  • 30. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 30 de 48 Figura 8, sección típica en Corte Doble Calzada Hatogrande Figura 9, sección típica Intercambiador Doble Calzada Hatogrande
  • 31. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 31 de 48 3.4.10 DISEÑO GEOMÉTRICO DEL EJE EN PLANTA En el numeral 3.2.1 Velocidad de Diseño del presente informe, se presentan los argumentos para la determinación de la velocidad de diseño a adoptar en el proyecto. El diseño geométrico en planta del eje del proyecto ha tenido un desarrollo ajustado a la vía existente para los casos de la Doble Calzada Carrera Séptima y Autopista Norte, procurando cumplir al máximo las especificaciones de diseño estipuladas en el manual de diseño geométrico Invias 2008. Una de las premisas del proyecto es mantener la velocidad de diseño que presentan las calzadas de la carrera Séptima y Autopista Norte actualmente, por tal razón, fue necesario tratar de ajustar el diseño horizontal a la geometría existente. Pese a ser una ampliación en el caso de la carrera Séptima se calcularon diagramas de peraltes en todo el tramo con el fin de rectificar y revisar el diseño transversal de las curvas. Se revisaron cada una de las longitudes de espiral en el proceso de diseño y como resultado no se encontraron dificultades en ningún sitio para cumplir con la longitud mínima de espiral requerida para los respectivos radios y peraltes en el caso de la Doble Calzada Hato Grande. Los parámetros de diseño en planta son los mismos indicados para el diseño de vías nuevas que deben cumplir con lo descrito en el Manual de Diseño Geométrico 2008 del INVIAS. Como resultado del diseño geométrico en planta, en el Anexos se presentan los reportes de Elementos de Diseño Planta, cuya presentación corresponde al ejemplo presentado en la siguiente imagen para la curva #4 de la calzada Derecha de la Carrera Séptima y las tangentes que la contienen:
  • 32. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 32 de 48 Figura 10, esquema reporte de Elementos de Diseño en Planta 3.4.11 DISEÑO GEOMÉTRICO DEL PERFIL Para el caso de la Conectante Hato Grande y la nueva calzada derecha de la Carrera Séptima se ha realizado el diseño geométrico vertical cumpliendo los parámetros de diseño para una vía nueva e indicados en el Manual de Diseño Geométrico 2008 del INVIAS, Capitulo 4. El modelo digital del terreno permite extraer el dibujo de los perfiles del terreno natural por el eje del proyecto y sus bordes. Esto facilita el diseño en los empalmes, pudiendo ser ajustado a condicionantes como cotas de pavimento de la vía existente para los casos de la ampliación de las calzadas existentes en la carrera Séptima y Autopista Norte. Como resultado del diseño vertical, en los anexos se presentan los reportes de elementos de diseño en perfil. En la siguiente imagen se presenta un ejemplo de presentación de diseño de la curva vertical # 4 de la calzada derecha de la Carrera Séptima.
  • 33. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 33 de 48 Figura 11, esquema reporte de Elementos de Diseño Vertical 3.4.12 DISEÑO DEFINITIVO DE LAS SECCIONES TRANSVERSALES Se ha elaborado el diseño definitivo de las secciones transversales a lo largo del Proyecto y separadas cada 10m, teniendo en cuenta el ancho de la calzada, ancho de bermas, bahía de estacionamiento, el diseño de la estructura del pavimento, la inclinación del diseño del terraplén. Las secciones transversales se generan a partir del modelo digital en tres dimensiones y complementadas con todos los elementos antes descritos. Las secciones transversales presentan la sectorización de la estructura de pavimento determinada por esta área y los taludes de corte y relleno determinados por el área de Geotecnia. 3.4.13 CÁLCULO DEL MOVIMIENTO DE TIERRAS Y ESTRUCTURA DE PAVIMENTO Como resultado del diseño geométrico realizado, se han determinado los datos del movimiento de tierras de corte y relleno o terraplén cada 10m como se presentan en los planos de secciones transversales del Proyecto y en los anexos del presente informe. De igual manera se presenta en este mismo anexo las cantidades estructura de pavimento cada 10 metros. El modelo de presentación de cantidades y movimiento de tierras se presenta en las siguientes imágenes:
  • 34. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 34 de 48 Figura 12, esquema reporte de carteras de Movimiento de Tierras Descapote
  • 35. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 35 de 48 Figura 13, esquema reporte de carteras de Movimiento de Tierras Explanación
  • 36. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 36 de 48 El modelo de presentación de las cantidades de obra se presenta en la siguiente imagen: Figura 14, esquema reporte de cantidades de obra
  • 37. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 37 de 48 3.4.14 DISEÑO DE OBRAS DE ARTE Con base en la geometría proyectada y el los datos de Hidrología, el área de Hidráulica ha realizado los cálculos del caudal de diseño de las obras de arte que inciden directamente en el diseño en perfil del proyecto. Con el apoyo de las áreas de Estructuras y de Geotecnia han realizado el diseño de alcantarillas. 3.4.15 ELABORACIÓN DE LOS PLANOS PARA CONSTRUCCIÓN Y DOCUMENTOS FINALES. Como resultado del diseño geométrico se han elaborado los planos Planta – perfil, secciones transversales, listados de elementos de diseño en planta, elementos de diseño vertical, carteras de localización y replanteo del eje, reporte de cotas de bordes de vía, eje y reportes de movimiento de tierras y cantidades de estructura de pavimento. 3.4.15.1 PLANOS DE DISEÑO A continuación se presenta la relación de documentos y/o planos entregados por el área de diseño geométrico: PLANTA Se presentan planos en los formatos planta- perfil en Escala 1.000H: 100V conteniendo lo siguiente: • Eje del proyecto rotulado con abscisas cada 10m, líneas de marca cada 10m y abscisa de los puntos singulares.  Borde de ancho de calzada proyectada  Bordes de hombro  Borde externo de cuneta  Línea de Chaflán  Escalas gráficas  Diagrama de peraltes.  Abscisados cada 10 m.  Elementos de curvas horizontales
  • 38. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 38 de 48 Figura 15, esquema plano planta perfil Se aclara que los planos planta perfil no contienen sección típica ya que se destina un plano específico para ello.  Sección transversal típica conteniendo:  Ancho de calzada.  Bermas.  Pendientes transversales.  Taludes de Corte y Lleno. PERFIL LONGITUDINAL Escalas H 1:1.000 V 1:100  Perfil de terreno existente por el eje.  Proyecto de rasante con indicación de pendientes  Elementos de curvas verticales (Abscisas, cotas de PIV, Longitud, K)
  • 39. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 39 de 48 SECCIONES TRANSVERSALES Las Secciones Transversales del estudio, se deben presentar en archivo gráfico y deben contener:  Escalas horizontal y vertical 1:100.  Se presentarán cada 10 metros  Indicar en cada sección la abscisa, las cotas de rasante y del terreno natural, así como el área y volumen de corte y/o de terraplén correspondiente a la explanación. En la siguiente imagen se presenta un ejemplo de los planos de secciones transversales: Figura 16, esquema plano secciones transversales 3.4.15.2 CARTERAS DEL PROYECTO Y DE REPLANTEO Se deberá presentar los listados contenidos en el Manual de Diseño Geométrico para Carreteras del INVIAS los cuales entre otros son:
  • 40. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 40 de 48 REPORTES DE DISEÑO  Cartera de Alineamiento Horizontal.  Cartera de Alineamiento Vertical  Cartera de Rasante (Eje: Abscisa y Cota del eje)  Cotas de pavimento (eje y bordes de calzada, hombros, cuneta y chaflanes).  Cartera de Movimiento de Tierras y Cantidades de Obra. 4 TRAZADO El trazado ha sido realizado, en el caso de las ampliaciones ajustado a la geometría existente en la Autopista Norte y Carrera Séptima y en la Conectante Hatogrande cumpliendo con lo establecido en el Manual de Diseño Geométrico del INVIAS 2008, siguiendo los criterios y premisas establecidos en el capítulo anterior. En trazados de terreno plano se ha tenido especial cuidado con el alineamiento vertical, buscando que se establezcan pendientes mínimas a lo largo de todo el tramo. El trazado ha sido el producto de un análisis interdisciplinario donde se han tenido en cuenta todos los puntos críticos, cota de inundación, restricciones prediales y demás condicionantes del diseño. Todo el tramo fue estudiado de tal manera que se plantearon diferentes soluciones a lo largo del proyecto, recomendando aquella que ofrece las mejores condiciones técnicas y que cumple con todas las premisas establecidas.
  • 41. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 41 de 48 5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Carrera Séptima  Se ha procurado agotar los recursos técnicos para realizar un diseño que se adapte lo mejor posible a la geometría existente de la nueva calzada Derecha de la Carrera Séptima.  Como resultado de mesa de trabajo en la especialidad de diseño geométrico con la interventoría, se mejora el trazado de la calzada derecha en el PI – 17 implementando una única curva de tipo espiral – circular – espiral. Esto con el fin de evitar la duplicación de las deficiencias de la calzada existente que presenta en este sector dos curvas en el mismo sentido con corta entretangencia.  El eje propuesto para la carrera séptima calzada izquierda mantiene la velocidad de diseño del trazado original, garantizando uniformidad y continuidad en los tramos.  Las entretangencias tanto de la calzada izquierda (Ampliación) como de la derecha (calzada nueva) están supeditadas al trazado existente, cumplir con las longitudes establecidas por el MDG INV-2008 cambiaría drásticamente lo contemplado en el alcance del proyecto e implicaría mayores intervenciones prediales, en redes y movimiento de tierras, etc. Esta condición se especifica en el cuadro de parámetros del numeral 3.4.8.  El alcance de mejoramiento contemplado para la calzada izquierda existente se limita a la ampliación de la sección transversal y no a cambios en el alineamiento, por tanto se implementan radios que cumplan con el mínimo establecido y se prescinde del parámetro de relación de radios adyacentes y longitud mínima de entretangencias.  Se incorporan espirales en la calzada derecha en las curvas donde la entretangencia y la longitud de curva horizontal mínima lo permita, teniendo en cuenta que la longitud de la espiral estará supeditada en la mayoría de los casos por la longitud de transición del peralte y no a los criterios estipulados en el numeral 3.3.1 del MDG INV-2008. Para la calzada izquierda se aclara que la mejora corresponde a ampliación de la sección transversal, ya que el alcance proyectado para esta calzada contempla el
  • 42. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 42 de 48 aprovechamiento de la calzada existente, por lo tanto no se incorporan espirales a las curvas.  En las curvas tipo espiral – espiral se tuvo en cuenta desarrollar el peralte máximo en al menos una longitud de 33.33 m que corresponde a dos segundos la velocidad de diseño. De igual forma se garantiza esta misma longitud para las curvas circulares espiralizadas.  Para los PIVs 2, 15, 17, 18 y 20 del perfil longitudinal de la calzada derecha no es posible cumplir la entretangencia vertical, ya que el diseño del perfil debe ajustarse al borde derecho proyectado de la calzada izquierda existente para prescindir de muros de contención en el separador. Para la calzada izquierda se aclara que la proyección de la rasante de diseño está restringida por la rasante de la calzada existente.  la adopción del bombeo normal de las curvas entre las abscisas K0+007.97 y el K0+176.81 en el eje de la cazada derecha obedece a que parte de este tramo se traslapa con la calzada izquierda, lo que obliga a unificar el bombeo normal de la calzada existente con la derecha proyectada. Cabe resaltar que el diseño de la calzada derecha se realizó sobre un modelo de superficie que ya incluye el diseño de la ampliación de la calzada izquierda, por tanto en las secciones transversales se puede comprobar que el bombeo normal que presentan estas dos curvas espiralizadas del eje derecho se ajustan de buena manera al diseño de la rasante de la calzada izquierda, condición que no sería posible si se proyectan los peraltes de acuerdo a la tabla 3.4 del MDG INV-2008. Por último se aclara que estas dos curvas por corresponder a una zona de transición de paso de una a dos calzadas, se restringen a 30KM/h tal como se evidencia en estudio de señalización, lo cual mitiga la disminución de velocidad específica para estas dos curvas.  Los giros en los retornos se contemplaron con una sección de 11.2m que corresponde a un ancho de carril de 6.20m + Berma interna y externa de 2.5m c/u. Esta sección se debe evaluar nuevamente en los diseños para construcción teniendo en cuenta la maniobra de recorrido para un vehículo 3S2, ya que una modificación en los posteriores diseños fase III en la en las deflexiones de la poligonal o en los radios de curva circular o longitudes de curvas espirales de la calzada derecha en estos sectores, cambiaría las condiciones del giro de los retornos. Autopista Norte  El eje propuesto para la Autopista Norte mantiene una velocidad de diseño de 60 Km/h garantizando uniformidad y continuidad en los tramos.
  • 43. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 43 de 48  Se ha procurado agotar los recursos técnicos para realizar un diseño que se adapte lo mejor posible a la geometría existente en la ampliación de las calzadas existentes  Las entretangencias tanto de la calzada occidental (Ampliación) como de la derecha (ampliación) se están cumpliendo en su totalidad por el MDG INV-2008.  El alcance de la ampliación contemplado para la calzada occidental existente se limita a la ampliación de la sección transversal y no a cambios en el alineamiento, aunque los radios existentes cumplen con el mínimo establecido y se prescinde del parámetro de relación de radios adyacentes.  La longitud de la espiral estará supeditada en la mayoría de los casos por la longitud de transición del peralte y no a los criterios estipulados en el numeral 3.3.1 del MDG INV-2008. Sin embargo la longitud mínima de la espiral se está cumpliendo en su totalidad para las dos calzadas según lo estipulado en el MDG-08  En el perfil longitudinal tanto en la calzada oriental y la calzada occidental no es posible cumplir la entretangencia vertical, ya que el diseño del perfil debe ajustarse a la rasante existente.  La pendiente mínima del 0.3% no se está cumpliendo en ninguna de las dos calzadas, ya que esta está sujeta al trazado de la rasante existente.  La Ampliación de la Autopista Norte en las calzadas Oriental y Occidental se ajusta a las especificaciones técnicas del Diseño Geométrico del corredor actual.  Se diseñaron los carriles de aceleración y desaceleración de los retornos ubicados en las abscisas K1+000 y K1+400, se incorporaron los carriles con una velocidad de la cazada de origen de 60 km/h y una velocidad de destino de pare esto con el fin de optimizar los radios internos de giro de los retornos que para el primero de los retornos quedó con un radio interno de 15 metros y un ancho de carril de 9.7 metros y para el segundo un radio interno de 18 metros y un ancho del carril de 9.1 metros, adicionalmente se tuvo en cuenta para el diseño exclusivamente los vehículos livianos de menos de 2 toneladas. Teniendo en cuanta las premisas anteriormente descritas el carril de aceleración resulto de 140 metros con una longitud de la transición de 55 metros, mientras para el carril de desaceleración se tuvo que la longitud es de 90
  • 44. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 44 de 48 metros con una transición de 55 metros, es preciso aclarar que las longitudes de los carriles están contadas a partir de la finalización de las curvas de los retornos.  En los planos en planta se incluyen la ubicación de los muros de contención tipo berlines proyectados desde el Volumen de Geotecnia del Proyecto.  En La Autopista Norte, Calzada Occidental en la llegada a la calle 245, se realizará una reducción de 5 a 3 carriles con señalización que incluye demarcación de piso, en aproximadamente 180 metros. En el Estudio de Señalización (Planos) se incluyen la reducción de 5 a 3 carriles.  La Ampliación de la Autopista Norte o UF2, se inicia una vez termine la construcción de la Conectante de Hatogrande o UF3, y dentro del cronograma de obras, su terminación y puesta en servicio debe estar articulada con la reversión de la concesión actual DEVINORTE, para que cuando inicie operación no haya una superposición operativa de dos Concesiones (las fechas probables de la reversión se muestran en la Minuta Contractual Parte Especial). Conectante Hatogrande  Se ha diseñado la Doble Calzada Hato Grande con curvas espirales, con las cuales no se requiere entretangencia mínima para curvas de diferente sentido.  Se realiza el cruce del paso férreo a nivel, por restricciones de seguridad en la Hacienda Presidencial Hatogrande.  Para garantizar la altura de la rasante por encima de la cota de inundación en el trazado de Hatogrande fue necesario contemplar terraplenes con una altura promedio hasta de 5.0 metros, alcanzando su altura máximo en los aproches del Río Bogotá.  La zona de reserva obligatoria o derecho de vía para Hatogrande, corresponde a lo establecido en la ley 1228 del 2007.  Para poder determinar la longitud de entrecruzamiento necesaria para los nuevos ramales de conexión a construir sobre la intersección de la Variante de Cajicá y Hatogrande, se utilizan los volúmenes que transitan en el sector para el año actual, y
  • 45. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 45 de 48 posteriormente se proyectarán los futuros de acuerdo a las tasas de crecimiento establecidas en el Estudio de Tránsito del proyecto, adicionalmente se realiza un modelo de mucrosimulación para la evaluación. TRAMO AÑO TRÁNSITO PROMEDIO DIARIO AUTOS BUSES C2P C2G C3 - C4 C5 >C5 TOTAL Retorno SUR (Zipaquirá - Hatogrande) 2015 5474 525 523 278 31 2 2 6833 Retorno NORTE (Hatogrande - Chía) 2711 246 284 179 65 28 75 3589 Según el manual de diseño geométrico vigente, el análisis debe elaborarse para la hora de máxima demanda, en el cual tenemos los siguientes flujos vehiculares: TRAMO AÑO TRÁNSITO EN HORA PICO AUTOS BUSES C2P C2G C3 - C4 C5 >C5 TOTAL EQIUVALENTES Retorno SUR (Zipaquirá - Hatogrande) 2015 438 42 42 22 2 0 0 547 764 Retorno NORTE (Hatogrande - Chía) 217 20 23 14 5 2 6 287 427 TOTAL ENTRECRUZAMIENTO 1192 De acuerdo a la tabla 6.8 del manual de diseño geométrico de carreteras del INVIAS, el cual establece las longitudes de entrecruzamiento de acuerdo los flujos, se tienen los siguientes volúmenes proyectados para los siguientes años de circulación: TRAMO AÑO TRÁNSITO EN HORA PICO AUTOS BUSES C2P C2G C3 - C4 C5 >C5 TOTAL EQIUVALENTES Retorno SUR (Zipaquirá - Hatogrande) 2025 719 52 56 31 4 0 0 862 1147 Retorno NORTE (Hatogrande - Chía) 356 24 30 20 8 3 9 451 640 TOTAL ENTRECRUZAMIENTO 1787 TRAMO AÑO TRÁNSITO EN HORA PICO AUTOS BUSES C2P C2G C3 - C4 C5 >C5 TOTAL EQIUVALENTES Retorno SUR (Zipaquirá - Hatogrande) 2030 922 57 63 35 4 0 0 1081 1400 Retorno NORTE (Hatogrande - Chía) 457 27 34 22 9 4 11 563 776 TOTAL ENTRECRUZAMIENTO 2177
  • 46. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 46 de 48 TRAMO AÑO TRÁNSITO EN HORA PICO AUTOS BUSES C2P C2G C3 - C4 C5 >C5 TOTAL EQIUVALENTES Retorno SUR (Zipaquirá - Hatogrande) 2035 1182 62 70 39 5 0 0 1358 1710 Retorno NORTE (Hatogrande - Chía) 585 29 38 25 10 4 12 704 941 TOTAL ENTRECRUZAMIENTO 2652 Para determinar el comportamiento que tendrá el corredor en el periodo de diseño y teniendo en cuenta el crecimiento esperado y los flujos atraídos, se determinó realizar una microsimulación del tránsito del sector, por medio del software Vissim 8.05. Los flujos considerados para la modelación tienen en cuenta la demanda que tendrán los corredores para el año de diseño de 2035. Se estima además que el corredor de la variante Cajicá, tendrá el mismo perfil de la vía, es decir, dos carriles por sentido, y que los flujos de la hora de máxima demanda de las vías se producen al mismo tiempo. Al revisar los resultados, se encuentra que para este año de diseño, las demoras están alrededor de 70 segundos, ubicándola en un nivel de servicio E, considerándose aceptable para vías rurales. Imagen 1 Imagen modelo microsumulacion. Fuente: Elaboración propia.
  • 47. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 47 de 48 5.1 FORMULACIÓN DE LAS RECOMENDACIONES A TENER EN CONSIDERACIÓN DURANTE LA ETAPA DE CONSTRUCCIÓN.  La ampliación de la autopista Norte hacia el separador cuenta con una consideración especial debido a la existencia de la tubería Tibitoc, por lo cual se destaca un muro Berlinés de confinamiento de los terraplenes de tal modo que en lugares críticos debido a su cercanía al canal de evacuación de aguas ubicado en el separador, o porque las obras de intervención violen la franja de espacio a respetar a cada lado de la tubería. El sistema de confinamiento descrito para la calzada oriental debe ser implementado entre las abscisas K0+220 y K0+460 y para la calzada occidental debe ser implementado entre las abscisas K1+360 y K1+720.  En la carrera Séptima se cuenta con cortes sobre material de coluvión que representan siempre una condición crítica por la poca competencia de este material frente al estado de esfuerzos bajo los que queda el terreno una vez realizado el corte. En el cuadro que se presenta a continuación están definidas las zonas en las cuales los taludes de corte quedarán sobre depósitos coluviales y lacustre y cuyo talud de inclinación debe ser 1H:1V. Tramos sobre coluvión Inicial Final K0+000 K0+341 K0+772 K1+190 K1+467 K1+622 K2+318 K2+842 K3+084 K4+900 Tramos sobre suelo lacustre Inicial Final K1+622 K2+318  En La Carrera Séptima la Ampliación de la calzada existente y la reubicación se realizará una vez revierta la Concesión Actual DEVINORTE, que estima en el programa de inversiones en Noviembre del 2019.
  • 48. “APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ” ESTUDIO DE TRAZADO Y DISEÑO GEOMÉTRICO PROMESA DE SOCIEDAD FUTURA APP ACCESOS NORTE DE BOGOTÁ S.A. Pág. 48 de 48 6 ANEXOS 6.1 ANEXO NO.1 - REPORTE DE DISEÑO GEOMÉTRICO DOBLE CALZADA CARRERA SÉPTIMA 6.2 ANEXO NO.2 - REPORTE DE DISEÑO GEOMÉTRICO AUTOPISTA NORTE 6.3 ANEXO NO.3 - REPORTE DE DISEÑO GEOMÉTRICO DOBLE CALZADA HATOGRANDE