VERSIN # 3
TOPOGRAFA Y DISEO GEOMTRICO CAPITULO I
VERSIN # 3
TABLA DE CONTENIDO
1 INTRODUCCIN ...................................................................................................................... 5
2 OBJETIVOS ............................................................................................................................. 6
3 TOPOGRAFA DE LOS CORREDORES VIALES ............................................................................. 7
3.1 METODOLOGA PROYECTOS LIDAR ................................................................................ 8
3.2 PRODUCTOS OBTENIDOS ............................................................................................. 11
3.2.1 Puntos de Control Topogrfico .............................................................................. 11
3.2.2 Mapas o Planos Topogrficos, Restitucin y Modelos Digitales de Terreno ........... 12
3.2.3 Ortofotos de Alta Resolucin y Restitucin Cartogrfica ........................................ 13
3.2.4 Transformacin de Coordenadas ........................................................................... 15
3.3 REFERENCIACIN Y NIVELACIN DE LA LNEA BASE ..................................................... 16
3.4 LOCALIZACIN DEL EJE DEL CORREDOR ....................................................................... 17
3.5 REFERENCIAS PARA EL REPLANTEO DEL EJE ................................................................. 17
3.6 BASES DE TOPOGRAFA UTILIZADAS PARA EL LEVANTAMIENTO TOPOGRFICO ......... 17
3.7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES TOPOGRAFA ................................................. 18
4 DISEO GEOMTRICO .......................................................................................................... 19
4.1 SELECCIN DE LA VELOCIDAD DE DISEO .................................................................... 19
4.1.1 Cambao Armero ................................................................................................. 20
4.1.2 Armero Lbano Murillo .................................................................................... 21
4.1.3 Murillo La Esperanza .......................................................................................... 23
4.1.4 Ibagu Mariquita Honda .................................................................................. 24
4.2 METODOLOGA DE DISEO GEOMTRICO ................................................................... 25
4.2.1 Informacin Bsica del Proyecto ........................................................................... 25
4.2.2 Diseo Geomtrico En Planta ................................................................................ 26
4.2.3 Diseo Geomtrico En Perfil.................................................................................. 27
4.2.4 Diseo En Seccin Transversal............................................................................... 27
4.2.5 Parmetros De Diseo Geomtrico ....................................................................... 28
4.2.6 Movimiento De Tierras.......................................................................................... 29
VERSIN # 3
4.2.7 Limitaciones De Diseo ......................................................................................... 30
4.2.8 Criterios De Seleccin De Alternativas Parmetros De Diseo Geomtrico ............ 30
5 DESCRIPCIN UNIDADES FUNCIONALES ............................................................................... 31
5.1 UNIDAD FUNCIONAL 1: CAMBAO ARMERO .............................................................. 31
5.2 UNIDAD FUNCIONAL 2: ARMERO LBANO ................................................................. 34
5.3 UNIDAD FUNCIONAL 3: PASO URBANO POR LBANO ................................................... 36
5.4 UNIDAD FUNCIONAL 4: LBANO MURILLO ................................................................. 37
5.5 UNIDAD FUNCIONAL 5: PASO POR MURILLO ............................................................... 39
5.6 UNIDAD FUNCIONAL 6: MURILLO ALTO DE VENTANAS ............................................. 40
5.7 UNIDAD FUNCIONAL 7: ALTO DE VENTANAS TERMALES DEL RUIZ ............................ 42
5.8 UNIDAD FUNCIONAL 8: TERMALES DEL RUIZ LA ESPERANZA .................................... 44
5.9 UNIDAD FUNCIONAL 9: LA ESPERANZA MANIZALES.................................................. 46
5.10 UNIDAD FUNCIONAL 10: IBAGU ARMERO ............................................................... 47
5.11 UNIDADES FUNCIONALES 11 Y 12: ARMERO MARIQUITA (PASO URBANO POR
MARIQUITA) HONDA ............................................................................................................ 50
6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES DISEO GEOMTRICO ............................................. 52
7 ANEXOS TOPOGRAFA Y DISEO GEOMTRICO .................................................................... 53
Lista de figuras y tablas
Tabla 1.1 Unidades Funcionales APP Cambao - Manizales .............................................. 7
Figura 3.1 Vista General rea de Proyecto Lidar ........................................................... 8
Tabla 3.1 Parmetros Tcnicos Levantamiento Lidar ........................................................ 9
Figura 3.2 Detalle Modelo Digital de Terreno Generado ................................................. 13
Figura 3.3 Detalle Ortofoto de Alta Resolucin ............................................................... 15
Figura 3.4 Definicin del Sistema de Coordenadas Magna Sirgas Origen Bogot, en
Relacin a su Transformacin desde ITRF2008 .............................................................. 16
Tabla 4.1 Velocidad de Diseo Asignada Unidades Funcionales APP Cambao - Manizales
........................................................................................................................................ 29
Figura 5.1 Localizacin General Unidad Funcional 1 ...................................................... 32
Figura 5.1 Vista Diseo Unidad Funcional 1 ................................................................... 33
VERSIN # 3
Figura 5.3 Localizacin General Unidad Funcional 2 ...................................................... 34
Figura 5.4 Vista Diseo Unidad Funcional 2 ................................................................... 35
Figura 5.5 Localizacin General Unidad Funcional 3 ...................................................... 37
Figura 5.6 Localizacin General Unidad Funcional 4 ...................................................... 38
Figura 5.7 Vista Diseo Unidad Funcional 4 ................................................................... 38
Figura 5.8 Localizacin General Unidad Funcional 5 ...................................................... 40
Figura 5.9 Localizacin General Unidad Funcional 6 ...................................................... 41
Figura 5.10 Registro Visual Unidad Funcional 6 ............................................................. 42
Figura 5.11 Localizacin General Unidad Funcional 7 .................................................... 43
Figura 5.12 Registro Visual Unidad Funcional 7 ............................................................. 44
Figura 5.13 Localizacin General Unidad Funcional 8 .................................................... 45
Figura 5.14 Registro Visual Unidad Funcional 8 ............................................................. 46
Figura 5.15 Localizacin General Unidad Funcional 9 .................................................... 47
Figura 5.16 Localizacin General Unidad Funcional 10 .................................................. 48
Figura 5.17 Vista Diseo Unidad Funcional 10 ............................................................... 49
Figura 5.18 Localizacin General Unidades Funcionales 11 y 12 .................................... 50
Figura 5.19 Vista Diseo Unidades Funcionales 11 y 12 ................................................ 51
VERSIN # 3
1 INTRODUCCIN
Dentro de la estructuracin tcnica y econmica del proyecto APP CAMBAO-MANIZALES
se ha requerido de la ejecucin de las actividades de Topografa y Diseo Geomtrico
requeridos para obtener la base cartogrfica que permita el desarrollo integral del proyecto
y la evaluacin de los parmetros de cumplimiento normativos determinados con base en
la velocidad de diseo asignada a cada una de las unidades funcionales que conforman el
proyecto, tomando en todo caso como base los estudios realizados a nivel de pre-
factibilidad y la oferta presentada ante la Agencia Nacional de Infraestructura ANI.
APP CAMBAO MANIZALES incluye corredores viales localizados en los Departamentos
de Tolima y Caldas de acuerdo con la siguiente relacin:
- Corredor Cambao Manizales (Cambao Armero Lbano Murillo La
Esperanza Manizales)
- Corredor Ibagu Honda (Ibagu Mariquita Honda)
Para efectos de estructuracin legal y financiera los corredores relacionados han sido
divididos en UNIDADES FUNCIONALES tal como se relaciona en la tabla que se presentan
en pginas sub-siguientes.
Especficamente para el Corredor Cambao Manizales se plantea un proyecto de
Rehabilitacin y Mejoramiento Vial. En el Corredor Ibagu Honda se planta un proyecto
para Operacin y Mantenimiento Vial.
El presente informe contiene la descripcin general de las actividades realizadas en las
especialidades descritas en prrafos anteriores (topografa y diseo geomtrico).
VERSIN # 3
2 OBJETIVOS
Presentar la descripcin metodolgica y los resultados obtenidos en las actividades de
topografa y diseo geomtrico dentro del proceso de estructuracin de la APP Cambao
Manizales, en concordancia con los parmetros de diseo propuestos y tomando como
base los estudios previos realizados sobre los corredores objeto de la propuesta de
asociacin.
Como objetivos especficos se tienen:
- Realizar las actividades topogrficas requeridas para la recoleccin y proceso de
informacin dirigidas a obtener la base cartogrfica del proyecto que sirven como
base para el desarrollo de las especialidades de estudio incluidas en el proyecto.
- Elaborar el diagnostico geomtrico de cada uno de los tramos incluidos, dirigidos a
la verificacin de cumplimiento de parmetros de diseo con el fin de formular
alternativas de mejoramiento en los corredores incluidos.
- Elaborar el diseo geomtrico para cada uno de los corredores incluidos con el fin
de determinar la solucin propuesta y con base en esta calcular las cantidades
bsicas de obra requeridas por las reas de presupuesto y programacin de obra
- Presentar los resultados obtenidos en las disciplinas de topografa y diseo
geomtrico del proyecto y los soportes correspondientes (planos, memorias e
informes)
VERSIN # 3
Tabla 1.1 Unidades Funcionales APP Cambao - Manizales
UF No. TRAMO LONGITUD ABS. INICIAL ABS. FINAL
1 Cambao Armero 21.1 Km 0 21139
2 Armero Lbano 31.9 Km 21140 52998
3 Paso Urbano por Lbano 2.7 Km 52998 55666
4 Lbano Murillo 21.1 Km 55700 76750
5 Paso Urbano por Murillo 1.3 Km 76750 77955
6 Murillo Alto de Ventanas 23.4 Km 78000 101400
7 Alto de Ventanas Termales 20.2 Km 101400 121600
8 Termales La Esperanza 9.7 Km 121600 131300
9 La Esperanza Manizales 25.0 Km 131300 156300
10 Ibagu Armero 76.9 Km 0 76900
11 Armero Mariquita 28.7 Km 76900 105600
12 Mariquita - Honda 19.0 Km 105600 124600
3 TOPOGRAFA DE LOS CORREDORES VIALES
En la presente seccin del documento se describe la metodologa de trabajo aplicada para
el levantamiento topogrfico de informacin en los corredores, el cual consiste en la
ELABORACIN DE LA TOPOGRAFA LIDAR Y ORTOFOTO DE ALTA RESOLUCIN de
los corredores viales incluidos en el estudio.
El proyecto Lidar se plantea con el objetivo bsico de recopilar y generar un marco de datos
geogrficos de alta resolucin y precisin, geo referenciado y preparado para su integracin
en un entorno GIS y CAD que sirva como base a los estudios y diseos incluidos en el
proyecto. Para ello se realiz un levantamiento mediante un vuelo combinado con sistema
Lidar (altmetro lser aerotransportado) y cmara fotogramtrica, ambos de alta resolucin,
para obtener los datos que sirvan como base para los diversos estudios posteriores.
VERSIN # 3
Los resultados del proyecto tras las distintas fases del procesado se han entregado
adaptados al trabajo en entornos GIS y CAD, geo referenciados y preparados para su
explotacin inmediata por parte de las diferentes reas que integran el proyecto.
La siguiente figura muestra el rea del proyecto.
Figura 3.1 Vista General rea de Proyecto Lidar
Es importante aclarar que en la totalidad del rea del proyecto, no se presentan sitios
crticos, por lo tanto no se presenta como producto del levantamiento topogrfico ningn
registro referente al tema. Adicionalmente, por la metodologa aplicada para este proyecto
el levantamiento topogrfico contiene la informacin suficiente y cubre las reas necesarias
para el anlisis que sea necesario.
3.1 METODOLOGA PROYECTOS LIDAR
Se citan a continuacin las distintas fases que se han seguido para la toma de datos Lidar
y posterior procesado y post procesado de los mismos as como los trabajos topogrficos y
de gabinete asociados al proyecto. Atendiendo adems las necesidades tcnicas del
VERSIN # 3
proyecto, la siguiente tabla presentan el resumen de los parmetros tcnicos incluidos para
la ejecucin de los trabajos de topografa por mtodos LiDAR.
Tabla 3.1 Parmetros Tcnicos Levantamiento Lidar
Las fases tcnicas ejecutadas son las que se detallan a continuacin:
- Peticin de permisos de vuelo: Solicitud a las autoridades competentes de los
permisos requeridos para ejecutar los vuelos. Todos los aspectos relativos a la
peticin de los permisos de vuelo se describen en el apartado subsiguiente Error!
No se encuentra el origen de la referencia. Error! No se encuentra el origen
de la referencia..
- La fase de vuelo dependi de la climatologa presente en la zona y de otros
contratiempos de tipo logstico o legal asociados a la toma de datos. Todos los
aspectos relativos a la ejecucin y planificacin de la fase de vuelo se describen en
el apartado subsiguiente Error! No se encuentra el origen de la referencia..
- Sobrevuelo de la zona objeto de los trabajos. Se realiza de forma simultnea a la
toma de datos Lidar, la toma de imgenes digitales que permiten a posteriori la
generacin de ortofoto.
# PARAMETROS ESPECIFICACIONES1. SISTEMA GEODESICO DE REFERENCIA
1.1 Sistema geodesico de referencia WGS84
1.2 Alturas elipsoidales WGS84
1.3 Proyeccin cartogrfica UTM Zona 18
1.4 Estaciones gps de referencia en tierra Estacin propia
2. VUELO LIDAR
2.1 Sensor Equipo SLS LAMS 120 5Mp
2.2 Campo de vision transversal (fov) 80 grados, +/- 40
2.3 Frecuencia de escaneado 10.000 escaneos por segundo
2.4 Velocidad de escaneado 6 a 80 scan por segundo
2.5 Normas de seguridad, potencia de pulso Laser Tipo 1 con potencia estable para rango de alturas de vuelo usadas
2.6 Frecuencia de pulso 10 KHz
2.7 Resolucion espacial. densidad promedio. 6 puntos lser por metro cuadrado
2.8 Calibracin del Sensor Antigedad de 5 aos, calibracin garantizada por Fabricante
2.9 Resolucin radiomtrica de intensidades mltiples 8 bits
2.1 Capacidad de detectar mltiples retornos para un mismo pulsoRegistra el ltimo de los 4 pulsos lanzados
2.11 Sistema de navegacin basado en GPS De doble frecuencia, NAVSTAR y GLONASS
2.12 Sistema Inercial IMU, integrado
VERSIN # 3
- Trabajos topogrficos de apoyo (apoyo a los vuelos y levantamientos topogrficos
de control). Comprenden los trabajos de apoyo a los vuelos y medicin de puntos
de control. Los trabajos topogrficos de apoyo al vuelo incluyen la instalacin de
estaciones base GPS durante los vuelos de toma de datos y calibracin de los
equipos. Tambin en la medida de los levantamientos topogrficos de control
durante la ejecucin de los trabajos de vuelo.
- Control de Calidad inicial de los datos (QC, Quality Control). El Control de Calidad
inicial de los datos se realiza sobre cada uno de los vuelos realizados para verificar
que la toma de datos ha sido exitosa y poder concluir por lo tanto la fase de vuelo.
Por ello la fase de vuelo no se da por terminada hasta que no concluye la fase de
Control de Calidad inicial de los datos. Fueron entregados informes de Control de
Calidad de los vuelos tras la fase de vuelo concluida.
- Procesado bsico de datos. Clculos GPS e inerciales. Integracin entre los datos
Lidar y la cmara fotogramtrica digital y los datos del sistema GPS y el Sistema de
Navegacin Inercial1. Calibracin y matching (ajuste) de las lneas de datos Lidar y
generacin de las imgenes digitales y georreferenciacin y orientacin de las
mismas. Generacin del proyecto, divisin en bloques, nube de puntos bsica en
formato las, edicin para eliminacin de posibles puntos errneos.
- Transformacin de coordenadas. Transformacin de datos en sistema de
coordenadas WGS84 UTM Huso 18 Norte y alturas elipsoidales a sistema de
Coordenadas locales Magna Sirgas origen Bogot, y alturas ortomtricas ajustadas
a la red geodsica local del cliente.
- Generacin de Modelos de Elevaciones: MDT. Edicin para la generacin del
Modelo Digital del Terreno2. Creacin de modelos interpolados. Todos los aspectos
bsicos relativos a la generacin de Modelos de Elevaciones a partir de los datos
Lidar se describe adelante.
1 Inertial Navigation System, INS en adelante. 2 MDT en adelante
VERSIN # 3
- Procesado bsico de imgenes digitales y generacin de ortofoto. Ortoproyeccin,
mosaicado y edicin de lneas de mosaicado, equilibrio de color, retoque fotogrfico.
Todos los aspectos bsicos relativos al procesado de las ortofotos se describen ms
adelante
3.2 PRODUCTOS OBTENIDOS
A continuacin se realiza una descripcin general de los productos obtenidos como
resultado del levantamiento topogrfico Lidar ejecutado.
En sntesis, los productos se presentan en los formatos que se especifican a continuacin:
- Archivos en formato CAD (dwg) con la frontera de la zona de estudio, la traza y otra
informacin en formato vectorial de relevancia como el ndice de bloques.
- MDT por bloques interpolado a 0.5 m de resolucin.
- Curvas de nivel cada 0.5 m con directoras a 2.5 m.
- Nube de puntos clasificada en la zona de estudio y ajustada al modelo de geoide
local Incluyendo la clasificacin por objeto. La nube de puntos se entrega en formato
*.las
- Ortofotos. En formato Ecw y GeoTiff y resolucin 15 cm de pxel. Con la misma
distribucin de bloques que los datos Lidar.
Los datos entregados se encuentran en el sistema de coordenadas Magna Sirgas Origen
Bogot, poca actual y alturas ortomtricas ajustadas a la red geodsica local calculada
con datos topogrficos tomados en campo
3.2.1 Puntos de Control Topogrfico
Las actividades de control topogrfico en tierra tienen como objetivo prestar apoyo a las
actividades de vuelo mediante la instalacin de estaciones base GPS localizadas en puntos
clave del proyecto con rastreo simultneo durante la ejecucin de los vuelos. De esta
VERSIN # 3
manera se obtienen los datos requeridos para fijar los puntos en tierra que permitan de
manera posterior realizar las correcciones de coordenadas que se incluyen en los datos
Lidar y procesos fotogramtricos y de restitucin posteriores.
El anexo 1 muestra la localizacin y la memoria tcnica del posicionamiento realizado para
control de los vuelos de toma de informacin.
3.2.2 Mapas o Planos Topogrficos, Restitucin y Modelos Digitales de
Terreno
Para conseguir los Modelos de Elevaciones objeto del proyecto se establece una secuencia
de procesado que podemos resumir en los siguientes pasos:
- Decodificacin de los datos y pre-procesado GPS (ALSPP)
- Posicionamiento GPS/INS (IPASTC)
- Generacin de la trayectoria (IPASTC)
- Creacin del archivo de datos lser .las (ALSPP)
- Calibracin y matching de las trayectorias (TerraScan, TerraMatch)
- Correcciones en altura utilizando datos de campo (TerraScan, TerraMatch)
- Bsqueda y eliminacin de puntos no vlidos (TerraScan, TerraModeler)
- Edicin de puntos Lidar y clasificacin de datos Lidar (TerraScan, TerraModeler)
- Generacin de estadsticas de precisin y calidad de los datos Lidar (TASQ)
- Edicin bsica de datos Lidar y correccin de errores. Clasificacin de puntos Lidar
(TerraScan, TerraModeler)
- Generacin de MDT, MDS (TerraScan, TerraModeler, Blom Lidartools)
- Creacin de los ficheros de salida (TerraScan, Blom Lidartools).
La generacin de los MDT se realiz mediante interpolacin para conseguir las diferentes
versiones de los Modelos de Elevaciones de forma regular. Para generar los modelos se
eligieron durante la interpolacin las clases de puntos adecuadas, generadas tras el
proceso de clasificacin de los datos.
VERSIN # 3
Se siguieron las siguientes consideraciones generales en la generacin de los Modelos de
Elevaciones:
- En las zonas donde no existan datos se comprob que esto se deba a causas
naturales como por ejemplo zonas del MDT bajo edificios o presencia de zonas de
agua de reflexin nula.
- Se comprob que dichas zonas no respondan a prdidas de datos por mal
funcionamiento del sistema Lidar o deficiencias en la planificacin y ejecucin de los
planes de vuelo que suponan una cobertura no total del terreno.
- En caso de encontrar zonas sin datos de este tipo se marcaron y se notific a la
Direccin Tcnica del Proyecto mediante la entrega de un shp donde se marcaban
dichas zonas.
Figura 3.2 Detalle Modelo Digital de Terreno Generado
3.2.3 Ortofotos de Alta Resolucin y Restitucin Cartogrfica
Para conseguir las ortofotos rpidas objeto del proyecto se establece una secuencia de
procesado que podemos resumir en los siguientes pasos:
VERSIN # 3
- Descarga y decodificacin de los datos (FramePro)
- Posicionamiento GPS (IPASCO)
- Generacin de la trayectoria del helicptero (IPASTC)
- Desarrollo de las imgenes digitales y correcciones radiomtricas (Frame Pro)
- Obtencin de parmetros finales de calibracin de la cmara y puntos de
aerotriangulacin
- Obtencin de orientaciones externas y centros de proyeccin (Terraphoto)
- Mosaicado de imgenes digitales (Terraphoto)
- Balance de color y generacin de ortos (Terraphoto).
Como podemos observar los pasos 2 y 3 del procesado de las imgenes digitales son
comunes al procesado Lidar bsico. Esto se debe a que se utiliza la misma solucin
obtenida para el vuelo Lidar y para el vuelo orto utilizando los mismos datos GPS e INS.
La precisin del vuelo Lidar, asegurada por el posicionamiento Lidar con errores
centimtricos, asegura tambin una gran precisin en el posicionamiento de las imgenes
digitales. La precisin planimtrica de las imgenes digital previa a la generacin de las
ortofotos se mejora mediante procesos de aerotriangulacin digital (bsqueda de puntos
homlogos y correccin de los parmetros de calibracin de la cmara).
VERSIN # 3
Las ortofotos generadas han incluido los procesos de edicin de ortoproyeccin, lneas de
mosaicado, radiometra, entre otros procesos para que la apariencia final del producto sea
estticamente correcta tal como se muestra en la siguiente figura.
Figura 3.3 Detalle Ortofoto de Alta Resolucin
3.2.4 Transformacin de Coordenadas
El marco geodsico de referencia utilizado para el procesado bsico durante la toma de
datos es ITRF2008 (Marco de Referencia Terrestre Internacional), considerado equivalente
a IGS2008. La poca de clculo de coordenadas es poca actual y las alturas de referencia
del procesado bsico de los datos son alturas elipsoidales. Tras este primer procesado y
georeferenciacin a ITRF2008 se produjo una transformacin de los datos al sistema de
coordenadas Magna Sirgas (Marco de Referencia 1994) y alturas ortomtricas ajustadas a
la red local de puntos medida para el proyecto.
En la siguiente Figura se muestra la definicin del sistema de coordenadas Magna Sirgas
origen Bogot en relacin a su transformacin desde ITRF 2008. Los parmetros han sido
obtenidos de la pgina oficial del IGAC.
VERSIN # 3
Figura 3.4 Definicin del Sistema de Coordenadas Magna Sirgas Origen Bogot, en
Relacin a su Transformacin desde ITRF2008
En un ltimo paso antes de la generacin final de datos estos se ajustaron a las alturas
ortomtricas locales medidas para la red de puntos de control. Para lograr este ltimo
objetivo se genera un modelo de geoide local utilizando las diferencias encontradas entre
las alturas obtenidas por nivelacin de la red geodsica levantada y el modelo de elipsoide.
3.3 REFERENCIACIN Y NIVELACIN DE LA LNEA BASE
En este proyecto la georreferenciacin presentada es conforme con la metodologa
realizada (LIDAR). En esta etapa de factibilidad no se presentan referencias de nivelacin
de la lnea base, ya que la georreferenciacin densificada es un producto que se presenta
en proyectos de vas en la fase tres para construccin pues en las etapas de pre y
VERSIN # 3
factibilidad estos insumos no se contemplan ya que la ingeniera de detalle es la que
necesita esta densificacin.
La georreferenciacin se har con equipos GPS doble frecuencia, amarrado al sistema del
IGAC. De igual manera se presentar en la fase tres la nivelacin geomtrica de esa
georreferenciacin amarrada a NP del IGAC, ya sea trasladando o llevando con puntos de
cambio.
3.4 LOCALIZACIN DEL EJE DEL CORREDOR
En fase de factibilidad a la cual corresponde este informe, no se localiza el eje ya que este
procedimiento se realiza para vas nuevas o variantes, con el fin de chequear el eje y su
rasante de terreno natural versus la obtenida en el modelo digital.
3.5 REFERENCIAS PARA EL REPLANTEO DEL EJE
Al igual que en numeral anterior, en la fase de factibilidad a la cual corresponde este
informe, no se localiza el eje ya que este procedimiento se realiza para vas nuevas o
variantes, con el fin de chequear el eje y su rasante de terreno natural versus la obtenida
en el modelo digital.
3.6 BASES DE TOPOGRAFA UTILIZADAS PARA EL
LEVANTAMIENTO TOPOGRFICO
Tal como ya se expuso en el numeral 3,3 del presente informe, en este proyecto la
georreferenciacin presentada es conforme con la metodologa realizada (LIDAR). En esta
etapa de factibilidad no se presentan referencias de nivelacin de la lnea base, ya que la
georreferenciacin densificada es un producto que se presenta en proyectos de vas en la
fase tres para construccin pues en las etapas de pre y factibilidad estos insumos no se
contemplan ya que la ingeniera de detalle es la que necesita esta densificacin.
VERSIN # 3
La georreferenciacin se har con equipos GPS doble frecuencia, amarrado al sistema del
IGAC. De igual manera se presentar en la fase tres la nivelacin geomtrica de esa
georreferenciacin amarrada a NP del IGAC, ya sea trasladando o llevando con puntos de
cambio.
3.7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES TOPOGRAFA
En la presente seccin del documento se ofrece un resumen de los resultados finales del
proceso de medidas y posterior post procesado de los datos. Se especifican las condiciones
de entrega del proyecto y las caractersticas de los datos e informes entregados.
Entre los resultados obtenidos a lo largo del proyecto estn indicados nicamente aquellos
considerados relevantes para la comprobacin de la calidad de los datos obtenidos y para
la comprobacin de la precisin de los mismos de acuerdo con los requerimientos del
cliente.
El clculo de la posicin de los puntos Lidar sobre el terreno depende de forma crtica de la
precisin que se obtenga en el procesado de la trayectoria del vuelo, es decir, de la
estimacin de la posicin obtenida del helicptero durante el vuelo y consecuentemente de
los sensores que en l van montados.
El procesado de datos parte de una trayectoria calculada a partir de los datos capturados
por el GPS del helicptero y corregidos con los datos del Sistema de Navegacin Inercial
(INS) que corrige los movimientos del helicptero en vuelo sobre sus ejes para una posicin
conocida (tpicamente conocidos como alabeo, cabeceo y guiada).
La tcnica de procesado diferencial con apoyo en una estacin base colocada en la zona
de estudio ha sido la utilizada por N.S. para el procesado de los vuelos del presente
proyecto.
El resultado obtenido en ejecucin del levantamiento topogrfico Lidar y los productos
derivados se entregan a las reas de diseo, en primera instancia a diseo geomtrico para
la generacin de sus procesos.
VERSIN # 3
4 DISEO GEOMTRICO
El diseo geomtrico realizado por el Consultor para los tramos objeto del presente informe
es el resultado de la coordinacin con las entidades interesadas en el proyecto, y
adicionalmente con otras disciplinas de ingeniera que forman parte integral del proyecto.
Considerando que el diseo geomtrico corresponde a una de las actividades ms
importantes en el desarrollo del proyecto y teniendo en cuenta que en l se establece la
configuracin geomtrica definitiva de la solucin propuesta, ste se presenta cumpliendo
los objetivos fundamentales del diseo: funcionalidad, seguridad, comodidad, integracin
con el entorno, armona, esttica y economa.
Debido a la alta densidad de puntos y carga de informacin proveniente de los datos Lidar
los diseadores se han apoyado en la plataforma de diseo geomtrico CLIP, software de
diseo geomtrico de ltima tecnologa especializado en actividades de diseo geomtrico
con base en la mencionada tecnologa.
4.1 SELECCIN DE LA VELOCIDAD DE DISEO
La velocidad de diseo es el parmetro directriz para la definicin del diseo geomtrico de
cualquier proyecto vial. A partir de la velocidad de diseo se definen los parmetros
requeridos para el diseo en planta, perfil y seccin transversal del proyecto vial. La
definicin de la velocidad de diseo y el cumplimiento normativo de los parmetros
derivados busca obtener proyectos con caractersticas homogneas y seguras para los
usuarios.
Independientemente de la categora vial que se pueda definir para cada uno de los tramos
objeto de la propuesta del originador, se deben tener en cuenta algunas condiciones de
entrada, que generen una definicin de velocidad de diseo que represente mejorar las
condiciones actuales de operacin de los corredores viales objeto de la propuesta:
- El tipo de terreno en el cual se desarrolla el proyecto
VERSIN # 3
- Las condiciones fsicas actuales de las vas, relacionadas especialmente con el
estado de la superficie de rodadura y los componentes bsicos de la seccin
transversal (nmero y ancho de carriles, bermas, cunetas, entre otros)
- Las condiciones de operacin actual relacionadas con los dos puntos anteriores.
- Las condiciones geolgicas, geotcnicas e hidrolgicas que afectan la operacin
continua de los corredores viales.
- El componente de trnsito en corredores con configuracin origen destino paralela
a los corredores objeto de la propuesta. En este componente se incluye la velocidad
de operacin promedio medida en los corredores paralelos.
A continuacin se describen los criterios de seleccin de velocidad de diseo definidos para
cada uno de los corredores en estudio relacionados con lo definido en prrafos anteriores,
independientemente de la definicin de las unidades funcionales establecidas para la
estructuracin de la propuesta del originador.
4.1.1 Cambao Armero
SITUACIN ACTUAL: El corredor vial Cambao Armero corresponde a una va secundaria
que conecta el cruce de la Concesin Panamericana sobre el Rio Magdalena con la va
Ibagu Mariquita Honda y forma parte integral de la definicin del corredor alterno
Bogot Manizales.
La va, con longitud de 21 kilmetros, se desarrolla en terrenos ondulados a montaosos
(20%) y planos (80%). La seccin transversal, conformada por dos carriles de ancho
promedio 3.50 metros no tiene bermas ni zonas de seguridad laterales. La superficie de
rodadura es pavimento asfaltico en estado de alto deterioro. La demarcacin vial es
inexistente y la sealizacin vertical es insuficiente y deteriorada. Estas condiciones no
permiten a los usuarios transitar por el corredor en condiciones cmodas a pesar de que la
geometra en planta y perfil de la va permitira el desarrollo de velocidades y tiempos de
viaje confortables para los usuarios.
Bajo las condiciones mencionadas, en la actualidad el tiempo de viaje para usuarios de
vehculos livianos entre la localidad de Cambao y el cruce con la va Ibagu Mariquita
VERSIN # 3
Honda es de aproximadamente 30 a 40 minutos. Segn lo anterior un usuario transita el
corredor a una velocidad promedio de 40 - 35 Km/H aproximadamente. Aparte de las
condiciones de baja velocidad, limitadas especialmente por la seccin transversal, las
condiciones fsicas de la va no permiten a los usuarios generar mayores velocidades dadas
condiciones inseguras generadas por la inexistencia de zonas de seguridad y el mal estado
del pavimento.
La propuesta del originador para este corredor contempla el diseo y construccin del
corredor vial, definido como mejoramiento y rehabilitacin, para una velocidad de diseo de
80 Km/H, posible dado que la geometra del corredor y su desarrollo en terreno plano
permiten generar condiciones en planta y perfil longitudinal para cumplir con dicha
velocidad. Adicionalmente se plantea una seccin transversal que normaliza los anchos de
carril a 3.55 metros y genera zonas laterales de seguridad.
La propuesta de diseo geomtrico en combinacin con los estudios y tratamiento definido
por las reas de diseo de pavimentos, geologa, geotecnia e hidrologa entre otras
propende por el objetivo de mantener la operacin sobre el proyecto durante los 360 das
del ao sin cierres generados por eventos en las reas mencionadas.
SITUACIN CON PROYECTO: Corredor vial Cambao Armero con velocidad de diseo
de 80 Km/H, esperando una velocidad promedio de operacin para vehculos livianos de
70 Km/H para un tiempo de viaje estimado en 20 minutos. Complementadas con un
esquema se sealizacin y demarcacin vial adems de los servicios propios del esquema
de concesin se ofrecen al usuario condiciones de trnsito y servicio cmodas y seguras.
4.1.2 Armero Lbano Murillo
SITUACIN ACTUAL: El corredor vial Armero Lbano Murillo constituye un importante
eje de desarrollo econmico para la regin norte del Departamento del Tolima y adicional
va alterna para completar la conexin Bogot Manizales, adems de las posible
potencialidades de desarrollo regional relacionadas con actividades econmicas como
ganadera, agricultura y alternativas de eco-turismo.
VERSIN # 3
La va, con longitud de 57 kilmetros aproximadamente (Armero Lbano 32 Km., Paso
Urbano Lbano 2.5 Km., Lbano Murillo 21 Km., Paso Urbano Murillo 1.5 Km.) se desarrolla
en terrenos montaosos y escarpados. La seccin transversal, conformada por dos carriles
de ancho promedio 3.00 metros no tiene bermas ni zonas de seguridad laterales. La
superficie de rodadura es pavimento asfaltico en estado de alto deterioro. La demarcacin
vial es inexistente y la sealizacin vertical es insuficiente y deteriorada. Adicional a lo
anterior se visualizan sobre el corredor algunas zonas inestables que requieren de
tratamiento inmediato. Estas condiciones no permiten a los usuarios transitar por el
corredor en condiciones cmodas generando recorridos tortuosos entre las localidades que
conecta el corredor vial.
Bajo las condiciones mencionadas, en la actualidad el tiempo de viaje para usuarios de
vehculos livianos entre las localidades de Armero y Murillo es de aproximadamente 120
minutos. Segn lo anterior un usuario transita el corredor a una velocidad promedio de 25
Km/H aproximadamente. Aparte de las condiciones de baja velocidad, limitadas
especialmente por la pendiente longitudinal y la seccin transversal reducida, las
condiciones fsicas de la va no permiten a los usuarios generar mayores velocidades dadas
condiciones inseguras generadas por la inexistencia de zonas de seguridad, el mal estado
del pavimento y la existencia de algunas zonas inestables activas a lo largo del corredor.
La propuesta del originador para este corredor contempla el diseo y construccin del
corredor vial, definido como mejoramiento y rehabilitacin con una sectorizacin que
permita la implementacin de tramos homogneos de velocidad de 40 30 Km/H cuya
implementacin es posible en planta dada la geometra del corredor existente y en perfil
con las limitaciones propias de pendiente con algunos tramos excepcionales.
Adicionalmente se plantea una seccin transversal que normaliza los anchos de carril a
3.55 metros, sobreanchos en puntos de geometra crtica y generacin zonas laterales de
seguridad con tratamiento de zonas inestables y adecuado manejo hidrulico de las obras.
En todo caso la seleccin de velocidad para los pasos urbanos incluidos debe contemplar
las caractersticas propias de este tipo de proyecto con las restricciones de trnsito y
circulacin en zonas urbanas y sub-urbanas situacin que no limita los beneficios previstos
para el proyecto.
VERSIN # 3
La propuesta de diseo geomtrico en combinacin con los estudios y tratamiento definido
por las reas de diseo de pavimentos, geologa, geotecnia e hidrologa entre otras
propende por el objetivo de mantener la operacin sobre el proyecto durante los 360 das
del ao sin cierres generados por eventos en las reas mencionadas.
SITUACIN CON PROYECTO: Corredor vial Armero Lbano Murillo con sectorizacin
de velocidad de diseo de 40-30 Km/H, esperando una velocidad promedio de operacin
para vehculos livianos de 35 Km/H para una reduccin de tiempos de viaje estimada en 30
minutos. Complementadas con un esquema se sealizacin y demarcacin vial adems
de los servicios propios del esquema de concesin se ofrecen al usuario condiciones de
trnsito y servicio cmodas y seguras adems de generar la posibilidad de transito cmodo
para vehculos articulados y carga pesada.
4.1.3 Murillo La Esperanza
SITUACIN ACTUAL: El corredor vial Murillo La Esperanza finaliza la conexin alterna
Bogot Manizales y pretende activar las actividades econmicas regionales y nacionales.
Completar la conexin alterna entrega a los usuarios la posibilidad de acceder desde la
localidad de Cambao, las ciudades de Bogot, Ibagu y Honda y de las localidades incluidas
en los corredores viales a la ciudad de Manizales.
La va, con longitud de 34 kilmetros aproximadamente (Murillo Alto de Ventanas 23.4
Km., Alto de Ventanas Termales del Ruiz 20.20 Km., Termales del Ruiz La Esperanza
Paso Parque Natural de Los Nevados 9.70 Km.). Es en la actualidad una conexin vial
construida en afirmado en mal estado, con seccin transversal limitada la cual presta un
servicio de conexin local entre Murillo y Manizales. Se observa en la actualidad ausencia
total de dispositivos de sealizacin y control vial por lo que la operacin para los usuarios
es limitada y bastante tortuosa.
Bajo las condiciones mencionadas, en la actualidad el tiempo de viaje para usuarios de
vehculos livianos entre las localidades de Murillo y La Esperanza es de 3 a 4 horas. Segn
lo anterior un usuario transita el corredor a una velocidad promedio de 10-15 Km/H
aproximadamente. Aparte de las condiciones de baja velocidad, limitadas especialmente
VERSIN # 3
por las condiciones geomtricas en planta y perfil del corredor as como por la superficie de
rodadura y ausencia total de mantenimiento las condiciones fsicas de la va no permiten a
los usuarios generar mayores velocidades. Cabe anotar aqu que en todo caso en
corredores paralelos en origen destino se ha realizado mediciones de velocidad similares
a las de este corredor en el estado actual.
La propuesta del originador para este corredor contempla el diseo y construccin del
corredor vial, definido como mejoramiento y rehabilitacin con una sectorizacin que
permita la implementacin de tramos homogneos de velocidad de 40 30 Km/H y de 30
Km/H para el sector Alto de Ventanas Termales del Ruiz que comprende el paso por el
Parque Nacional de Los Nevados con las limitaciones intrnsecas del mismo.
Adicionalmente se plantea una seccin transversal que normaliza los anchos de carril a
3.55 metros, sobreanchos en puntos de geometra crtica y generacin zonas laterales de
seguridad con tratamiento de zonas inestables y adecuado manejo hidrulico de las obras.
La propuesta de diseo geomtrico en combinacin con los estudios y tratamiento definido
por las reas de diseo de pavimentos, geologa, geotecnia e hidrologa entre otras
propende por el objetivo de mantener la operacin sobre el proyecto durante los 360 das
del ao sin cierres generados por eventos en las reas mencionadas.
SITUACIN CON PROYECTO: Corredor vial Murillo La Esperanza con sectorizacin de
velocidad de diseo de 40-30 Km/H, esperando una velocidad promedio de operacin para
vehculos livianos de 30 Km/H para un tiempo de recorridos estimado en entre 1.0 y 1.5
horas de recorrido. Complementadas con un esquema se sealizacin y demarcacin vial
adems de los servicios propios del esquema de concesin se ofrecen al usuario
condiciones de trnsito y servicio cmodas y seguras adems de generar la posibilidad de
transito cmodo para vehculos articulados y carga pesada.
4.1.4 Ibagu Mariquita Honda
SITUACIN ACTUAL: El corredor vial Ibagu Mariquita Honda corresponde a la
conexin regional entre el centro y el norte del Departamento del Tolima adems de realizar
conexiones con los Departamentos vecinos de Cundinamarca y Caldas.
VERSIN # 3
La va, con longitud de 125 kilmetros aproximadamente es en la actualidad un corredor
implantado en terrenos planos ondulados exceptuando un punto especfico de tipo
montaoso en el paso por el Rio Recio. El corredor se encuentra en operacin con
contratos de rehabilitacin y mantenimiento que lo mantienen operarito durante todo el ao.
La propuesta del originador para este corredor contempla el diseo y construccin del
corredor vial, definido como mantenimiento y rehabilitacin con una sectorizacin que
permita la implementacin de una velocidad de diseo de 80 Km/H, sectorizado entre 40-
80 Km/H en el paso del Rio Recio y restringido en pasos urbanos localizados a lo largo del
corredor a 30 Km/H como condicin de diseo especifica.
Las intervenciones sobre el corredor vial pretenden garantizar las condiciones de operacin
con velocidad y seguridad adecuada complementadas con un esquema se sealizacin y
demarcacin vial adems de los servicios propios del esquema de concesin se ofrecen al
usuario condiciones cmodas y seguras.
4.2 METODOLOGA DE DISEO GEOMTRICO
A continuacin se describe de manera general la metodologa general para el Diseo
Geomtrico del proyecto.
4.2.1 Informacin Bsica del Proyecto
Los anlisis de diseo geomtrico se realizan sobre la cartografa, modelos digitales del
terreno, ortofotos y restituciones cartogrficas obtenidas de los levantamientos LiDAR
realizados segn se describi en captulos anteriores del informe. Adicionalmente se toma
informacin de apoyo disponible en entidades territoriales principalmente en el en el
Instituto Geogrfico Agustn Codazzi.
La definicin de los corredores de estudio determina la extensin de los trabajos LiDAR
realizados. Los productos obtenidos sirven como base a las actividades de diseo
geomtrico y como apoyo a las dems especialidades que intervienen en el desarrollo del
proyecto.
VERSIN # 3
4.2.2 Diseo Geomtrico En Planta
Para el diseo geomtrico se ha dado cumplimiento a las especificaciones y lineamientos
establecidos por el Manual de Diseo Geomtrico de Carreteras INVAS 1998 normativo a
nivel nacional. Adicionalmente los diseadores del proyecto se han apoyado en otros
documentos normativos internacionalmente aceptados, especialmente en la norma A
POLICY ON GEOMETRIC DESIGN OF HIGHWAYS AND STREETS 2004 elaborada por
la Asociacin Americana de Vas y Transporte AASHTO.
En general, el proyecto contempla el clculo de un eje central de calzada. La cantidad y
disposicin de carriles de carriles se mantiene a lo largo del proyecto, presentando
variaciones nicamente en los sitios cercanos a intersecciones o estructuras de retorno.
Las actividades de detalle que contempla el Diseo geomtrico en planta son:
- Ubicacin y descripcin de las restricciones constructivas y geomtricas.
- Diseo del alineamiento horizontal con base en los requerimientos normativos y criterios
establecidos.
- Clculo y proceso de elementos de las concatenaciones de curvas establecidas.
- Generacin y proceso en programas tipo CAD del dibujo de los ejes y sus cuadros de
elementos de curvatura.
- Edicin del dibujo de diseo en planta incorporado con la topografa base en las escalas
requeridas
Como resultado en planta se presentan los planos de diseo correspondiente en los cuales
se plasma la geometra general del proyecto con los elementos de respaldo para su
localizacin y replanteo.
VERSIN # 3
4.2.3 Diseo Geomtrico En Perfil
Teniendo en cuenta los criterios tcnicos y parmetros establecidos se procedi al diseo
del alineamiento vertical, sin olvidar que los alineamientos horizontal y vertical de una va
no deben estudiarse independientemente.
Como resultado del diseo altimtrico se presentan los planos de perfil en relacin de escala
1H/10V que incluyen el perfil longitudinal del terreno correspondiente al eje de diseo con
su respectiva informacin de la rasante proyectada y de los alineamientos y curvas
verticales. Adems contienen la informacin de las curvas verticales, como longitud de la
curva (medida en su proyeccin horizontal), PCV (principio de curva vertical), PIV (punto de
interseccin vertical), PTV (principio de tangente vertical) y el parmetro K para cada curva
vertical. Adicionalmente se muestra la informacin de pendientes, cota roja y cota negra
(cada 10 metros).
4.2.4 Diseo En Seccin Transversal
Con base al diseo geomtrico general se realiz el clculo, generacin y procesamiento
en AutoCAD del dibujo de secciones transversales de terreno en los intervalos
especificados a lo largo del eje de proyecto, sobre en la topografa base del proyecto.
La cobertura de las secciones transversales contempla todo el corredor de diseo. Se
presenta la superposicin del terreno natural y de la seccin transversal proyectada con la
informacin correspondiente cotas negra y roja del eje de diseo, ordenada y cota de puntos
de chafln, ordenadas y cotas de bordes proyectados e informacin bsica de volumen de
movimiento de tierras.
Las dimensiones de la seccin transversal para cada una de las unidades funcionales
incluidas en el proyecto se determina por parmetros normativos o conforme con lo ofrecido
por la Asociacin Pblico-Privada a la Agencia Nacional de Infraestructura. Se incluyen
adicionalmente en las secciones transversales los datos correspondientes a taludes tipo
VERSIN # 3
suministrados por el rea de geotcnica y la estructura calculada en cada tramo por el rea
de diseo de pavimentos.
4.2.5 Parmetros De Diseo Geomtrico
La velocidad de diseo o velocidad de proyecto es el parmetro base que permite
determinar las caractersticas geomtricas mnimas de todos los elementos del trazado en
condiciones de comodidad y seguridad. Por lo anterior, la velocidad de diseo representa
la referencia mnima.
Se define como la mxima velocidad segura y cmoda que puede ser mantenida en una
seccin determinada de una va, cuando las condiciones son tan favorables que las
caractersticas geomtricas del diseo de la va predominan.
Todos aquellos elementos geomtricos de los alineamientos horizontal, vertical y
transversal, tales como radios mnimos, pendientes mximas, distancias de visibilidad y
peraltes entre otros dependen de la velocidad de diseo y varan con un cambio en ella.
La seleccin de la velocidad de diseo depende de las condiciones propias del proyecto a
desarrollar as como de las restricciones de todo tipo que existen en los proyectos. Para el
caso especfico de los ejes proyectados se han asignado las velocidades de diseo
correspondientes para cada unidad funcional, bsicamente en funcin del tipo de terreno,
la morfologa y las condiciones geomtricas predominantes previas a la intervencin
constructiva.
VERSIN # 3
Tabla 4.1 Velocidad de Diseo Asignada Unidades Funcionales APP Cambao - Manizales
UF No. TRAMO VELOCIDAD DISEO
1 Cambao Armero 80 Km/H
2 Armero Lbano 30 Km/H
3 Paso Urbano por Lbano 30 Km/H
4 Lbano Murillo 30 Km/H
5 Paso Urbano por Murillo 30 Km/H
6 Murillo Alto de Ventanas 30 Km/H
7 Alto de Ventanas Termales 30 Km/H
8 Termales La Esperanza 30 Km/H
9 La Esperanza Manizales 30 Km/H
10 Ibagu Armero 80 Km/H
11 Armero Mariquita 80 Km/H
12 Mariquita - Honda 80 Km/H
4.2.6 Movimiento De Tierras
Resultante del proceso de diseo geomtrico para cada una de las unidades funcionales
se obtienen las cantidades bsicas de obra requeridas por las reas de presupuesto del
proyecto y las cuales se presentan en el Anexo 2 del presente informe.
Las cantidades bsicas de obra reportan las cantidades de cortes y rellenos a nivel de
explanacin (sub-rasante), cantidades de materiales granulares para conformacin de
estructura y las cantidades de asfalto requeridas en el proyecto.
VERSIN # 3
4.2.7 Limitaciones De Diseo
Por tratarse de corredores existentes, las limitaciones de diseo geomtrico se encuentran
dadas bsicamente por las restricciones del entorno que refieren a:
a. El tipo de terreno en el cual se localizan los corredores viales. Como caso general
los tramos que se desarrollan en terrenos planos y ondulados se proyectan con
velocidades de diseo de 60 80 kilmetros por hora mientras que aquellas que se
desarrollan en terrenos montaosos a escarpados se proyectan con velocidades de
diseo de 30 Kilmetros por hora.
b. La geometra de las vas existentes induce al uso del corredor existente limitando
las condiciones geomtricas en el proyecto de los corredores.
c. Por condiciones existentes en cada una de las rutas en lo que refiere a zonas
urbanas o sub-urbanas.
d. Por la limitacin en la adquisicin predial masiva requerida generalmente en los
proyectos por el cambio en la velocidad de diseo.
e. Condiciones ambientales relacionadas con el Parque Nacional de los Nevados por
la imposibilidad de intervencin en sus mrgenes, para las unidades funcionales en
el tramo Murillo La Esperanza.
Debido a lo anterior, el proyecto de diseo geomtrico en cada uno de los corredores se
suscribe al corredor existente, normalizando los parmetros de diseo de acuerdo con la
velocidad de diseo asignada a cada uno de ellos.
4.2.8 Criterios De Seleccin De Alternativas Parmetros De Diseo Geomtrico
Por tratarse de corredores existentes y dadas las restricciones de diseo relacionadas, el
proyecto no incluye anlisis de alternativas, salvo la propuesta incluida en cada uno de los
tramos para la mejora en trminos geomtricos referida a la velocidad de diseo asignada
a cada uno de los tramos.
APP CAMBAO MANIZALES incluye corredores viales localizados en los Departamentos
de Tolima y Caldas. Especficamente para el Corredor Cambao Manizales se plantea un
VERSIN # 3
proyecto de Rehabilitacin y Mejoramiento Vial. En el Corredor Ibagu Honda se planta
un proyecto para Operacin y Mantenimiento Vial.
5 DESCRIPCIN UNIDADES FUNCIONALES
A continuacin se realiza la descripcin general de cada una de las unidades funcionales
desde los resultados obtenidos del diseo geomtrico elaborado en cada uno de ellos.
5.1 UNIDAD FUNCIONAL 1: CAMBAO ARMERO
TIPOLOGA MEJORAMIENTO Y REHABILITACIN
VELOCIDAD DE DISEO 80 Km / H
ABSCISADO DISEO K0+000 K21+139.24
La Unidad Funcional 1 localizada entre la Inspeccin de Cambao (margen izquierdo del Rio
Magdalena) y el Municipio de Armero (Armero-Guayabal) con longitud de 22 kilmetros se
desarrolla en una calzada sencilla bidireccional en terrenos planos a ondulados. Dada esta
caracterstica es posible su rehabilitacin y mejoramiento para mejorar esta condicin con
una velocidad de 80 Km/H con la implementacin de un radio mnimo de 230 metros,
situacin que implica la rectificacin del trazado en dos puntos localizados a la altura de la
abscisa K4+000, siendo esta la nica intervencin fuerte que se presenta en esta unidad.
VERSIN # 3
Figura 5.1 Localizacin General Unidad Funcional 1
La rasante en trminos generales se desarrolla con pendientes adecuadas. Los primeros
5 kilmetros del trazado se desarrollan en terreno montaoso sin exceder del 7.0% como
pendiente mxima. El resto del trazado se proyecta con rgimen de pendiente longitudinal
mnima para proyectar condiciones de drenaje adecuadas al tipo de terreno. El desarrollo
general del trazado vertical se realiza desde la cota 250 msnm en Cambao hasta la cota
340 en Armero con un ascenso medio total de 90 metros en los 22 kilmetros de recorrido
VERSIN # 3
Figura 5.1 Vista Diseo Unidad Funcional 1
En seccin transversal se propone un proyecto de rehabilitacin y mejoramiento que
permita la recuperacin del tramo existente, normalizando el ancho de carril a 3.65 metros
en cada sentido e incorporando bermas laterales de 1.0 metro de ancho para un total de
seccin rehabilitada de 9.30 metros de ancho segn seccin ofrecida en el proceso de
factibilidad. Dadas las condiciones de terreno plano no se requiere en el proyecto de la
implantacin de muros de contencin ni obras de dimensin considerable salvo la
rehabilitacin de puentes y pontones a lo largo del tramo.
En el proyecto de diseo geomtrico se han incorporado los elementos correspondientes a
taludes (suministrados por el rea de geotecnia) y estructura de pavimento ensanche y
refuerzo (suministrada por el rea de diseo de pavimentos).
Como intervenciones especiales (puntos de atencin) para el desarrollo a nivel de Fase III
se deben tener en cuenta el empalme en K0 con el Puente sobre el Rio Magdalena y la
Interseccin con la va Ibagu Honda a la altura del Municipio de Armero (Armero
Guayabal) as como el anlisis de la interaccin con la va Armero Lbano.
VERSIN # 3
5.2 UNIDAD FUNCIONAL 2: ARMERO LBANO
TIPOLOGA MEJORAMIENTO Y REHABILITACIN
VELOCIDAD DE DISEO 30 Km / H
ABSCISADO DISEO K21+140 K52+997.51
Figura 5.3 Localizacin General Unidad Funcional 2
La Unidad Funcional 2 localizada entre el Municipio de Armero (Armero-Guayabal) y el
Municipio de Lbano, con longitud de 21 kilmetros se desarrolla en una calzada sencilla
bidireccional en terrenos de tipo montaoso. Dada esta caracterstica es posible su
rehabilitacin y mejoramiento con una velocidad de diseo de 30 Km/H con la
implementacin de un radio mnimo de 21.0 metros. A pesar de esta condicin es posible
el mejoramiento del corredor sin incurrir en el uso del radio mnimo considerndose esta
condicin como excepcional.
VERSIN # 3
Figura 5.4 Vista Diseo Unidad Funcional 2
La rasante en trminos generales se suscribe a la existente, desarrollando el trazado
vertical con pendientes de montaa tpicas de esta clase de terreno. Los primeros 2
kilmetros del trazado realizan la transicin de terreno plano a montaoso con pendientes
del orden del 5.0%. De este punto en adelante las pendientes ascienden tomando como
pendiente mxima el 8.5%. Al final del tramo se registran algunas pendientes
excepcionales del 11.0% para la llegada al casco urbano del Municipio de Lbano. El tramo
inicia en la cota 340 msnm., y asciende hasta Lbano alcanzando la cota 1520 msnm.
En seccin transversal se propone un proyecto de rehabilitacin y mejoramiento que
permita la recuperacin del tramo existente, normalizando el ancho de carril a 3.65 metros
en cada sentido e incorporando bermas laterales de 1.0 metro de ancho para un total de
seccin rehabilitada de 9.30 metros de ancho segn seccin ofrecida en el proceso de
factibilidad. Las condiciones de terreno obligan a la proyeccin de muros de contencin de
dimensin media a lo largo del corredor.
VERSIN # 3
En el proyecto de diseo geomtrico se han incorporado los elementos correspondientes a
taludes (suministrados por el rea de geotecnia) y estructura de pavimento ensanche y
refuerzo (suministrada por el rea de diseo de pavimentos).
Como intervenciones especiales (puntos de atencin) para el desarrollo a nivel de Fase III
se deben tener en cuenta el empalme en K0 de la Interseccin con la va Ibagu Honda
a la altura del Municipio de Armero (Armero Guayabal), el paso sub-urbano por el sitio
conocido como El Convenio a la altura de la abscisa K34 y la Interseccin a nivel en el
casco urbano de Lbano. Se deben tener en cuenta adicionalmente los anlisis de
maniobras que se requieran para las curvas horizontales de tipo regresivo con el fin de
verificar la proyeccin de sobreanchos en los casos en los cuales sea requerido.
5.3 UNIDAD FUNCIONAL 3: PASO URBANO POR LBANO
TIPOLOGA REHABILITACIN Y MANTENIMIENTO
VELOCIDAD DE DISEO 30 Km / H CONDICIN ZONA URBANA
ABSCISADO DISEO K52+997.51 K55+666.47
La Unidad Funcional 3 corresponde al paso urbano por el Municipio de Lbano con longitud
de 2.7 kilmetros. El paso urbano se debe proyectar en Fase III con la condicin de tramo
urbano a velocidad de 30 Km/H, teniendo en cuenta las restricciones existentes en esta
clase de zonas en lo que refiere a limitaciones urbansticas, redes de servicios pblicos,
pasos peatonales y zonas especiales entre otras.
VERSIN # 3
Figura 5.5 Localizacin General Unidad Funcional 3
5.4 UNIDAD FUNCIONAL 4: LBANO MURILLO
TIPOLOGA MEJORAMIENTO Y REHABILITACIN
VELOCIDAD DE DISEO 30 Km / H
ABSCISADO DISEO K55+700 K76+750
La Unidad Funcional 4 localizada entre el Municipio Lbano y el Municipio de Murillo, con
longitud de 21 kilmetros se desarrolla en una calzada sencilla bidireccional en terrenos de
tipo montaoso a escarpado. Dada esta caracterstica es posible su rehabilitacin y
mejoramiento con una velocidad de diseo de 30 Km/H con la implementacin de un radio
mnimo de 21.0 metros. A pesar de esta condicin es posible el mejoramiento del corredor
sin incurrir en el uso del radio mnimo considerndose esta condicin como excepcional al
igual que en la Unidad Funcional 2. No obstante lo anterior, en este tramo se presentan
VERSIN # 3
rectificaciones geomtricas fuertes que implican la intervencin en cortes o conformacin
de terraplenes de dimensin media sin ser esta ltima caracterstica genrica del corredor.
Figura 5.6 Localizacin General Unidad Funcional 4
Figura 5.7 Vista Diseo Unidad Funcional 4
VERSIN # 3
La rasante en trminos generales se suscribe a la existente, desarrollando el trazado
vertical con pendientes de montaa tpicas de esta clase de terreno. El recorrido en general
presenta pendientes fuertes que en todo caso no superan la mxima del 8.0% encontrando
el 10% como pendiente excepcional. El tramo inicia en la cota 1600 msnm., en la salida de
Lbano y asciende hasta Murillo alcanzando la cota 2970 msnm.
En seccin transversal se propone un proyecto de rehabilitacin y mejoramiento que
permita la recuperacin del tramo existente, normalizando el ancho de carril a 3.65 metros
en cada sentido e incorporando bermas laterales de 1.0 metro de ancho para un total de
seccin rehabilitada de 9.30 metros de ancho segn seccin ofrecida en el proceso de
factibilidad. El tipo de terreno exige la implementacin de obras de contencin de dimensin
media y el tratamiento de taludes de altura excepcional en los cuales sea requerido.
En el proyecto de diseo geomtrico se han incorporado los elementos correspondientes a
taludes (suministrados por el rea de geotecnia) y estructura de pavimento ensanche y
refuerzo (suministrada por el rea de diseo de pavimentos).
Como intervenciones especiales (puntos de atencin) para el desarrollo a nivel de Fase III
se deben tener en cuenta los empalmes en la salida de Lbano y el acceso a Murillo as
como algunos pasos sub-urbanos menores localizados a lo largo del tramo. Se deben tener
en cuenta adicionalmente los anlisis de maniobras que se requieran para las curvas
horizontales de tipo regresivo con el fin de verificar la proyeccin de sobreanchos en los
casos en los cuales sea requerido.
5.5 UNIDAD FUNCIONAL 5: PASO POR MURILLO
TIPOLOGA REHABILITACIN Y MANTENIMIENTO
VELOCIDAD DE DISEO 30 Km / H CONDICIN ZONA URBANA
ABSCISADO DISEO K76+750 K78+000
La Unidad Funcional 5 corresponde al paso urbano por el Municipio de Murillo con longitud
de 1.3 kilmetros. El paso urbano se debe proyectar en Fase III con la condicin de tramo
VERSIN # 3
urbano a velocidad de 30 Km/H, teniendo en cuenta las restricciones existentes en esta
clase de zonas en lo que refiere a limitaciones urbansticas, redes de servicios pblicos,
pasos peatonales y zonas especiales entre otras.
Figura 5.8 Localizacin General Unidad Funcional 5
5.6 UNIDAD FUNCIONAL 6: MURILLO ALTO DE VENTANAS
TIPOLOGA REHABILITACIN Y MANTENIMIENTO
VELOCIDAD DE DISEO 30 Km / H
ABSCISADO DISEO K78+000 K101+400
Esta unidad funcional inicia en el lmite nor-occidental del casco urbano del municipio de
Murillo (Tolima) en el K78 del abscisado iniciado en el puente de Cambao sobre el ro
Magdalena. Se desarrolla a lo largo de 23.4 Km sobre la va que de Murillo conduce al sitio
conocido como La Esperanza sobre la va Fresno Manizales.
Esta unidad funcional toma un tramo de la actual va Murillo La Esperanza,
especficamente desde el K78+000 y el K101+400, con una longitud de 23.4Km.
VERSIN # 3
Figura 5.9 Localizacin General Unidad Funcional 6
El tramo comienza en una altura de 3000 m.s.n.m. llegando a una altura mxima de 4060
msnm en un rgimen principalmente ascendente que se desarrolla en terreno escarpado.
La carretera actual presenta un ancho de calzada de 5 en promedio, en un afirmado que se
encuentra en muy malas condiciones. Actualmente la velocidad promedio de operacin es
de aproximadamente 10 Km/H regida tanto por la condiciones de la superficie de la va
como por las condiciones geomtricas de la va existente.
La va presenta actualmente radios de giro en planta desde 20 metros, pendientes
longitudinales de hasta 15%. Por tales razones se propone una velocidad de diseo en
planta de 30 Km/h con radios mnimos de 25 metros, proyectando mejoras en los casos en
los cuales el radio de las curvas existentes es menor a dicha medida.
El cauce hdrico ms importante de esta unidad funcional es el ro Lagunilla ubicado a la
altura del K93+200.
VERSIN # 3
Figura 5.10 Registro Visual Unidad Funcional 6
5.7 UNIDAD FUNCIONAL 7: ALTO DE VENTANAS TERMALES DEL RUIZ
TIPOLOGA REHABILITACIN Y MANTENIMIENTO
VELOCIDAD DE DISEO 30 Km / H
ABSCISADO DISEO K101+400 K121+600
Esta unidad funcional se desarrolla a lo largo de 20.2 Km sobre la va que de Murillo
conduce al sitio conocido como La Esperanza sobre la va Fresno Manizales, iniciando
en el punto conocido como Alto de Ventanas y termina en el punto conocido como Termales
del Ruiz.
Esta unidad funcional toma un tramo de la actual va Murillo La Esperanza,
especficamente desde el K101+400 y el K121+600, con una longitud de 20.2 Km.
VERSIN # 3
Figura 5.11 Localizacin General Unidad Funcional 7
Como caracterstica primordial de esta unidad funcional es ser el lmite oriental del parque
de los nevados y encontrarse ubicada en una zona de pramo, por estas razones las
afectaciones a realizarse en el entorno por la adecuacin de la va deben ser mnimas y
ubicarse siempre al costado derecho de la va.
Las condiciones topogrficas encontradas son de alta montaa con pendientes de terreno
muy altas y en algunos casos el paso por macizos rocos que presentan pendientes
completamente verticales.
La va presenta pendientes ascendentes y descendentes de hasta 12% en un rango de
altura que va de 3960 a 4150 m.s.n.m., con anchos de calzada de aproximadamente 5m y
radios de giros horizontales desde 20m, esto combinado con las malas condiciones de la
superficie de la va hacen que las velocidades de operacin ronden los 10Km/h.
Aproximadamente en el K117+700 se encuentra la entrada vehicular al Parque Nacional
Los Nevados, a partir de este punto la va se encuentra asfaltada con un ancho de va de
6.5 aproximadamente.
A lo largo de este tramo se cruzan los cauces hdricos de la quebrada Crter Piraa y el ro
Azufrado con su respectiva derivacin, requirindose estructuras de paso relevantes.
VERSIN # 3
Figura 5.12 Registro Visual Unidad Funcional 7
5.8 UNIDAD FUNCIONAL 8: TERMALES DEL RUIZ LA ESPERANZA
TIPOLOGA REHABILITACIN Y MANTENIMIENTO
VELOCIDAD DE DISEO 30 Km / H
ABSCISADO DISEO K121+600 K131+300
Esta unidad funcional se desarrolla a lo largo de 9.7 Km sobre la va que de Murillo conduce
al sitio conocido como La Esperanza sobre la va Fresno Manizales, iniciando en el punto
conocido como Termales del Ruiz y termina en el punto conocido como La Esperanza.
VERSIN # 3
Figura 5.13 Localizacin General Unidad Funcional 8
Esta unidad funcional toma un tramo de la actual va Murillo La Esperanza,
especficamente desde el K121+600 y el K131+300, con una longitud de 9.7Km.
Esta unidad funcional se encuentra completamente sobre la carretera asfaltada que da
acceso al Parque Nacional de Los Nevados
La carretera tiene un rgimen de pendientes principalmente negativo en un rango de cotas
que va de los 3500 a los 4000 m.s.n.m. Las pendientes desarrolladas llegan hasta el 13%
con radios en planta de hasta 20m, considerando que la carretera se encuentra
pavimentada aunque en no muy buenas condiciones, se pueden desarrollar velocidades de
operacin de hasta 40 Km.
VERSIN # 3
Figura 5.14 Registro Visual Unidad Funcional 8
5.9 UNIDAD FUNCIONAL 9: LA ESPERANZA MANIZALES
TIPOLOGA MANTENIMIENTO Y OPERACIN
VELOCIDAD DE DISEO 30 Km / H
ABSCISADO DISEO K131+300 K156+300
La Unidad Funcional 9 corresponde al tramo localizado entre La Esperanza y el Limite
(acceso) a la ciudad de Manizales, Capital Departamental de Caldas. Este tramo para
mantenimiento y operacin fue recientemente rehabilitado y mejorado a travs de contratos
gestionados por el Instituto Nacional de Vas por lo que la va cuenta en trminos generales
con la seccin definida (dos carriles de 3.65 metros de ancho y bermas laterales de 1.0
metro de ancho). Por ser un trazado que se desarrolla en terrenos escarpados la velocidad
de diseo se limita a 30 Km/H. No obstante lo anterior dentro de las intervenciones
VERSIN # 3
realizadas se construyeron sobreanchos externos y bahas de descanso, elementos que
aportan a la comodidad de los usuarios de la va.
Figura 5.15 Localizacin General Unidad Funcional 9
5.10 UNIDAD FUNCIONAL 10: IBAGU ARMERO
TIPOLOGA MANTENIMIENTO Y OPERACIN
VELOCIDAD DE DISEO 80 Km / H
ABSCISADO DISEO K0+000 K76+900
VERSIN # 3
Figura 5.16 Localizacin General Unidad Funcional 10
La Unidad Funcional 10 localizada entre la ciudad de Ibagu (Capital Departamental de
Tolima) y el Municipio de Armero-Guayabal, con longitud de 77 kilmetros se desarrolla en
una calzada sencilla bidireccional en terrenos de tipo plano - ondulado. Dada esta
caracterstica es posible su mantenimiento para operacin a una velocidad de diseo de 80
Km/H con pasos especiales sectorizados a velocidades de 60 y 40 Km/H por cambios de
terrenos puntuales como el descenso y paso por el Rio Recio. Para garantizar las
velocidades de operacin son necesarias intervenciones laterales que con respecto a la
longitud del tramo se pueden considerar como mnimas.
VERSIN # 3
Figura 5.17 Vista Diseo Unidad Funcional 10
La rasante en trminos generales se suscribe a la existente, desarrollando el trazado
vertical con pendientes de terreno plano que implican control del drenaje con tendencia
general descendente desde la cota 920 msnm en Ibagu hasta la cota 320 msnm en
inmediaciones de Armero.
En seccin transversal se propone un proyecto de rehabilitacin para mantenimiento vial
que permita la recuperacin del tramo existente, normalizando el ancho de carril a 3.65
metros. Es recomendable incluir las bermas requeridas de acuerdo con el Manual de
Diseo Geomtrico para garantizar las condiciones operacionales as como la capacidad y
el nivel de servicio ofrecidos.
En el proyecto de diseo geomtrico se han incorporado los elementos correspondientes a
taludes (suministrados por el rea de geotecnia) y estructura de pavimento ensanche y
refuerzo (suministrada por el rea de diseo de pavimentos).
Como intervenciones especiales (puntos de atencin) para el desarrollo a nivel de Fase III
se deben tener en cuenta los pasos urbanos por los Municipios de Alvarado, Piedras y
Lrida y la interseccin con las salidas hacia Lbano y Cambao.
VERSIN # 3
5.11 UNIDADES FUNCIONALES 11 Y 12: ARMERO MARIQUITA (PASO URBANO POR MARIQUITA) HONDA
TIPOLOGA MANTENIMIENTO Y OPERACIN
VELOCIDAD DE DISEO 80 Km / H
ABSCISADO DISEO K76+900 K124+600
Figura 5.18 Localizacin General Unidades Funcionales 11 y 12
Las Unidades Funcionales 11, localizada entre Armero y Mariquita (incluyendo paso urbano
por Mariquita) y 12 localizada entre Mariquita y Honda, con longitudes de 29 y 19 kilmetros
respectivamente se desarrollan en una calzada sencilla bidireccional en terrenos de tipo
plano - ondulado. Dada esta caracterstica es posible su mantenimiento para operacin a
una velocidad de diseo de 80 Km/H con paso especial por la zona urbana de Mariquita
que de proyecta con velocidad de tipo urbano de 30 Km/H que requiere la adquisicin de
dos predios con el fin de realizar las rectificaciones del caso. Para garantizar las velocidades
VERSIN # 3
de operacin son necesarias intervenciones laterales que con respecto a la longitud del
tramo se pueden considerar como mnimas.
La rasante en trminos generales se suscribe a la existente, desarrollando el trazado
vertical con pendientes de terreno plano que implican control del drenaje con tendencia
general descendente desde la cota 320 msnm en Armero hasta la cota 230 msnm en
inmediaciones de Honda.
Figura 5.19 Vista Diseo Unidades Funcionales 11 y 12
En seccin transversal se propone un proyecto de rehabilitacin para mantenimiento vial
que permita la recuperacin del tramo existente, normalizando el ancho de carril a 3.65
metros. Es recomendable incluir las bermas requeridas de acuerdo con el Manual de
Diseo Geomtrico para garantizar las condiciones operacionales as como la capacidad y
el nivel de servicio ofrecidos.
VERSIN # 3
6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES DISEO GEOMTRICO
Para efectos de elaboracin del diseo se ha tomado el levantamiento topogrfico obtenido
por mtodos Lidar para el proyecto, complementado con las visitas y recorridos realizados
a los corredores objeto de estudio. Sobre estos levantamientos se han realizado los
planteamientos de diseo contenidos en los planos anexos al informe, teniendo en cuenta
la visita de campo realizada y los elementos que se mencionan a continuacin.
El diseo para cada uno de los tramos contempla en general la proyeccin de un eje central
suscrito a la calzada existente, proyectando a partir de este ultimo los elementos requeridos
para alcanzar la dimensin de las secciones transversales propuestas en cada unidad
funcional.
De esta manera se obtienen en planta y perfil alineamientos que cumplen con los
parmetros de diseo propuestos de acuerdo con la velocidad asignada a cada unidad
funcional. No obstante lo anterior en Fase III del proyecto se debe realizar el chequeo
normativo que garantice el cumplimiento integral de parmetros y criterios de diseo.
En perfil se presenta un alineamiento que cumple con pendientes mnimas requeridas por
el sistema de transporte y que a la vez cumplan con los requerimientos de drenaje tpicos
para proyectos viales.
En seccin transversal se han combinado los conceptos de planta y perfil para obtener los
cortes que muestran la disposicin general del terreno y la sobreposicin de la seccin de
diseo incluyendo la estructura de pavimento. Como resultado final se obtienen los
volmenes de corte y relleno para conformacin de la plataforma de la va.
Forman parte integral del presente informe los planos (generales, planta-perfil, secciones
transversales) en los cuales se incluye la informacin que define el diseo geomtrico y que
constituye soporte para su replanteo y construccin.
Se anota aqu que el desarrollo del proyecto corresponde a un avance de nivel factibilidad
por lo que debe ser sometido a revisin y ajuste para Fase III previo inicio de actividades
de construccin.
VERSIN # 3
7 ANEXOS TOPOGRAFA Y DISEO GEOMTRICO
Se presentan como soporte de las actividades de topografa y diseo los siguientes anexos:
- Levantamiento LiDAR corredores de estudio (archivo magntico)
- Cuadro General de Clculo de Cantidades de Obra
- Planos Generales, Planta Perfil y Secciones Transversales (archivo magntico)