MÉTODO COLOMBIANO PARA DETERMINAR LA CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO EN CARRETERAS DE DOS CARRILES

(INVIAS, 1996).

RAUDE NIEVES ACENDRA

COD. 1118856581

LEONARDO CORENA DOCENTE

UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRA PROGRAMA DE INGENIERÍA

INGENIERIA CIVIL RIOHACHA – LA GUAJIRA

2015

EJERCICIO

RUTA: 90 San Bernardo del Viento – Paraguachón. TRAMO: San Onofre – El Amparo (Cartagena). SECTOR: Cruz del Viso (km 62) – Arjona (km 81). ABSCISA: Km76+100. • Características de la vía: Ancho de carril = 3,65 m Anchura de berma = 1,80 m. Tipo de terreno y pendiente promedio = Plano, 0%. Radio de la curva más cerrada = 40 m. Deflexión de la curva = 60º. Estado de la superficie de rodadura = 4,0 mm/m. • Características del tránsito: Distribución por sentidos = 50/50. Porcentaje de zonas de no rebase = 20%. Composición vehicular: 60% de autos y 40% de camiones. Volumen horario total en ambos sentidos = 247 vehículo/h. ¿Cuál es la capacidad? ¿Qué nivel de servicio brinda el sector de la vía? Los procedimientos para calcular la capacidad y el nivel de servicio de este tramo de vía se resume en la Hoja de Trabajo Nº 1 y Nº2 de las Figuras 7-15 y 7-16, respectivamente.

CARRETERAS DE DOS CARRILES DETERMINACIÓN DE CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO

TRAMO: 9005___________ SECTOR: 03____ NOMBRE: Raude Nieves Acendra___________ CALCULO: Raude Nieves.____ REVISO: Eduardo Corena. FECHA: 5 de dic. Del 2015_____ SECTOR: TÍPICO: ___ 1. DATOS GEOMÉTRICOS Y DE TRANSITO CRÍTICO:_X_

_1.8__ m TIPO DE TERRENO (P,O,M,E): P__

PENDIENTE (%): ___0__ _7.0__ m LONGITUD (km): ___2__ RADIO DE LA CURVA MAS CERRADA (m): __40 _ DEFLEXION DE LA CURVA (grados): __60__ _1.8__ m

ESTADO SUPERFICIE RODADURA: IRI __4.0_(mm/m) o ÁREA AFECTADA _____(%) o N.F. _____(2 a 5) VOLUMEN TOTAL EN AMBOS SENTIDOS (Q): ______247_______ veh/h DISTRIBUCIÓN POR SENTIDOS (Ascenso/Descenso): ____50___ / ____50__ % COMPOSICIÓN DEL TRANSITO: A: ___60__% B: ___10___% C: ____30___% B+C: ____40 % ZONAS DE NO REBASE: _____20_____%

2. CALCULO DE LA CAPACIDAD (C60 y C5)

Fpe x (TABLA 1)

Fd x (TABLA 2)

Fcb x (TABLA 3)

Fp x (TABLA 4)

Ci = (veh/h)

C60

(veh/h)

1.00 1.00 0.99 0.84 3.200 2661

C60 x (veh/h)

FPH = (TABLA 5)

C5

(veh/h)

2661 0.963 2563

Q ÷ C60 = Q/C60 Q ÷ C5 = Q/C5

247 2661 0.09 247 2563 0.10

3. CALCULO DEL NIVEL DE SERVICIO

Vi x (TABLA 6)

fu = (TABLA 7)

V1 (km/h)

fsr x (TABLA 8)

fcb x (TABLA 9)

V1 = (km/h)

V2 (km/h)

90 0.99 89.1 0.756 0.97 89.1 65.3

fp1 x (TABLA 10)

fp2 = (TABLA 11)

fp x

V2 =

DE

V3 (km/h)

Vc (km/h) (TABLA 12)

0.945 0.975 0.921 65.3 60.14 46

Si fp > 1.00 hacer fp = 1.00 COMPARAR

Si V3 = Vc , V = V3 (DE 2)

Si V3 > Vc , CALCULAR V CON LA HOJA DE TRABAJO No.2 (3)

V

(DE 2 ó 3)

NIVEL DE SERVICIO (TABLA 13)

54.88 D

HOJA DE TRABAJO N° 1

FIGURA 7 -15

BERMA

BERMA

CALZADA

CARRETERAS DE DOS CARRILES ESTIMACIÓN DE CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO

VELOCIDAD MEDIA CUANDO LA CURVATURA LA LIMITA

DESCRIPCIÓN VARIABLE PROCEDENCIA SÍMBOLO VALOR UNIDAD

Longitud del sector Hoja de Trabajo Nº 1 L = 2 km

Deflexión de la curva Hoja de Trabajo Nº 1 (Df * ¶ / 180) Df = 1.047 rad

Velocidad en tangente Hoja de Trabajo Nº 1 V3 = 60.14 km/h

Radio de la curva Hoja de Trabajo Nº 1 R = 40 m

Longitud curva R * Df (radianes) Lc 42 m

Longitud acelerando y decelerando

130 + Lc

Lda = 172 m

Recorrido con velocidad V3 1000 * L - Lda L3 = 1828 m

si L3 < 0 Velocidad media = Vc V = - km/h

si L3 > 0 proseguir los cálculos

Tiempo de velocidad V3 3.6 * L3 / V3 T3 = 109.4 s

Tiempo decelerando y acelerando

td1 = [- 0.278 V

3 + (0.077 * V²

3 - 49.40)½] * 2

- 0.19

td2 = - 0.267 V

3 + (0.071 * V²

3 - 0.60 Lc)½

- 0.30

tda = - 0.256 V

3 + (0.065 * V²

3 + 0.20 * Lc)½

0.10

Tda = td1 + td2 + tda

Tda =

21.6

s

Tiempo total de recorrido T3 + Tda T = 131.2 s

Velocidad media 3600 * L / T V = 54.88 km/h

HOJA DE TRABAJO Nº 2 FIGURA 7,16

SOLUCIÓN CALCULO DE LA CAPACIDAD Capacidad en condiciones ideales (Ci) en ambos sentidos = 3200 veh/hora a) Fpe = 1.00 (tabla 1, pendiente 0%, tránsito cuesta arriba 50 %) b) Fd = 1.00 (tabla 2, zonas de no rebase 20%, distribución por sentidos 50 %) c) Fcb = 0.99 (tabla 3, ancho berma 1.80 m y ancho de carril 3.50 m) d) Fp = 0.84 (tabla 4, pendiente 0%, longitud del sector 2 km, porcentaje vehículos pesados

40%) CAPACIDAD DEL SECTOR EN VEHÍCULOS MIXTOS POR HORA EN AMBOS SENTIDOS, SIN TENER EN CUENTA VARIACIONES ALEATORIAS e) C60 = Ci * Fpe * Fd * Fcb * Fp C60 = 3200 * 1.00 * 1.00 * 0.99 * 0.84 = 2661 veh/h CAPACIDAD DEL SECTOR EN VEHÍCULOS MIXTOS POR HORA EN AMBOS SENTIDOS, TENIENDO EN CUENTA LAS VARIACIONES DEL VOLUMEN DURANTE EL PERIODO DE CINCO MINUTOS DE LA HORA PICO f) C5 = C60 * FPH FPH = 0.963 (tabla 5, volumen horario C60 = 2661 veh/h) C5 = 2661 * 0.963 = 2563 veh/h g) Q / C60 = 247 / 2661 = 0.09 h) Q / C5 = 247 / 2563 = 0.10 Ver figura 5 (formato de Hoja de Trabajo No. 1). CALCULO DEL NIVEL DE SERVICIO a) Vi = 90 km/h (tabla 6, pendiente 0%, longitud del sector 2 km) b) fu = 0.99 (tabla 7, Q / C60 = 0.09) Volumen total en ambos sentidos (Q) = 247 veh/h Capacidad C60 = 2661 veh/h, entonces: Q / C60 = 247 / 2661 = 0.09

c) V1 = Vi * fu V1 = 90 * 0.99 = 89.1 km/h d) fsr = 0.756 (tabla 8, IRI = 4.0 mm/m, velocidad V1: 89.1 km/h) e) fcb = 0.97 (tabla 9, ancho berma 1.80 m y ancho de carril 3.50 m) f) V2 = V1 * fsr * fcb V2 = 89.1 * 0.756 * 0.97 = 65.3 km/h g) fp1 = 0.945 (tabla 10, velocidad V2: 65.3 km/h, longitud del sector 2 km y

pendiente 0%) h) fp2 = 0.975 (tabla 11, 40% de vehículos pesados, volumen en ambos

sentidos : 247 veh/h) i) fp = fp1 * fp2 ; si fp > 1 entonces fp = 1 fp = 0.945 * 0.975 = 0.921 j) V3 = V2 * fp V3 = 65.3 * 0.921 = 60.14 km/h k) Vc = 46 km/h (tabla 12, radio de la curva más cerrada del sector 40 m) l) Se compara V3 con Vc Si V3 > Vc , calcular V siguien do el procedimiento indicado en la Hoja de Trabajo No. 2. (Figura 7, 16). 60.14 > 46, entonces se calcula V con la Hoja de Trabajo N°. 2.

PROCEDIMIENTO INDICADO EN LA HOJA DE TRABAJO No. 2 m) Cálculo de la longitud Lc, longitud de la curva: Lc = R * Df (m) Lc = 40 * (60 * ¶ / 180) Lc = 40 * 1.047 = 42 m n) Cálculo de la longitud Lda, requerida para decelerar y acelerar en la entrada y salida a una

curva: Lda = (130 + Lc) (m) Lda = (130 + 42) = 172 m

o) Longitud L3, del sector que se recorre con velocidad (V3) no limitada por la curvatura: L3 = 1000 * L - Lda (m) L3 = 1000 * 2 - 172 = 1828 m

Si L3 0 Velocidad media = Vc y por lo tanto se continúa con el paso t). En caso

contrario si L3 > 0 Proseguir cálculos, paso p). 1828 m > 0 p) Cálculo del tiempo de recorrido (T3) con velocidad en tangente (V3) T3 = 3.6 * L3 / V3 (s) T3 = 3.6 * 1828 / 60.14 = 109.4 s q) Cálculo de los tiempos de recorrido en curva, en aceleraciones y deceleraciones

td1 = [- 0.278 V

3 + ( 0.077 * V

3² - 49.4 )½ ] * 2

-0.19

td2

= - 0.267 V3 + [ 0.071 * V

3² - 0.60 * LC ]½

- 0.30

ta = - 0.256 V

3 + [ 0.065 * V

3² + 0.20 * LC ]½

0.10

td1 = [- 0.278 * 60.14 + ( 0.077 * 60.14² - 49.4 )½ ] * 2 = 16.7 s

- 0.19

td2 = - 0.267 * 60.14 + [ 0.071 * 60.14² - 0.60 * 42 ]½ = 2.8 s

- 0.30

ta = - 0.256 * 60.14 + [ 0.065 * 60.14² + 0.20 * 42 ]½

= 2.1 s

0.10 Tda = td1 + td2 + ta (s) Tda = 16.7 + 2.8 + 2.1 = 21.6 s r) El tiempo total (T) invertido para recorrer el sector es la suma de los tiempos anteriores: T = T3 + Tda (s)

T = 109.4 + 21.6 = 131.2 s VELOCIDAD MEDIA DEL TRANSITO MIXTO A FLUJO RESTRINGIDO s) La velocidad media de recorrido (V) será entonces: V = 3600 * L / T (km/h) V = 3600 * 2 / 131.2 = 54.88 km/h NIVEL DE SERVICIO t) Entrando a la tabla 13, conociendo tipo de terreno (plano) y velocidad media V = 54.88

km/h, se obtiene un nivel de servicio D. El sector Cruz del Viso - Arjona ofrece un nivel de servicio D. Ver figura 7, 15 (formato Hoja de Trabajo Nº. 1) y figura 7, 16 (formato Hoja de Trabajo Nº. 2)