1 Propuesta de diseño de la carretera San Ignacio- El Canelo a partir del software Infraworks y la interoperabilidad con Civil 3D. Adriana del Pilar Santos Duarte Trabajo de Investigación para Optar al Título de Ingeniero Civil Henry Giovanni Martínez Mendoza Director del proyecto Universidad Piloto de Colombia Faculta de Ingeniería Programa de Ingeniería Civil Bogotá 19 marzo 2021
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Propuesta de diseño de la carretera San Ignacio- El Canelo a partir del software
Infraworks y la interoperabilidad con Civil 3D.
Adriana del Pilar Santos Duarte
Trabajo de Investigación para Optar al Título de Ingeniero Civil
Henry Giovanni Martínez Mendoza
Director del proyecto
Universidad Piloto de Colombia
Faculta de Ingeniería
Programa de Ingeniería Civil
Bogotá
19 marzo 2021
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Resumen
La siguiente investigación del proyecto se llevó a cabo partiendo de la idea de las nuevas
tecnologías y de los avances tecnológicos que presenta la tecnología BIM y Autodesk, teniendo
en cuenta el impacto que genera para el gremio de la creación de infraestructura vial, por lo tanto
este proyecto busca presentar y analizar el software Infraworks, diseñando una propuesta de
carretera en el departamento de Antioquia, dando a conocer la capacidad que tiene el software
respecto a la creación e inicio del diseño de una vía y analizando la interoperabilidad y vinculación
que tiene el software Infraworks con el software Civil 3D y a su vez su trabajo en conjunto. De
esta manera demostrar los aspectos importantes con los que se puede trabajar en el software
Infraworks, ya que es una plataforma que permite la creación de los diferentes componentes que
complementan un diseño vial y sirve para mejorar la agilidad y el tiempo con el que se trabaja.
El proyecto se realizó con una propuesta de diseño alternativa que conectara la vereda San
Ignacio y la vereda El Canelo con una intersección de una vía existente, ubicada en el
departamento de Antioquia, por lo tanto, se logró realizar la vinculación del software Infraworks
con Civil 3D y de esta manera analizar los aspectos más importantes del software y el
complemento que se obtiene con la vinculación en Civil 3D. De acuerdo a esto, se hicieron las
modificaciones necesarios y parámetros según las especificaciones del Manual de Diseño
Geométrico del INVIAS. De acuerdo a los parámetros que se informaron anteriormente se obtuvo
como resultado final una carretera de una longitud de 4196,665 m diseñada en el software
Infraworks realizando una vinculación con el software Civil 3D, en el cual se realizó el análisis del
comportamiento de estos programas en su trabajo en conjunto para el diseño de infraestructura
Figura 17. Como eliminar PVI………………………………………………………………………...25
Figura 18. Editar un perfil en el panel de vista perfil……………………………………………….25
Figura 19. Creando una zona de ensanchamiento………………………………………………...26
Figura 20. Diseño de una intersección………………………………………………………………26
Figura 21. Diagrama de flujo de las fases que se desarrollaron………………………………….27
Figura 22. Ubicación donde se realizó la propuesta de diseño de carretera……………………30
Figura 23. Topografía desde Infraworks…………………………………………………………….32
Figura 24. Parte de la carretera creada……………………………………………………………..33
Figura 25. Curvas horizontales de la carretera…………………………………………………….35
Figura 26. Primer puente creado…………………………………………………………………….37
Figura 27. Segundo puente creado………………………………………………………………….51
Figura 28. Tercer puente creado…………………………………………………………………….54
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Figura 29. Primer túnel creado……………………………………………………………………61
Figura 30. Segundo túnel creado…………………………………………………………………63
Figura 31. Tercer túnel creado……………………………………………………………………64
Figura 32. Cuarto túnel creado……………………………………………………………………65
Figura 33. Perfil longitudinal de la carretera……………………………………………………..66
Figura 34. Carretera diseñada en Infraworks……………………………………………………66
Figura 35. Carretera diseñada en Infraworks……………………………………………………67
Figura 36. Carretera diseñada en Infraworks……………………………………………………67
Figura 37. Carretera diseñada en Infraworks……………………………………………………68
Figura 38. Propiedades de coordenadas Infraworks…………………………………………...69
Figura 39. Configuración de coordenadas Civil 3D……………………………………………..69
Figura 40. Eje en planta creado en Infraworks y vinculado en Civil 3D………………………70
Figura 41. Obra lineal creada Infraworks y vinculada en Civil 3D…………………………….70
Figura 42. Alineamiento geométrico de obra lineal en Civil 3D……………………………….71
Figura 43. Elementos geométricos de curvatura en Civil 3D………………………………….71
Figura 44. Perfil longitudinal en Civil 3D…………………………………………………………72
Figura 45. Parte de la sección transversal de la carretera en Civil 3D……………………….73
Figura 46. Vista satelital de Infraworks…………………………………………………………..75
Figura 47. Topografía y curvas de nivel………………………………………………………….75
Figura 48. Vista de túnel en Infraworks…………………………………………………………..76
Figura 49. Vista de puente en Infraworks………………………………………………………..76
Figura 50. Diseño de propuesta creada en Infraworks…………………………………………77
Figura 51. Obra lineal en Civil 3D vinculada desde Infraworks……………………………….78
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Lista de tablas
Tabla 1. Clasificación de tipo de terreno…………………………………………………………….31
Tabla 2. Componentes de la carretera………………………………………………………………34
Tabla 3. Elementos de curvatura desde Infraworks………………………………………………..35
Tabla 4. Componentes del puente 1…………………………………………………………………36
Tabla 5. Componentes de pilar puente 1……………………………………………………………37
Tabla 6. Componentes del pilar 1……………………………………………………………………38
Tabla 7. Componentes del pilar 2……………………………………………………………………38
Tabla 8. Componentes del pilar 3……………………………………………………………………39
Tabla 9. Componentes del pilar 4……………………………………………………………………39
Tabla 10. Componentes del pilar 5…………………………………………………………………..40
Tabla 11. Componentes del pilar 6…………………………………………………………………..40
Tabla 12. Componentes del pilar 7…………………………………………………………………..41
Tabla 13. Componentes del pilar 8…………………………………………………………………..41
Tabla 14. Componentes del pilar 9…………………………………………………………………..42
Tabla 15. Componentes del pilar 10…………………………………………………………………42
Tabla 16. Componentes del pilar 11…………………………………………………………………43
Tabla 17. Componentes del pilar 12…………………………………………………………………43
Tabla 18. Componentes del pilar 13…………………………………………………………………44
Tabla 19. Componentes del pilar 14…………………………………………………………………44
Tabla 20. Componentes del pilar 15…………………………………………………………………45
Tabla 21. Componentes del pilar 16…………………………………………………………………45
Tabla 22. Componentes del pilar 17………………………………………………………………....46
Tabla 23. Componentes del pilar 18…………………………………………………………………46
Tabla 24. Componentes del pilar 19…………………………………………………………………47
Tabla 25. Componentes del pilar 20…………………………………………………………………47
Tabla 26. Componentes del pilar 21…………………………………………………………………48
Tabla 27. Componentes del pilar 22…………………………………………………………………48
Tabla 28. Componentes del pilar 23…………………………………………………………………49
Tabla 29. Componentes del pilar 24…………………………………………………………………49
Tabla 30. Componentes del pilar 25…………………………………………………………………50
Tabla 31. Componentes del pilar 26…………………………………………………………………50
Tabla 32. Componentes del puente 2……………………………………………………………….51
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Tabla 33. Componentes del pilar puente 2………………………………………………………..51
Tabla 34. Componentes del pilar 1…………………………………………………………………52
Tabla 35. Componentes del pilar 2…………………………………………………………………53
Tabla 36. Componentes del pilar 3…………………………………………………………………53
Tabla 37. Componentes del pilar 4…………………………………………………………………54
Tabla 38. Componentes del puente 3……………………………………………………………...55
Tabla 39. Componentes del pilar puente 3………………………………………………………..55
Tabla 40. Componentes del pilar 1…………………………………………………………………56
Tabla 41. Componentes del pilar 2…………………………………………………………………56
Tabla 42. Componentes del pilar 3………………………………………………………………...57
Tabla 43. Componentes del pilar 4………………………………………………………………...57
Tabla 44. Componentes del pilar 5………………………………………………………………...58
Tabla 45. Componentes del pilar 6…………………………………………………………………58
Tabla 46. Componentes del pilar 7…………………………………………………………………59
Tabla 47. Componentes del pilar 8…………………………………………………………………59
Tabla 48. Componentes del pilar 9…………………………………………………………………60
Tabla 49. Componentes del pilar 10……………………………………………………………….60
Tabla 50. Componentes del túnel 1………………………………………………………………..62
Tabla 51. Componentes del túnel 2………………………………………………………………..63
Tabla 52. Componentes del túnel 3………………………………………………………………..64
Tabla 53. Componentes del túnel 4………………………………………………………………..65
Tabla 54. Elementos de curvatura desde Civil 3D……………………………………………….72
Tabla 55. Movimiento de tierra en carretera………………………………………………………78
Tabla 56. Cantidades de explanación……………………………………………………………..79
Tabla 57. Movimiento de tierra en puentes……………………………………………………….79
Tabla 58. Movimiento de tierra en Túneles……………………………………………………….80
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Introducción
La metodología BIM se presenta como una metodología con un gran potencial para apalancar el
desarrollo tecnológico. En Colombia existe una gran cohesión por parte del sector privado con la
meta de propiciar la difusión y adopción del BIM en el gremio de la construcción. Actualmente en
Colombia se realizan proyectos insignias de la apertura del sector de la construcción al BIM.
Infraworks es un software de la metodología BIM, el cual permite adaptarse a las nuevas
tecnologías para la construcción de infraestructuras viales, uno del software más utilizado para
la planificación y el diseño de proyectos de infraestructuras. Esta herramienta se presenta como
un aliado en los flujos de trabajo, ofreciendo opciones de trabajo colaborativo en la nube,
automatización de procesos y colaboración otras plataformas. En este sentido la problemática
del proyecto pretende analizar que el software Infraworks es una plataforma que está capacitada
para el diseño de infraestructura vial presentando ventajas en cuanto agilizar el diseño,
realizando una propuesta de diseño vial donde se trabaje en conjunto con el software Infraworks
y Civil3D.
“En los últimos años, en nuestro país se hace necesario mejorar, tanto en cantidad como en
calidad, la red vial existente de modo que sea más eficiente, cómoda y segura, se debe tener en
cuenta además que la construcción de una carretera influye de manera importante en el
desarrollo económico de una región, incrementando la producción y el consumo, disminuyendo
costos y mejorando así la calidad de vida de la población ubicada en la zona de influencia “.
(Moscote, 2017).
La propuesta de diseño vial se desarrolla para realizar un diagnóstico entre el software Infraworks
y Civil 3D, el cual se realiza en Antioquia dando a este departamento una alternativa de vía que
conecta la vereda San Ignacio con la vereda El Canelo, realizando una intersección de una vía
existente que atraviesa la Vereda San Ignacio con la propuesta de vía realizada en el proyecto
de investigación. De acuerdo con la propuesta de diseño vial se busca realizar un diagnóstico
para analizar la interoperabilidad del trabajo en conjunto de las dos plataformas y los aspectos
más importantes para beneficio que conlleva un diseño vial.
Línea de Investigación del Trabajo:
Desarrollo urbano integral
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Formulación del Problema.
En la Ingeniería Civil es importante ir de la mano con los avances tecnológicos que se presenten
para agilizar y presentar proyectos de una manera más rápida y completa, que logre atraer a las
empresas a el manejo de plataformas que se encuentren capacitadas en este caso para el diseño
de infraestructura vial.
La investigación requiere realizar una propuesta de diseño vial en el software Infraworks
haciendo una vinculación con Civil 3D y de acuerdo con este diseño analizar la habilidad que
tiene el software Infraworks en la planificación y el diseño de proyectos de infraestructura viales
y determinando los aspectos más importantes que presenta el software en el sector de la
Ingeniería Civil.
Justificación del Estudio.
La tecnología a través de los años se ha encargado de ser parte fundamental de la vida cotidiana
y demostrando la capacidad para avanzar con nuevos productos y servicios, en este caso la
tecnología respecto a la construcción de infraestructuras, por eso es necesario e importante
conocer los avances tecnológicos que sirvan para la realización de proyectos que beneficien a
las empresas constructoras para desarrollar los diseños de una manera más rápida y eficaz.
Implementar el software Infraworks como un modelo innovador de diseño de proyectos de
infraestructura vial que ofrece una mejor optimización de procesos para el diseño de un proyecto
vial. Realizando este proyecto se podrá determinar las capacidades que tiene el software y su
trabajo vinculado con la herramienta de Autodesk Civil3D demostrando su trabajo en conjunto.
El desarrollo de trabajo se realizará teniendo en cuentas los siguientes pasos:
• Generar la metodología de la investigación para dar solución al problema planteado
• Iniciar la propuesta de diseño en el departamento de Antioquia en el software Infraworks
• Vincular la propuesta de diseño de Infraworks con Civil 3D.
• Analizar resultados y demostrar la interoperabilidad de los dos softwares en conjunto y a
su vez dar a conocer las ventajas de Infraworks.
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Objetivos de la Investigación.
Objetivo General
Desarrollar una propuesta de diseño implementando el software Infraworks demostrando que la
herramienta de diseño tiene la capacidad de posicionarse como el modelo BIM más efectivo y
eficaz para realizar diseños de infraestructuras más allá de lo convencional aprovechando sus
componentes realizando una vinculación con el programa Civil 3D.
Objetivos Específicos
• Diseñar una propuesta diseño en el departamento de Antioquia y de esta manera dar a
conocer el software Infraworks y su trabajo en conjunto con Civil 3D.
• Determinar las ventajas de innovar con un nuevo programa de diseño de infraestructura
• Dar a conocer la interoperabilidad que existe entre las dos plataformas en el momento de
trabajar en conjunto
• Demostrar el comportamiento de las variables del diseño de carreteras en el software
infra Works y Civil 3D.
• Generar un Modelo paramétrico que permita optimizar los criterios de Diseño viales.
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Antecedentes – Estado del Arte.
Infraworks es la herramienta más impresionante durante la última década, Autodesk presento un
software revolucionario que ofrece un escenario divertido, sorprendente, útil, practico como
programa de diseño y planificación preliminar, comprende el diseño de carreteras, diseño de
puentes y diseño de drenaje.
Es un software adaptado para cualquier persona involucrada en las fases de diseño preliminar
de proyectos de infraestructura o desarrollo de tierras para trabajar los aspectos más detallados
y basados en ingeniería del diseño de carreteras. Las carreteras creadas con las herramientas
de Infraworks tendrán acceso a muchas herramientas que permitirán ver y editar propiedades
geométricas.
En Colombia, un estudio realizado por Isaza (2015), muestra que a pesar del gran uso del BIM
en el mundo, Colombia se aproxima lentamente a su uso, solo una pequeña porción los utiliza
con frecuencia en la actualidad, lo que se debe principalmente a los costos asociados al cambio
de tecnología, la falta de reconocimiento de las ventajas de su utilización, el tiempo que tarda en
convertirse en un usuario avanzado y la necesidad de una capacitación formal de los
profesionales para su implementación.
A diferencia de Colombia, en el mundo se ha logrado integrar la metodología BIM de manera
beneficiosa para las grandes empresas constructoras, gracias a la capacidad de facilitar una
correcta y completa visualización de las obras antes de construirse, y a la de permitir la fácil
generación de cambios sin que estos representen grandes sobrecostos, es posible en la
actualidad presentar propuestas de proyectos de mejor calidad y con mayor probabilidad de éxito
en las mismas.
Como ejemplo es el de la compañía Cole Engineering Group, basada en Ontario, Canadá, es
una firma multidisciplinaria de consultoría en ingeniería que trabaja tanto para el sector publico
como para el privado. Desde el 2009, esta empresa ha estado utilizando el software Civil 3D, el
cual soporta modelos BIM, para generar propuestas y diseños detallados para sus desarrollos
urbanísticos, de transporte, manejo de recursos hídricos y proyectos de infraestructura municipal.
Posteriormente, la compañía empezó a utilizar también el software Infraworks para el desarrollo
de propuestas de diseño y para permitir una visualización tridimensional de las obras durante la
etapa de diseños.
Mediante este proceso, fue realizado el diseño de un acueducto de 25 millas que comunicaría
dos pequeñas poblaciones en el sur de Ontario, Canadá, este seria instalado en zanjas abiertas
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cercanas a las carreteras existentes en la zona. Sin embargo, en algunos casos, la tubería debía
atravesar autopistas, andenes y otras estructuras, por lo que se requirió el uso de pequeñas
tuneladoras, para realizar excavaciones subterráneas. Para el proceso licitatorio, Cole
Engineering Group utilizo el software Infraworks para compilar la información existente y elaborar
un modelo en el que se pueda visualizar el área del proyecto de manera clara, incluyendo un
levantamiento topográfico, fotografías georreferenciadas, la infraestructura vial existente,
información predial, entre otros. Así, la firma fue seleccionada para el desarrollo del proyecto,
demostrando que la ventaja tecnológica poseía sobre sus competidores resulto exitosa. (Lyons
& Weiss, 2013).
Imágenes del modelo desarrollado por Cole Engineering Group.
Figura 1. Modelo desarrollado por Cole Engineering Group. Tomado de (Lyons & Weiss, 2013).
El programa cuenta con estándares de diseño, según la clasificación que elija, se asigna la
velocidad de diseño la cual se encargara de determinar automáticamente la geometría horizontal
y vertical de la carretera que se está diseñando. En la figura 1. Se podrá apreciar las opciones
de clasificación de carreteras.
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Figura 1. Opciones de clasificación de carreteras. Tomada de Autodesk Roadway Design for Infraworks 360
essentials (p. 28), por Eric Chappell, 2015, Autodesk. Sybex.
Al momento de planificar o diseñar carreteras utilizando AutoCAD y Civil 3D, la perspectiva de
perfil es una herramienta fundamental en cualquier diseño de carreteras, por esto mismo
Infraworks proporciona una aplicación vertical en el panel de vista de perfil donde se puede ver
su diseño y tener un conjunto completo de herramientas para modificar el diseño en la vista de
perfil. En la figura 2. Muestra el panel de vista de perfil.
Figura 2. Panel Vista de Perfil. Tomada de Autodesk Roadway Design for Infraworks 360 essentials (p. 29),
por Eric Chappell, 2015, Autodesk. Sybex.
Las intersecciones respecto a su diseño es uno de los aspectos más retadores de cualquier
diseño de carreteras, la tecnología Infraworks permite el diseño de intersecciones a través de
tarjes de activos, en la imagen 3. Muestra una intersección de tres vías con la tarje de recursos
de intersección. Por ejemplo, si selecciona la opción un vehículo de diseño el software
automáticamente diseñara la geometría de la intersección según su elección. Figura 3. Tarjeta
de activos especializada para intersecciones.
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Figura 3. Tarjetas de activos especializada para intersecciones. Tomada de Autodesk Roadway Design
for Infraworks 360 essentials (p. 29), por Eric Chappell, 2015, Autodesk. Sybex.
la distancia visual es de los aspectos más importantes que impulsan el diseño de una carretera,
con la aplicación vertical de Infraworks se puede realizar un análisis de distancia visual de una
carretera que evaluara la geometría de esta, el análisis facilita información gráfica y textual útil
en forma de bandas de colores, información sobre herramientas y mirillas. En la figura 4. Se
observa un análisis de distancia visual que destaca una zona de accidente y un área de falla
visual.
Figura 4. Análisis de distancia visual. Tomada de Autodesk Roadway Design for Infraworks 360 essentials
(p. 30), por Eric Chappell, 2015, Autodesk. Sybex.
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Otro aspecto critico en el diseño de carreteras es el movimiento de tierras por lo que afecta
directamente el costo del diseño, Infraworks proporciona una herramienta de optimización que
se encarga de analizar y ajustar el perfil de su camino de diseño para minimizar los costos
asociados con el movimiento de tierras. Para realizar una optimización los cálculos se realizan
en la nube y el diseño se incorpora en la nube analizando y ajustando, al momento de completar
la información se realiza un informe en el cual se presenta la geometría resultante junto con el
movimiento de tierras detallado y un análisis de costos. Figura 5. Muestra el panel optimización
de perfil donde se hace la configuración de una optimización.
Figura 5. Panel de optimización de perfil. Tomada de Autodesk Roadway Design for Infraworks
360 essentials (p. 31), por Eric Chappell, 2015, Autodesk. Sybex.
Autodesk se ha posicionado como el principal creador de plataformas que se caracterizan por
brindar facilidad y agilidad al momento de planificar infraestructuras para la ingeniería civil, el
software AutoCAD Civil 3D permite realizar trabajos en una plataforma en la cual se puede
interactuar con sus herramientas para la creación de superficies, cálculos de volúmenes para
movimientos de tierra y entre otros. Civil 3D tiene opciones de vistas en 2D y 3D, en cuanto al
diseño de carreteras permite observa perfiles y rasantes.
Dado que es una plataforma que a través del tiempo avanza tecnológicamente para brindar a
sus usuarios un trabajo más optimo y rápido, Autodesk con la creación de Infraworks y la manera
de poder unir sus plataformas para que permitan realizar trabajos de manera conjunta, el
software Infraworks tiene una opción para generar dibujos de Civil 3D, cuando el diseño de
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Infraworks este completo para pasar al diseño y la documentación de detalles, la aplicación
proporciona una herramienta que automatizara el proceso de conversión dentro de su modelo en
una serie de archivos DWG que se pueden abrir en el programa AutoCAD Civil 3D. En la figura
6. Se observa un plano y un dibujo de perfil generado por el comando Ver dibujos de Civil 3D en
el programa Infraworks.
“Los profesionales en infraestructura e ingeniería civil enfrentan enormes desafíos para el
desarrollo de la infraestructura de transporte, tierra, agua y energía. Necesitan construirlos o
reconstruirlos de maneras que sean más económicas, prácticas, resistentes y atractivas. Las
últimas soluciones de BIM para Infraestructura de Autodesk – AutoCAD Civil 3D 2017 y la
nueva versión de Infraworks 360 – ofrecen a los usuarios capacidades ampliadas para realizar
diseño e ingeniería detallada, mejorando al mismo tiempo el trabajo en equipo y la aplicación
de estándares de diseño. Estas herramientas ayudarán a nuestros clientes a prepararse para el
futuro de la ingeniería civil “– Theo Agelopoulos, director, Infrastructure Industry Business
Strategy & Marketing, Autodesk, Inc.
Figura 6. plano y un dibujo de perfil generado por el comando Ver dibujos de Civil 3D en el
programa Infraworks. Tomada de Autodesk Roadway Design for Infraworks 360 essentials
(p. 32), por Eric Chappell, 2015, Autodesk. Sybex.
Un ejemplo de crear carreteras diseñado en la superficie Infraworks, en este ejercicio se creará
una parte de la carretera de circunvalación de Bimsville mediante las herramientas inteligentes
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de la plataforma. Con las herramientas y las opciones que tiene la plataforma, siguiendo el paso
a paso se crea una sección de la carretera como se muestra en la figura 7.
Figura 7. Carretera creada. Tomada de Autodesk Roadway Design for Infraworks 360 essentials (p. 45),
por Eric Chappell, 2015, Autodesk. Sybex.
Para la edición de una carretera con gizmos, se realizan ediciones en la carretera utilizando
varios tipos de artilugios, cambiara la alineación de la carretera y cambiará las elevaciones de la
carretera para que haya suficiente espacio libre vertical para colocar un puente sobre una
carretera existente, siguiendo los pasos con las herramientas una parte de la carretera se moverá
hacia arriba y deberá aparecer como se muestra en la figura 8.
Figura 8. Vista de la carretera después de levantar un PVI. Tomada de Autodesk Roadway Design for
Infraworks 360 essentials (p. 50), por Eric Chappell, 2015, Autodesk. Sybex.
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Para editar una carretera mediante menús contextuales, en este ejercicio se necesitan menús
para agregar una nueva sección de la carretera al Bypass de Bimsville. Se resalta la carretera
de circunvalación para mostrar la tarjeta de activos de la carretera y en esta opción se establece
el modo edición en geometría, siguiendo los pasos con sus respectivas opciones se crea un
nuevo PI y se crea una curva que no incluye espirales. El menú se expandirá para revelar los
controles deslizantes para la geometría de la curva. Se establecen el radio de la curva y la
longitud de la espiral creada como se muestra en la figura 9.
Figura 9. Menú lateral para editar curva. Tomada de Autodesk Roadway Design for Infraworks 360 essentials
(p. 52), por Eric Chappell, 2015, Autodesk. Sybex.
Para restaurar el marcador llamado puente 1, se encuentra una serie de PVI que se han creado
donde la nueva carretera cruza con las existentes, en lugar de crear intersecciones en las
carreteras, sería mejor crear un puente sobre ellas. En la figura 10. Se observa cómo se eliminar
los PVI que se crearon en las carreteras.
Figura 10. Puntos para eliminar PVI creados en la carretera. Tomada de Autodesk Roadway Design for
Infraworks 360 essentials (p. 57), por Eric Chappell, 2015, Autodesk. Sybex.
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Para aplicar zonas de estilo, se crea una nueva zona de estilo en la ubicación de un puente
propuesto para que el diseño refleje la existencia del puente, siguiendo los pasos en la figura 11.
Se observa el modo edición y donde se elige el estilo.
Figura 11. Modo edición y elegir estilo. Tomada de Autodesk Roadway Design for Infraworks 360 essentials
(p. 59), por Eric Chappell, 2015, Autodesk. Sybex.
en el momento que la información sobre herramientas de la estación muestre los datos que
arroja, se hace clic en la ubicación del gizmo cilíndrico amarillo que se muestra en la figura 12.
Figura 12. Establecer la ubicación entre dos zonas. Tomada de Autodesk Roadway Design for Infraworks 360
essentials (p. 61), por Eric Chappell, 2015, Autodesk. Sybex.
Para editar el número de carriles se utilizará zonas de carriles para crear un carril de
desaceleración que conduzca a una rampa que proporciona acceso al parque industrial. En la
tarjeta de activos carretera, se cambia el valor de carriles a 3, se agrega un carril adicional en la
zona que se ha seleccionado, la vista debería ser como se muestra en la figura 13.
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Figura 13. carril de desaceleración creado con la tarjeta de recursos de la carretera con el modo de edición
configurado en Carriles adelante. Tomada de Autodesk Roadway Design for Infraworks 360 essentials
(p. 63), por Eric Chappell, 2015, Autodesk. Sybex.
En este ejercicio para configurar la nivelación del borde de la carretera, cambiara la nivelación
del borde de la carretera principal del parque industrial para que sea una pendiente fija en un
lugar de un ancho fijo. Se estudiará los efectos del cambio y el comportamiento de la nivelación
de carreteras en general. Siguiendo los pasos con cada herramienta, se observa como el
terraplén desde la carretera hasta el terreno es empinado en el área del barranco en la figura 14.
El método de calificación está configurado actualmente en el valor predeterminado, que es ancho
fijo.
Figura 14. Pendiente pronunciada debido al método de explanación establecido en Ancho fijo. Tomada
de Autodesk Roadway Design for Infraworks 360 essentials (p. 66), por Eric Chappell, 2015, Autodesk. Sybex.
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Cuando se cambia el método de nivelación a pendiente fija, cambiara la nivelación de la
carretera, en la cual se modificó una pendiente de 3:1 proyectada desde el borde de la carretera
hasta que alcance el límite de nivelación, después la pendiente del terraplén se convierte en una
cara vertical como se muestra en la figura 15.
Figura 15. Calificación de pendiente fija que está restringida por la configuración de Límite de calificación.
Tomada de Autodesk Roadway Design for Infraworks 360 essentials (p. 67), por Eric Chappell, 2015, Autodesk. Sybex.
Debido a que el terraplén puede encontrarse con el terreno antes de la configuración del límite
de nivelación, no se necesita una cara vertical, observar en la figura 16.
Figura 16. Calificación de pendiente fija que no está restringida por la configuración de Límite de calificación.
Tomada de Autodesk Roadway Design for Infraworks 360 essentials (p. 67), por Eric Chappell, 2015, Autodesk. Sybex.
Para editar en la visualización del perfil se utilizará el panel de vista de perfil para realizar algunos
cambios en la alineación vertical de la carretera del parque industrial. En la barra de herramientas
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se siguen los pasos y el perfil de la carretera aparecerá en el panel de vista de perfil, aparecen
los PVI y en la figura 17. se muestra como eliminar PVI.
Figura 17. Como eliminar PVI. Tomada de Autodesk Roadway Design for Infraworks 360 essentials (p. 73),
por Eric Chappell, 2015, Autodesk. Sybex.
Mientras se elimina el PVI en el panel de vista de perfil, se observa cómo cambian los gráficos
en la vista del modelo, la carretera se reconstruirá y las ensenadas quedaran al ras con la
superficie de la carretera y el punto bajo de la curva está ubicado entre las entradas como se
muestra en la figura 18.
Figura 18. Editar un perfil en el Panel Vista de Perfil. Tomada de Autodesk Roadway Design for Infraworks
360 essentials (p. 74), por Eric Chappell, 2015, Autodesk. Sybex.
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Al momento de diseñar una intersección se configura una intersección dentro del parque
industrial para que acompañe a los tractores-remolques grandes y proporcione un carril de giro
para ayudar al flujo del tráfico. La geometría de la intersección cambiara drásticamente, como se
observa en la figura 19.
Figura 19. Creando una zona de ensanchamiento. Tomada de Autodesk Roadway Design for Infraworks
360 essentials (p. 84), por Eric Chappell, 2015, Autodesk. Sybex.
La intersección se observa en la figura 20. Esta es una intersección mucho más sofisticada y
permite un carril de giro a la izquierda para ayudar con la congestión del tráfico en la intersección.
Figura 20. Diseño de una intersección. Tomada de Autodesk Roadway Design for Infraworks 360 essentials
(p. 85), por Eric Chappell, 2015, Autodesk. Sybex.
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Diseño Metodológico Preliminar
La herramienta BIM en los últimos años se ha posicionado en el desarrollo de infraestructura
como un modelo que da resultados precisos y rápidos, es por esto por lo que se quiere
implementar la propuesta de desarrollar el diseño vial con el software Infraworks demostrando
los beneficios en cuanto a la optimización de procesos de diseños viales.
La investigación propone un tipo de estudio analítico por medio de una propuesta vial que conecta
la Vereda San Ignacio con la vereda El Canelo, realizando una intersección de una vía existente
que no está conectando las veredas nombradas anteriormente.
El uso del software Infraworks permite dar una perspectiva de avance tecnológico para proyectos
de infraestructura vial, brindando al usuario una visualización mas detallada, clara y precisa para
el diseño de una carretera en este caso. Investigando sobre la utilización del software en el
mundo se obtuvo la información necesaria para implementar en este proyecto de investigación y
de esta manera tener una idea clara y precisa para presentar el software como un avance
tecnológico innovador para el sector de infraestructura, que a su vez dar a conocer el
complemento con la metodología BIM en la utilización del software Civil 3D, creando entre ellos
una vinculación, para conocer y demostrar el trabajo en conjunto que estos dos programas
pueden ofrecer al sector de infraestructura vial.
A continuación, se presenta un diagrama de flujo de la metodología a desarrollar de la
investigación.
Diagrama de Flujo de secuencia de las fases que se van a desarrollar.
Figura 21. Diagrama de flujo. Elaborado por el autor. 2021
29
1. Revisar y recolectar información: para desarrollar el diseño propuesto se necesita
investigar la ubicación en donde se va a realizar la vía y conocer los programas que se
van a trabajar los cuales son Infraworks y Civil 3D, conociendo las definiciones, funciones
y herramientas que estos programas contribuyan con las necesidades para realizar el
proyecto, de esta manera tener claridad de los temas, parámetros y seguimientos que se
deben tener en cuenta.
2. Elaboración de diseño: El diseño propuesto deberá cumplir con las necesidades del
problema, acomodándose al software que se van a utilizar para el desarrollo del proyecto
y así iniciar la realización de la investigación. Si el diseño no cumple con los parámetros
que requieran los programas Infraworks y Civil 3D, deberá realizarse un nuevo diseño.
3. Analizar variables de programas Infraworks y Civil 3D: es importante conocer cada
software que se va a trabajar en la investigación, por eso como parte fundamental de la
metodología es comprender las herramientas de los programas para intervenir en ellos
con el diseño propuesto.
4. Importación de datos: teniendo en cuenta el diseño propuesto, conociendo las variables
de cada programa, se procede a incorporar los datos de diseño en los programas y de
esta manera iniciar la creación de la infraestructura planteada.
5. Interoperabilidad entre software: seguido de la incorporación de datos de diseño,
comprender la interoperabilidad que existe entre los softwares, Infraworks y Civil 3D se
complementan con diferentes opciones, de tal manera que el diseño pueda desarrollarse
en cada programa.
6. Alcance del proyecto: desarrollar la propuesta de diseño del proyecto, realizando el
diagnostico planteado.
7. Análisis y resultados: el análisis y resultado se da a través de la realización del diseño
de la propuesta vial que se llevó a cabo.
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Metodología del proyecto
Para el desarrollo del proyecto se llevaron a cabo los pasos escritos en el diagrama de flujo.
Inicialmente se planteó como ubicación para el diseño de la vía el departamento de Antioquia,
el diseño propone hacer una conexión entre la Vereda San Ignacio y la Vereda el Canelo,
investigando las conexiones entre municipios y veredas aledañas se encontró que no existe una
vía que conecte las veredas nombradas anteriormente y es por esto la propuesta de diseño se
realiza para dar una alternativa de intersección entre una vía ya existente con la propuesta de
diseño para hacer una conexión entre San Ignacio y el Canelo.
Es de suma importancia en el crecimiento y desarrollo del país la creación de carreteras y cumple
un papel fundamental ya que el 80% de la carga del país se moviliza por carretera, a su vez el
sector turismo es parte clave de estos proyectos viales debido a que gran parte de la población
viaja por el país movilizándose por carretera lo cual beneficia a la economía de los mismos
colombianos.
La disponibilidad de vías de comunicación terrestre y el nivel de desarrollo del país ha sido objeto
de estudio, el desplazamiento permite ampliar la economía, productos agrícolas, así como
ofrecer mano de obra. Existe un amplio número de estudios, metodologías y conjunto de datos
a través de los cuales se ha indagado el impacto sobre el crecimiento y desarrollo de un país
puede llegar a tener el aumento en la inversión en infraestructura, especialmente la de transporte.
Para el caso específico colombiano, existen varios trabajos en los que se analiza el sector de la
infraestructura de transporte en el país. “Por ejemplo, Sánchez (1994) y Cárdenas, Escobar y
Gutiérrez (1995) abarcan el estudio a través de una función de producción con la cual es posible
aproximar el efecto de un aumento en la inversión en la construcción de carreteras. Los
resultados encontrados indican que ante un aumento del 1% en la inversión en carreteras, el
producto aumenta en 0.42%. Se destaca que en ambos estudios los autores encuentran mayores
retornos en la construcción de carreteras que en los demás sectores (telefonía y energía)”.
(Infraestructura vial Colombia, 2019, p.06)
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Localización
Departamento de Antioquia
Vereda San Ignacio – Vereda El Canelo
Figura 22. Ubicación donde se realizó la propuesta de diseño de carretera. Elaborado por el autor.2021
Clasificación de la carretera
Se determina según la necesidad operacional de la carretera o de los intereses de la nación en
sus diferentes niveles.
• Carreteras secundarias o de segundo orden: Son aquellas vías que unen cabeceras
municipales entre si y/o que provienen de una cabecera municipal conectan con una
carretera primaria. Las carreteras consideradas como secundarias pueden funcionar
pavimentadas o en afirmado. (Diseño geométrico de carreteras, 2013, p.3).
La carretera propuesta cumple con las características debido a que las carreteras terciarias en
caso de pavimentarse deben cumplir con las condiciones geométricas estipuladas para
carreteras secundarias.
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Tipo de terreno
En Colombia, los terrenos se clasifican en plano, ondulado, montañoso y escarpado, según el
Instituto Nacional de Vías. Manual Geométrico de Carreteras. De acuerdo con los parámetros
que se indican en la tabla 1.
Tabla 1. Clasificación de tipo de terreno.
Fuente: Cárdenas Grisales James. Diseño Geométrico de Carreteras. Ecoe Ediciones. Bogotá. 2002. Instituto Nacional de Vías. Manual de Diseño Geométrico de Carreteras. Bogotá. 2008.
Según la determinación de la topografía del terreno ubicado en el tramo de estudio, se clasifica
como terreno montañoso.
Terreno montañoso: es la combinación de alineamientos horizontal y vertical que obliga a los
vehículos pesados a circular a velocidades sostenidas en pendiente a lo largo de distancias
considerables o durante intervalos frecuentes.
Generalmente requieren grades movimientos de tierra durante la construcción, razón por la cual
se presentan dificultades en el trazado y en la explanación. Sus pendientes longitudinales
predominantes se encuentran entre el 6% y el 8%. (Diseño Geométrico de Carreteras, 2013, p.
5).
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Diseño de propuesta de vía
De acuerdo con lo mencionado anteriormente se realiza el trazado sobre la ruta seleccionada.
Topografía del terreno
Se da inicio al diseño con el programa Infraworks, utilizando las herramientas que tiene el
programa en cuanto a la planificación y el diseño de proyectos de infraestructura. Infraworks nos
permite agilizar el proceso de diseño de la carretera, permitiendo ver la ubicación donde se va a
realizar el trazado y a su vez aportando la topografía del terreno, donde se puede observar con
claridad las diferentes curvas de nivel que se encuentran en el trazado elegido. Como se observa
en la figura 23.
Figura 23. Topografía desde Infraworks. Elaborado por el autor.2021
El programa se presenta como un gran aliado para la ejecución de los proyectos de
infraestructura, agilizando el proceso que puede tardarse al diseñar una vía de esta magnitud,
facilitando las herramientas de inicio como la topografía del terreno, lo cual es parte esencial del
inicio para la ejecución de un proyecto vial.
Creación de la propuesta de diseño
Se realiza la creación de la carretera compuesta, en donde vamos a encontrar los diferentes
elementos que componen una vía, donde se evidencia un concepto detallado del proyecto. Una
vez establecido el trazado de la vía, Infraworks realiza los diversos componentes de la carretera,
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los cuales son: pendiente promedio, velocidad de diseño, longitud, numero de curvas y sus
componentes. Como se observa en la figura 24.
Figura 24. Parte de la carretera creada. Elaborado por el autor.2021
Es de suma importancia reconocer en el software su manera de agilizar el trabajo, de aportar los
elementos que componen curva, una carretera en general, de esta manera permitiendo y
presentándose como un software avanzado respecto a otros programas que se utilizan para la
creación de carreteras, agregando su trabajo en conjunto con las diferentes aplicaciones de la
metodología BIM.
Elementos geométricos de la carretera
De acuerdo con los pasos realizados anteriormente, podemos evidenciar los datos más
importantes para el diseño propuesto del proyecto en la siguiente tabla. 2
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Tabla 2. Componentes de la carretera.
Elaborado por el autor. 2021.
Curvas horizontales
Las curvas horizontales circulares simples son arcos de circunferencia de un solo radio que unen
dos tangentes consecutivas, conformando la proyección horizontal de las curvas reales o
especiales. Por lo tanto, las curvas reales del espacio no necesariamente son circulares.
El software nos permite crear y a su vez analizar los diferentes elementos geométricos de una
curva como el punto de intersección de las tangentes o vértice de una curva, principio de curva,
centro de la curva circular, radio de la curva circular y entre otros elementos. Como se puede
observar en la figura 3.
Velocidad 4,0 km/h
Normas de diseño AASHTO Metric 2011
Longitud 4196,665 m
Intervalo de P.K. 0+000m - 4+1,196,665m
Intervalo de elevación 2152,603m - 2275,2m
Interval de Pendiente 0,0% - 8%
Metodo de explanación pendiente fija
Limite de explanacion 1,000m
Pendiente de desmonte 0,500:1
Pendiente en terraplén 1.000:1
COMPONENTES DE LA CARRETERA
Atributos
Geometría
Explanacion
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Figura 25. Curvas horizontales de la carretera. Elaborado por el autor.2021
En el diseño propuesto se tiene una cantidad de 15 curvas con sus elementos geométricos en la