variable transito en pavimentos
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DISEÑO DE PAVIMENTOSIngeniero. Henry Martínez BarbosaEsp. Vías y Transporte UNAL.
Pereira-Risaralda-Colombia
Probablemente, la variable más importante en el diseño de una vía es el tránsito, pues, si bien el volumen y dimensiones de los vehículos influyen en su diseño geométrico, el número y el peso de los ejes de éstos son factores determinantes en el diseño de la estructura del pavimento.
EL TRANSITO
Ingeniero. Henry Martínez BarbosaEsp. Vías y Transporte UNAL.
Pereira-Risaralda-Colombia
EL TRANSITODEFINICIONES
VOLUMEN DE TRANSITO
Es el número de vehículos que pasan por un punto o sección transversal de un carril o calzada durante un período de tiempo determinado.
TNQ
Q = Número de vehículos que pasan por unidad de tiempo (veh. / periodo)
N = Número total de vehículos
T = Período de tiempo
Dependiendo de la duración del lapso de tiempo, se tienen los siguientes volúmenes de tránsito absolutos o totales:
1. Tránsito anual ( TA) Es el número total de vehículos que pasan durante un año. En este caso T = 1 año.
2. Tránsito mensual ( TM) Es el número total de vehículos que pasan durante un mes. En este caso T = 1 mes.
3. Tránsito semanal ( TS) Es el número total de vehículos que pasan durante una semana. En este caso T = 1 semana . 4. Tránsito diario ( TD) Es el número total de vehículos que pasan durante un día. En este caso T = 1 día.
DEFINICIONES EL TRANSITO
Dependiendo de la duración del lapso de tiempo, se tienen los siguientes volúmenes de tránsito absolutos o totales:
5. Tránsito horario ( TH) Es el número total de vehículos que pasan durante una hora. En este caso T = 1 hora. 6. Tránsito en un período inferior a una hora (Q¡) Es el número total de vehículos que pasan durante un período inferior a una hora. En este caso T < 1 hora y donde i, por lo general, representa el período en minutos. Así por ejemplo, Q15 es el volumen de tránsito total en 15 minutos.
DEFINICIONES EL TRANSITO
DEFINICIONES
Es el número total de vehículos que pasan durante un período de tiempo dado (EN DIAS COMPLETOS) igual o menor a un año y mayor a 24 horas (1 Día), dividido entre el número de días del período analizado. Sus definiciones dependen del número de días del período.
VOLUMENES DE TRÁNSITO PROMEDIO DIARIOS (TPD)
30TMTPDM
7TSTPDS
añoTdiaNTPD
11 N es el numero de vehículos que pasan
Durante T días.
365TATPDA
Trafico Promedio Diario Anual Trafico Promedio Diario Mensual Trafico Promedio Diario Semanal
EL TRANSITO
DEFINICIONES EL TRANSITO
Vehículos livianos: Son aquellos de menos de 5 toneladas de capacidad tales como automóviles, camionetas, camperos, etc.
e) Vehículos comerciales: Son aquellos de más de 5 toneladas de capacidadtales como camiones, buses, remolques, etc.
CLASIFICACIÓN DE LOS VEHICULOS
MINISTERIO DE TRANSPORTE
CLASIFICACIÓN DE LOS VEHICULOSSENCILLO
DOBLETRIPLE
TANDEM
NUMERO DE EJES Y LLANTAS
DEFINICIONES EL TRANSITO
a) Eje sencillo: Es un eje en cuyos extremos lleva uno o dos ruedas sencillas.
b) Eje de tandem: Es aquel constituido por dos ejes sencillos con rueda doble en los extremos.
c) Eje tridem: Es aquel constituido por tres ejes sencillos con rueda doble en los extremos.
d) Vehículos livianos: Son aquellos de menos de 5 toneladas de capacidad tales como automóviles, camionetas, camperos.
EJEMPLOS: EL TRANSITO
EL TRANSITO
DEFINICIONES EL TRANSITO
EL TRANSITO
EL TRANSITO
Configuración: La configuración de los vehículos de carga se designa de acuerdo con la disposición de los ejes, teniendo en cuenta lo siguiente:
a) Con el primer dígito se designa el número de ejes del camión o del tracto-camión.
b) La letra S significa semirremolque y el dígito inmediato indica el número de sus ejes.c) La letra R significa remolque y el dígito inmediato indica el número de sus ejes.d) La letra B significa remolque balanceado y el dígito inmediato indica el número de sus ejes.
CLASIFICACIÓN DE LOS VEHICULOSMINISTERIO DE TRANSPORTE
DIMENSIONES
DIMENSIONES
EL TRANSITO
ARTÍCULO 8º : - PESO BRUTO VEHICULAR - El peso bruto vehicular para losvehículos de transporte de carga a nivel nacional debe ser el establecido en la siguienteTabla:
EL TRANSITOARTÍCULO 9º : - PESO POR EJE - El máximo peso por eje para los vehículos de transporte de carga a nivel nacional debe ser el establecido en la siguiente tabla :
LOS MAS COMUNES
Clasificación de los vehículos
INVIAS (Instituto Nacional de Vías) ha designado la siguiente terminología paralos vehículos que circulan en el país:
A = Vehículos livianosB = BusesC = Camiones.
CLASIFICACIÓN DE LOS VEHICULOSINVIAS
CLASIFICACIÓN DE LOS VEHICULOSINVIAS
CLASIFICACIÓN DE LOS VEHICULOSINVIAS
DEFINICIONES EL TRANSITO
EL TRANSITOPRONOSTICOVolúmenes de transito
El pronóstico del volumen de tránsito futuro, por ejemplo el TPDA del año de proyecto, en la construcción de una nueva carretera o el mejoramiento de una carretera existente, deberá basarse no solamente en los volúmenes normales actuales, sino también en los incrementos del tránsito que se espera utilicen la nueva carretera o la existente.
El TRÁNSITO FUTURO (TF) con fines de proyecto se compone de:
TRÁNSITO ACTUAL (TA) y del INCREMENTO DEL TRÁNSITO (IT).
El Tránsito Futuro será el esperado al final del período o año de proyecto seleccionado.
ITTATF El TRÁNSITO ACTUAL (TA), es el volumen de tránsito que usará la carretera mejorada, rehabilitada o nueva, en el momento de ser dada completamente al servicio.
PRONOSTICO Volúmenes de transito
tTATETA
El TRÁNSITO EXISTENTE (TE), en el mejoramiento o rehabilitación de una vía es el que se presenta antes de la intervención, en el caso de una carretera nueva, el TE es cero.
El TRÁNSITO ATRAIDO (TAt), es el que proviene de otras vías de la región una vez finalizadas las intervenciones.
El TRÁNSITO ACTUAL (TA), se establece a partir de aforos vehiculares sobre las vías de la región que influyen de una u otra forma en la nueva carretera, por medio de estudios de Origen Destino y usando parámetros socioeconómicos que identifiquen la economía de la zona.
En zonas rurales donde no existen datos O y D ni datos de tipo socioeconómico, es posible hacer uso de series históricas de aforos vehiculares en términos de los volúmenes de TPDA que sean representativos de cada año.
PRONOSTICO Volúmenes de transito
El TAt depende completamente de las condiciones locales, de los orígenes y destinos vehiculares y del grado de atracción de todas las vías influyentes; así mismo, depende de la capacidad y de los volúmenes de las carreteras existentes, teniendo por ejemplo, que si las vías circundantes están saturadas, la atracción de la nueva vía será mayor.
Los usuarios que hacen parte del TAt de una nueva carretera, no cambian ni su origen ni su destino, ni su modo de viaje, pero eligen la nueva vía al presentarse una mejora en el tiempo de recorrido, distancia, características geométricas, comodidad y seguridad, al no cambiarse el modo de viaje, a este tráfico también se le llama “Tráfico Desviado”
El TRÁNSITO GENERADO (TG),
se compone de viajes vehiculares diferentes al Transporte Público que no se realizarían si no se construye la nueva carretera. Se compone de:
Tránsito Inducido: Son nuevos viajes no realizados previamente en ningún otro modo de transporte. Tránsito Convertido: Son nuevos viajes que previamente se realizaban en otros modos de transporte como taxi, bus, tren, avión o barco y que por la existencia de la nueva carretera, se comenzarán a realizar en vehículos particulares. Tránsito Trasladado: Son los viajes que previamente se hacían a destinos Completamente diferentes, y que son atribuibles a la atracción de la nueva carretera y no al cambio en los usos del suelo. (5%-25% del Transito Actual –generado 1 o 2 años después de abierta la carretera
TDTGCNTIT
El Incremento de Transito (IT), es el volumen de transito que se espera que use esa nueva carretera en el año futuro seleccionado como de proyecto
PRONOSTICO Volúmenes de transito
El TRÁNSITO DESARROLLADO (TD), es el incremento del Volumen del tránsito debido a las mejoras en el terreno adyacente a la carretera.
Se diferencia del Tránsito Generado en que el TD continua actuando por muchos años más después de que la carretera ha sido puesta en servicio.
Se considera como un 5% más del tránsito actual.
ITTATF tTATETA TDTGCNTIT
1
2
3
Remplazo 2 y 3 en 1
)()( TDTGCNTTTETF AT
PRONOSTICO Volúmenes de transito
AÑ
O
AC
TUA
L AÑO
AÑ
O
FUTU
RO
tTATETA
VOLU
MEN
DE
TRA
NSI
TO
CNT
TG
TD
TE +
TA
tC
NT
TGTD
TAIN
CR
EM
EN
TO D
EL
TRA
NS
ITO
TRÁ
NS
ITO
FU
TUR
O
PRONOSTICOVolúmenes de transito
EL TRANSITO
Es posible definir un Factor de Proyección (FP) que nos permita relacionar el TF y el TA.
TATFFP TA
ITTAFP
TATDTGCNTTAFP
TATD
TATG
TACNTFP 1
EL TRANSITO
El FP se debe especificar para cada año futuro. Comúnmente, el promedio de tránsito futuro, sobre la base de un período de proyecto de 20 años, usa un Fp entre 1,5 y 2,5
)(TAFPTF
EL TRANSITO
REGRESIONES MATEMATICAS EL TRANSITO
Para obtener una estimación de los volúmenes futuros en los que se cuenteCon información de series históricas es posible obtener una regresión linealO curvilínea que mas se asemeje al comportamiento de los datos y con ellaExpandir el volumen hasta el año de diseño.
𝒏∗𝒂+(∑𝒊=𝟏𝒏𝑿𝒊∗𝒃)=∑
𝒊=𝟏
𝒏𝒀𝒊
(∑𝒊=𝟏𝒏𝑿𝒊∗ 𝒂)+(∑𝒊=𝟏
𝒏𝑿𝒊𝟐∗𝒃)=∑
𝒊=𝟏
𝒏𝑿𝒊∗𝒀𝒊
𝒓=(𝒏∗∑ 𝑿𝒊𝒀𝒊 )− (∑ 𝑿𝒊∗∑𝒀𝒊 )
√¿ ¿¿
𝒚=𝒂+𝒃𝒙REGRESION LINEAL:(Método de mínimos cuadrados)
EJECICIO DE APLICACION EL TRANSITO
AÑO TPDS
2005 2134
2006 2345
2007 2689
2008 2887
2009 3012
En la siguiente tabla se muestran datos históricos de una vía determinada.Hallar por el método de los mínimos cuadrados la proyección del TPDS para un periodo de diseño de 10años.
EL TRANSITOREGRESION EXPONENCIAL xaby *ˆ
22 )()()ln)((ln
lnxxn
yxyxna
nxay
b
)(lnlnln
2
22222
)ln()(ln*)()(
)ln)((ln
yynxxn
yxyxnr
b
a
eb
ealn
ln
EJECICIO DE APLICACION EL TRANSITO
AÑO TPDS
2005 2134
2006 2345
2007 2689
2008 2887
2009 3012
En la siguiente tabla se muestran datos históricos de una vía determinada.Hallar por el método regresión exponencial la proyección del TPDS para un periodo de diseño de 10años.
EL TRANSITOREGRESION POTENCIAL axby *ˆ
22 )ln()(ln)ln)(ln(lnln
xxnyxyxn
a
nxay
b
)ln(lnln
2
22222
)ln()(ln*)ln()(ln
)ln)(ln(lnln
yynxxn
yxyxnr
b
a
eb
ealn
ln
EL TRANSITOREGRESION LOGARITMICA xaby lnˆ
22 )ln()(ln))(ln(ln
xxnyxxyn
a
nxay
b
)ln(ln
2
22222
)()(*)ln()(ln
))(ln(ln
yynxxn
yxxynr
b
a
eb
ealn
ln
RELACIÓN ENTRE TPDA, Y TPDS
Para poderse obtener un TPDA seria necesario conocer el número total de vehículos que pasan durante un año por el punto de referencia, mediante aforos continuos, ya sea en períodos horarios, diarios, semanales o mensuales, lo cual es una información difícil y costosa de obtener.
Es posible generalizar el comportamiento de la población de datos mediante muestras sujetas a algunas técnicas estadísticas de análisis.
Es necesario analizar la variabilidad de la muestra con el fin de caracterizar la población de datos con cierto grado de confiabilidad.
Volúmenes de transito
ATPDSTPDA A = Máxima diferencia entre el TPDA y el TPDS
La media poblacional ó TPDA, se estima en base a una media muestral o TPDS
El Valor de A, sumado o restado con el TPDS nos define el intervalo de confianza dentro del cual se encuentra el TPDA.
Para determinado nivel de confiabilidad, el valor de A sería:
KEAK = Número de desviaciones estándar correspondiente al nivel de confiabilidad deseado.E = Error estándar de la media
RELACIÓN ENTRE TPDA, Y TPDS Volúmenes de transito
Se ha demostrado estadísticamente que las medias de diferentes muestras, tomadas de la misma población de datos, se distribuyen normalmente alrededor de la media poblacional con una desviación estándar equivalente al error estándar (E)
E Estimador de la desviación estándar poblacional
1
ˆN
nNnS S = Desviación estándar muestral
n = Tamaño de la muestraN = Tamaño de la población en número de días del año
11
2
n
TPDSTDS
n
ii
RELACIÓN ENTRE TPDA, Y TPDS Volúmenes de transito
ATPDSTPDA KETPDSTPDA
KTPDSTPDA
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
23 26 29 32 35 38 41 44 47 50
VELOCIDAD (K/h.)
FREC
UEN
CIA
OB
SERV
AD
A R
ELA
TIVA
%
V tV t -
1S
V t +
1S
V t +
2S
V t -
2S
- KS + KS
Área A
% Conf. k68,3 1,0090,0 1,6495,0 1,9695,5 2,0099,7 3,00
RELACIÓN ENTRE TPDA, Y TPDS Volúmenes de transito
EJEMPLO En la siguiente tabla se aprecian los datos de conteo diario del tránsito (TD), realizados durante una semana. Hallar el rango dentro del cual se encuentra el TPDA para niveles de confianza del 90% y 95%
Primero calculamos el TPDS, como sigue:
RELACIÓN ENTRE TPDA, Y TPDS Volúmenes de transito
Día TD1 13202 14453 15004 15325 13586 12607 1267
Segundo, calculamos la desviación estándar de la muestra
11
2
n
TPDSTDS
n
ii
RELACIÓN ENTRE TPDA, Y TPDS Volúmenes de transito
Día TD (TDi-TPDS) (TDi-TPDS)²1 1320 -63 39692 1445 62 38443 1500 117 136894 1532 149 222015 1358 -25 6256 1260 -123 151297 1267 -116 13456
TPDS= 1383 72913
% Conf. k68,3 1,0090,0 1,6495,0 1,9695,5 2,0099,7 3,00
El TPDA esta dado por:
KTPDSTPDA
1
ˆN
nNnS
Para 90% de confiabilidad, K = 1.64
Lo que significa que para un 90% de confiabilidad, el TPDA se encuentra entre 1315 y 1451 vehículos. Haciendo un cálculo similar, para el 95% de confianza (K = 1.96), el TPDA se encuentra entre 1302 y 1464 vehículos.
RELACIÓN ENTRE TPDA, Y TPDS Volúmenes de transito
% Conf. k68,3 1,0090,0 1,6495,0 1,9695,5 2,0099,7 3,00
SERIES HISTORICAS EL TRANSITO
Desde 1968 el antiguo Ministerio de Obras Publicas (MOP), hoy INVIAS. Recopila información sobre el transito en estaciones de conteo localizadas en la red vial nacional.
Cartilla «VOLUMENES DE TRANSITO».
Esta información incluye:Código de identificación de la víaNombre y longitud del sector de carretera.Para cada año se presentan acumulados en 7 días.
EL TRANSITOSERIES HISTORICAS
EL TRANSITOSERIES HISTORICAS
EL TRANSITOSERIES HISTORICAS
EJEMPLO DE APLICACIÓN Para la Estación No. 356 ubicada en el sector de La Pintada – Santa Bárbara de la Territorial Antioquia se tiene:
Desviación estándarA partir de los volúmenes diarios encontrados durante los siete días de conteo serealiza el cálculo de la desviación estándar deinida estadísticamente como unamedida de dispersión del valor promedio diario (T.P.D.s).
EL TRANSITOSERIES HISTORICASSerie histórica del tránsitoPara cada estación, se presenta la información correspondiente al T.P.D.s y el porcentaje de automóviles, buses y camiones de los últimos quince años, a partir de los cuales se puede determinar el porcentaje de crecimiento anual del tránsito en cada sector de conteo y adicionalmente, mediante modelos matemáticos de regresión, establecer la proyección del comportamiento de lujo vehicular en los años futuros tal como puede apreciarse en la siguiente grafica.
FUENTES CONSULTADAS.
• Pavimentos. Teoría, diseño, geología, estudio económico y fallas. Ing. Fernando Sánchez Sabogal. Instituto Nacional de Vías.
• Ingeniería de Pavimentos. Fundamentos, estudios básicos y diseño. Alfonso Montejo Fonseca. Universidad Católica de Colombia. Tercera edicion.2008
• Manual de diseño de pavimentos asfálticos para vías con bajos volúmenes de tránsito. Ministerio de transporte instituto nacional de vías subdirección de apoyo técnico.
• INCIDENCIA DE LAS ESTACIONES DE PESAJE MOVIL EN LOS FACTORES CAMIÓN EN PAVIMENTOS DE COSTA RICA . Ing. Gustavo Badilla Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales Universidad de Costa Rica, Ciudad Universitaria Rodrigo Facio, San Pedro de Montes de Oca, Costa Rica 2009
• Ingeniería de transito. Fundamentos y aplicaciones . Rafael Cal y Mayor R. James Cardenas G. 8 edicion.2007