1 roberto d. agosta – arturo papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) notas de clase...

1 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007)

NOTAS DE CLASE

Infraestructura del Transporte Terrestre

Diseño Geométrico

Ing. Roberto D. [email protected]

Ing. Arturo [email protected]


Contenido

Conceptos básicos. Factores que influencian en diseño vial. Criterios generales de diseño. Perfil transversal Trazado altimétrico: curvas verticales. Trazado planimétrico: curvas horizontales/peraltes. Desagües y drenajes. Movimiento de suelos.


Definiciones

El diseño geométrico de la carretera se refiere a los cálculos y análisis hechos por los ingenieros del transporte para ajustar la carretera a la topografía del lugar, satisfaciendo estándares de seguridad, de servicio y de funcionamiento.

Generalmente, tiene los siguientes objetivos:

1. Determinar la traza de la carretera propuesta.2. Incorporar características físicas al alineamiento del camino

para asegurar que los conductores tienen suficiente visión del camino (y de los obstáculos) hacia adelante de modo que puedan ajustar su velocidad de viaje para mantener seguridad y calidad de conducción.

3. Proporcionar una base para evaluar y planificar la construcción de la sección transversal de la carretera propuesta.

Fuente: The Handbook of Highway Engineering. CRC Press, 2006


Definiciones

Diseño geométrico: se refiere al dimensionamiento de los elementos físicos de la infraestructura, diferenciándose de otros aspectos del diseño, como el estructural.Comprende 5 aspectos básicos:

sección transversal del camino; curvas horizontales (planimetría); curvas verticales (altimetría); peraltes; y desagües y drenajes.

Trazado: Definición - en planta y en elevación - de las coordenadas de la rasante del camino.

Rasante: Línea de eje del camino a la altura de la calzada.


Diseño Geométrico de Carreteras y Calles, AASHTO-1994. Traducción Autorizada EGIC-1997 TOMO I - Elementos

I. Funciones de las carreteras

II. Controles y criterios de diseño

III. Elementos de diseño

IV. Elementos de la sección transversal

TOMO II - Carreteras, calles y autopistasV. Caminos y calles locales

VI. Caminos y calles colectores

VII. Caminos y calles arteriales rurales y urbanos

VIII. Autopistas

TOMO III - Intersecciones y distribuidoresIX. Intersecciones a nivel

X. Separaciones de nivel y distribuidores

A Policy on Geometric Designof Highways and StreetsAmerican Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO)

THE 2001 GREEN BOOK

BibliografíaThe Green Book 2001


Zona de Camino (expropiación)

AlambradoCarrilBanquina

Calzada

Talud

Contratalud

Cuneta

Rasante

Subrasante

Paquete estructural: pavimento (capa de rodamiento), base y subbase.

Alcantarilla

Elementos de la sección transversalde una obra vial


Factores que influencian el diseño vialResumen

Funcionalidad de la vía: categoría (especial y de I a V) clasificación funcional velocidad de diseño.

Tránsito: volumen esperado de tránsito composición vehicular (clasificación) nivel de servicio que se va a suministrar.

Vehículo de diseño Características de manejo. Topografía / geotecnia / clima:

terreno llano, ondulado o montañoso. tipos de suelos y yacimientos de materiales naturales. ladera del sol en zonas de heladas.

Consideraciones de seguridad


Factores que influencian el diseño vialResumen

Otros factores: Costos unitarios de insumos. Disponibilidad de recursos financieros. Consideraciones sociales:

aislamiento de barrios estética de diseño

Consideraciones ambientales: áreas sensibles medidas de mitigación

Estos factores son importantes, aunque en general se toman en consideración en las etapas preliminares de diseño.


Factores que influencian el diseño vialFuncionalidad de la vía: movimientos

Jerarquías de movimientos: movimiento principal; transición; distribución; colección; acceso; y terminación.

Movimiento ininterrumpido, flujo de alta velocidad

Reducción de velocidad en las ramas

Arterias de velocidad moderada

Caminos colectores

Destino


Factores que influencian el diseño vialFuncionalidad de la vía: relaciones funcionales

Clasificación s/área: Caminos rurales Caminos urbanos

Categorización de viajes Clasificación funcional

≠ Uso del suelo≠ Densidad población

≠ Patrones de viaje


Factores que influencian el diseño vialClasificación funcional de caminos rurales

Zona rural Arterias principalesArterias principales

• AutopistasAutopistas• Otras arterias principalesOtras arterias principales

Arterias menoresArterias menores Colectoras ruralesColectoras rurales Caminos locales ruralesCaminos locales rurales


Factores que influencian el diseño vialSistema funcional de vías urbanas

Zona urbana Arterias principales urbanasArterias principales urbanas

• AutopistasAutopistas• Avenidas, calles principalesAvenidas, calles principales

Arterias menoresArterias menores Calles colectorasCalles colectoras Calles localesCalles locales


Factores que influencian el diseño vialFuncionalidad de la vía: funciones de las calles

SOCIAL

• Es la que desempeña la vía pública como ámbito de relaciones que ligan la vida de cada persona, vecino, ciudadano, con la de su comunidad, vecindario o ciudad.

AMBIENTAL O ECOLOGICA

• Es la que cumple la vía al proporcionar luz, aire y un medio ambiente propicio en torno a los edificios.

• Es la que cumple la vía en tanto sirve a los movimientos vehiculares, ya sea de una parte de la ciudad a otra, como desde o hacia el exterior de la misma.

TRÁNSITO O MOVILIDAD

ACCESO

• Se refiere a la utilización de la vía en el componente peatonal de un viaje vehicular, ya sea de personas o de bienes, tanto en los extremos de viaje como en los transbordos.

• También comprende el ingreso de los vehículos, o su salida, a o de edificios y predios, así como el estacionamiento en la adyacencia de éstos


Factores que influencian el diseño vialFuncionalidad de la vía: acceso vs. movilidad

Tipos de víassegún el

control de acceso y la participación de tránsito pasante

ACCESOvs.

MOVILIDAD


Factores que influencian el diseño vialTránsito: variables asociadas

Transito Medio Diario Anual (TMDA) Volumen Horario de Diseño (VHD) Nivel de Servicio de Diseño Distribución direccional (D) Porcentaje de camiones (%C)


n

VTMD

n

ii

1

365

365

1 i

iVTMDA

Transito Medio Diario Anual

Volumen Horario de Diseño

Factores que influencian el diseño vialTránsito: TMDA y VHD

19%

15%

12%

8-12% carreteras urbanas10-15% carreteras suburbanas 12-18% vías rurales


Factores que influencian el diseño vialTránsito: Nivel de Servicio de Diseño

Llana u ondulada

Montañosa

Autopista B C CArteria B C C

Colectora C D DLocal D D D

Tipo de víaLocalización

urbana y suburbana

Localización rural

Nivel de Servicio de Diseño


Factores que influencian el diseño vialCaracterísticas de diseño geométrico de caminos rurales

TMD Diseño

Control de Accesos

Nº de Trochas

Deseable [m]

Absoluto [m]

Llanura 130 8% 1.200 700

Ondulado 110 8% 800 500

Llanura 130 8% 1.200 700

Ondulado 110 8% 800 500

Montañosa 80 10% 550 220

Llanura 120 8% 900 600

Ondulado 100 8% 600 400

Montañosa 70 10% 250 160

Llanura 110 8% 800 500

Ondulado 90 10% 450 300

Montañosa 60 10% 180 120

Llanura 100 8% 600 400

Ondulado 70 10% 250 160

Montañosa 40 10% 80 50

Llanura 90 8% 520 300

Ondulado 50 10% 120 80

Montañosa 30 10% 40 25

Categoría del

Camino

Características Básicas Velocidad Directriz [km/ h]

TopografíaPeralte Máximo

[% ]

Radio mínimo

Especial

I

>15.000 Total >(2+2)

5.000 a 15.000

Total o parcial

2+2

I I

I I I

IV

V

1.500 a 5000

500 a 1.500

150 a 500

<150

Parcial

Parcial o sin control

Sin control

Sin control

2

2

2

2


Factores que influencian el diseño vialTamaño y características de los vehículos

Clasificación de la AASHTO P AutomóvilSU Camión livianoBUS AutobúsA-BUS Autobús articuladoWB-12 Semirremolque intermedio 1-1-2WB-15 Semirremolque grande 1-2-2WB-18 Semirremolque-Remolque completo Doble fondoWB-19 Semirremolque interestatal 1-2-2WB-20 Semirremolque interestatal 1-2-2WB-29 Semirremolque triple 1-1-1-1-1-1-1WB-35 Semirremolque doble Turnpyke 1-2-2-2-2MH Casa rodanteP/T Coche y remolque caravanaP/B Coche y remolque boteMH/B Casa rodante y remolque bote


Factores que influencian el diseño vialTamaño y características de los vehículos - DNV

SEMIRREMOLQUE

SIN ACOPLADO

CON ACOPLADO

11

12

11-11

11-12

12-11

12-12

111

112

113

122

123

LIVIANOS

OMNIBUS


Factores que influencian el diseño vialConsideraciones ambientales: impactos del transporte

ENERGIA

USO DE RECURSOScausas:

infraestructura / vehículos PAISAJE

ESPACIO URBANO

ACCIDENTES

RUIDO

CONTAMINACION AIRECONTAMINACION

VIBRACIONES

SEPARACION

INTIMIDACION, DEMORAS PEATONALES

INTRUSION VISUAL

EMISIONES ELECTROMAGNETICAS

DETERIORO DELMEDIO SOCIAL Y

FISICO

causas:infraestructura /

vehículos

“PLANNING BLIGHT”


CAMBIOS EN LA ACCESIBILIDAD

ESPACIAL

Factores que influencian el diseño vialConsideraciones ambientales: impacto ambiental

VIA USO DEL SUELO VIACAMBIOS EN LA ACCESIBILIDAD

ESPACIAL

Representación Esquemática

INTRUSION VISUAL - SEPARACION

INTRUSION VISUAL - SEPARACION

RUIDO - POLUCION DEL AIRE - VIBRACIONES

RUIDO - POLUCION DEL AIRE - VIBRACIONES


Factores que influencian el diseño vialConsideraciones ambientales: mitigación

Mitigación: atenuación del impacto mediante acciones intramodales; intermodales; y planeamiento integral uso del suelo y transporte. Mitigación intramodal:

Tecnología vehículos y sistemas de control Operación

• utilización de la capacidad• modalidad de operación

Infraestructura • emplazamiento• protección

Normas

Mitigación intermodal: Partición modal de los viajes

Planeamiento integral uso del suelo y transporte: Zonificación Disminución de necesidades de transporte


Factores que influencian el diseño vialConsideraciones ambientales: trade-offs mitigación

Interacción entre distintos tipos de impactos Enfoque sistémico Evaluación integral

Ejemplos: seguridad vs. consumo consumo energético vs. ruido emisiones (velocidad, congestión) vs. seguridad, ruido consumo energético (aditivos) vs. Contaminación

LEY DE BUCHANAN

accesibilidad

costoambiente

Estudio analítico de los impactos: Unidad de medida Criterio de evaluación Correlación causa/efecto Estándar ambiental Capacidad ambiental


Factores que influencian el diseño vialConsideraciones ambientales: estudio analítico de

impactos

Unidad de Medida

Correlación entre el nivel del efecto y el impacto (molestia o daño que causa).

Se emplea la unidad de medida adoptada para cada efecto.

Unidad o indicador utilizado para cuantificar el fenómeno.

Indicador: Una clase, grupo o conjunto de fenómenos potencialmente observables que representa un definición conceptual con el propósito de

medir una variable.

Correlación entre la magnitud del tránsito y el nivel de efecto o impacto.

Se emplea el criterio de evaluación adoptado.Modelos de simulación. Permite predecir y evaluar .

Máximo nivel de impacto aceptable.

Se establece para cada tipo de impacto, en general mediante normas o recomendaciones.

Número máximo de vehículos que pueden circular por una vía en un lapso determinado, sin que se supere el estándar ambiental correspondiente a un

dado tipo de impacto.

Criterio de evaluación

Correlación causa /efecto

Estándar ambiental

Capacidad ambiental


Genera el mismo ruido que:

Genera el doble de ruido que:

Volumen

2000 veh/hora

200 veh/hora

Genera el doble de ruido que:

Velocidad media

110 km/hora

50 km/hora

Composición

1 camión a 90 km/h

28 autos a 90 km/h

Factores que influencian el diseño vialConsideraciones ambientales: ruido

CausasEstudios empíricos permiten correlacionar: características de la vía (ancho, pendiente) características del tránsito (volumen, composición, velocidad) distancia entre la fuente y el receptor.

Características del tránsito (ejemplos):



Características geométricas y de diseño:La intensidad sonora disminuye con el cuadrado de la distancia (si la fuente es puntual) o con la distancia (si la fuente es lineal).

Reduce el ruido a la mitad (10 dBA)

Vegetación



Efectos de deprimir la carretera



Efectos de elevar la carretera


Factores que influencian el diseño vialSeguridad vial: La matriz de Haddon

ANTES DEL CHOQUE

CHOQUE

DESPUES DEL CHOQUE

FACTORHUMANO VEHÍCULO AMBIENTAL

FASE

Diseño geométrico


Es la máxima velocidad a la cual un conductor de habilidad media manejando con razonable atención puede circular con entera seguridad.

Es la máxima velocidad segura que puede mantenerse sobre una sección específica de camino cuando las condiciones son tan favorables que las características de diseño de la carretera gobiernan (AASHTO '94).

Una velocidad seleccionada, usada para determinar las varias características de diseño geométrico de la plataforma. (AASHTO '01)

Rige el diseño de todos los elementos del camino: una vez seleccionada, todas las características pertinentes de la carretera deberían relacionarse a la velocidad directriz para obtener un diseño equilibrado.

Velocidad de diseñoVelocidad directriz (VD)


Velocidad de operación: es la más alta velocidad general a la cual un conductor puede viajar sobre una carretera dada bajo condiciones de tiempo favorables y bajo condiciones prevalecientes de tránsito, sin superar en ningún momento la velocidad segura según está determinada por la velocidad directriz sobre una base de sección-por-sección. (AASHTO '94)

La velocidad a la cual se observa que los conductores operan sus vehículos durante condiciones de flujo libre. (AASHTO '01)

Velocidad de marcha: es la velocidad de un vehículo sobre una sección de carretera; es la distancia recorrida dividida por el tiempo de marcha (el tiempo que el vehículo está en movimiento).

Velocidad de diseñoVelocidad de Operación y Velocidad de Marcha


Velocidad de diseñoVelocidad directriz (VD)

No debería suponerse una VD baja donde la topografía es tal que probablemente los conductores viajen a altas velocidades.

Los conductores no ajustan sus velocidades a la importancia de la carretera, sino a su percepción de las limitaciones físicas, y por consiguiente, el tránsito.

La VD seleccionada debería ajustarse a los deseos y hábitos de viaje de casi todos los conductores.


Cota

s (

m)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

1

2

3

4

56 7

8 9

10

1112 13 14

15

17

15

Progresivas (km)Progresivas (km)

Progresivas (km)Progresivas (km)

Trazado de un caminoConcepto General

Trazado: Definición - en planta y en elevación - de las coordenadas de la rasante del camino.

PLANIMETRÍA

ALTIMETRÍA (desarrollada)

EH = 1:5000EV = 1:100


Trazado de un caminoPlano Tipo


Trazado planimétricoPrincipios

Disponer la mayor cantidad posible de rectas. No disponer tramos rectos de más de 10 km de

longitud, interponiendo curvas amplias (mantenimiento de la atención del conductor).

Evitar trazados contiguos a vías férreas (accesibilidad + empalmes).

Atravesar cursos de agua en puntos estables del cauce y preferentemente en forma normal a los mismos.

Cruzar vías férreas preferentemente a distinto nivel o a nivel en forma normal (nunca inferior a los 60°).

Distancia de visibilidad ≥ distancia de detención en todo el camino.

Zonas de sobrepaso permitido a no más de 2 minutos de distancia a la Vd.


Trazado altimétricoCruces

Cruce de caminos a distinto nivel o p/debajo vía férrea: Altura Libre de Paso (ALP) = 4,80m Altura de la estructura (AE) = 1,40m H = 6,20m

Cruce de camino sobre vía férrea: Trocha ancha (1,676m) ALP = 5,20m H = 6,60m Trocha media (1,435m) ALP = 5,10m H = 6,50m Trocha angosta (1,000m) ALP = 4,40m H = 5,80m

Revancha de la estructura sobre cursos de agua: Curso permanente = 1,00m Alcantarillas = 0,40m

Altura de rasante sobre aguas libres: Aguas subterráneas = 1,80 m Zonas inundables = 1,00 m


Sección transversal de una obra vialPerfiles viales: calzadas indivisas


Sección transversal de una obra vialPerfiles viales: calzadas divididas

Deseable

Intermedio

Con restricciones

Secciones de plataforma para carreteras divididas

9 3 73 12

6 3 73 76 Cada pavimento inclinado en dos

sentidos

Cada pavimento inclinado en un sentido


Sección transversal de una obra vialPerfiles viales: Barreras centrales y laterales

Barreras Centrales Típicas Barreras Laterales Típicas


Intersecciones vialesTipos de intersección

Intersección:área donde dos o más caminos se unen o se cruzan

A NIVEL: No canalizadas Canalizadas Rotatorias

“T” (o en 3 direcciones) 4 direcciones Múltiples direcciones

A DISTINTO NIVEL: Niveles separados sin ramas Niveles separados con ramas

• Distribuidores / intercambiadores • Intersección de tres o más niveles


Intersecciones vialesZonas de conflicto

Las Zonas de Conflicto son una indicación de posibilidad de accidentes en las intersecciones

Tipos de Conflictos: Maniobras de Convergencia

Vehículos desde sentidos opuestosconvergen en un punto

Maniobras de DivergenciaVehículos que viajan desde giros delmismo sentido en sentidos diferentes

Maniobras de CruceVehículos desde sentidos opuestos chocan

Dependen de: Número de accesos Movimientos de giro Tipo de control de tránsito


Intersecciones vialesZonas de conflicto

Fuente: Traffic Safety Fundamentals Handbook, Mn DOT


Intersecciones vialesIntersecciones a nivel: simples no canalizadas

“T” simple

c/carril de adelantamiento

c/carril de giro

c/carril de giro y de adelantamiento


Intersecciones vialesIntersecciones a nivel: simples canalizadas

“T” canalizada con plataforma de giro

c/isleta divisoria y carril de adelantamiento

c/un par de plataformas de giro

c/isletas divisorias y plataformas de giro


Intersecciones vialesIntersecciones a nivel: elementos

Isletas divisorias

Carril de giro a la derecha

Carril de adelantamiento

Plataformas de giro


Intersecciones vialesIntersecciones a distinto nivel


Diseño geométricoDistancia de detención

Distancia de detención: es la distancia que recorre un conductor de habilidad media, circulando con la velocidad de diseño, desde que observa un obstáculo hasta que se detiene.

El tiempo de detención se divide en:

Tiempo de percepción y reacción (tP): es el tiempo que transcurre desde que se observa el obstáculo hasta que se acciona el freno.

Tiempo de frenado (tF): es el tiempo que transcurre desde que se accionan los frenos hasta que se detiene el vehículo.



0sencos

WfWa

g

WCondición de equilibrio estático

Distancia de frenado

cosxDF

[2]

[3]

Sustituyendo [3] en [1], resulta:

cos2

20

2

FD

vva

FUERZAS ACTUANTES (rampa)

Y luego sustituyendo en [2], y dividiendo por W cos:

ifg

vvDF

2

220

senW

cosW

W

ma

cosWN

cosfWfNF

a

vvxx

2

20

2

0

[1]



0sencos

WfWa

g

WCondición de equilibrio estático

Distancia de frenado

cosxDF

[2’]

[3]

Sustituyendo [3] en [1], resulta:

cos2

20

2

FD

vva

FUERZAS ACTUANTES (pendiente)

Y luego sustituyendo en [2’], y dividiendo por W cos:

ifg

vvDF

2

220

senW

cosW

W

ma

cosWN

cosfWfNF

a

vvxx

2

20

2

0

[1]



Distancia de frenado:

Donde:VD Velocidad de diseño [km/h]

fL Coeficiente de fricción longitudinal

i Pendiente (tan )

Distancia de percepción:

Donde:tP Tiempo de percepción [seg] = 2,5”

VD Velocidad de diseño [km/h]

Distancia de detención:

if

VD

l

DF

254

2 VD (km/h)

6080

100120140160

fl

0,350,320,290,270,260,25

if

VtVDDD

l

DPDFPD

2546,3

. 2

6,3

. DPP

VtD


Diseño geométricoDistancia de detención (AASTHO 01)

Distancia de frenado:

Donde:VD Velocidad de diseño [km/h]

a Desaceleración = 3,4m/s2

i Pendiente (tan )

Distancia de percepción:Donde:tP Tiempo de percepción [seg] = 2,5”

VD Velocidad de diseño [km/h]

Distancia de detención:

a

VD D

F

2039,0

DPP VtD ..278,0

i

a

VD D

F

81,9254

2

i

a

VtVD DPDD

81,9254

..278.02


Diseño geométricoDistancia de sobrepaso

Distancia de sobrepaso:Distancia que necesita un vehículo para sobrepasar a otro que marcha en igual sentido en el mismo carril sin peligro de interferir con un tercer vehículo que se hace visible al iniciar la maniobra y que circula en sentido contrario por el carril que se utiliza para el sobrepaso.


Diseño geométricoDistancia de sobrepaso

Ejemplo: VD = 120km/hDS = 840m

DS VD 7


Diseño geométricoDistancia de decisión

Distancia de visibilidad de decisión:Distancia requerida por un conductor para detectar información inesperada o peligro, reconocer el peligro o la amenaza, seleccionar una velocidad y una trayectoria adecuadas, e iniciar y completar segura y eficientemente la maniobra requerida.Ejemplo: VD = 120km/h A 305m Parada en camino rural B 505m Parada en camino urbano C 375m Cambio Vel./Tray./Dir. camino rural D 415m Cambio Vel./Tray./Dir. camino suburbano E 470m Cambio Vel./Tray./Dir. camino urbano


Diseño geométricoDistancias de detención, sobrepaso y decisión

Ejemplo para VD = 120km/h

Distancia de detención Distancia reacción: 84 m Distancia frenado horizontal: 202 m Distancia visibilidad de detención: 286 mc/pendiente 6% en bajada Distancia visibilidad de detención: 341 m

Distancia de visibilidad de decisión: A-Parada en camino rural 305 m B-Parada en camino urbano 505 m

Distancia de sobrepaso Vel. supuesta veh. adelantado 91km/h Vel. supuesta veh. que se adelanta 106km/h Distancia visibilidad de adelantamiento mínima 792 m


Diseño altimétricoCurvas verticales

Objeto: Vincular verticalmente dos rasantes - al menos una de ellas no horizontal - que forman por lo tanto un cierto ángulo entre sí.

Los tramos rectos - de distintas pendientes longitudinales - se empalman mediante una parábola contenida en el plano vertical.


Convexas

Cóncavas

Diseño altimétricoCurvas verticales: tipos


Diseño altimétricoCurvas verticales: longitud mínima

Los factores a considerar para el cálculo de la longitud mínima (L) de la curva vertical son:

SeguridadVisión de un obstáculo con anticipación suficiente para detener el vehículo.

ComodidadLimitación de la aceleración radial (0,3m/s2).

EstéticaRasante sin quiebres.


Según la DNV

H1 = 1,10 m (altura del ojo del automovilista)

H1’ = 0,65 m (altura del faro)

H2 = 0,20 m (altura del objeto)

Diseño altimétricoCurvas verticales: longitud mínima

Longitud Mínima (L) por seguridad: El conductor debe ver un obstáculo imprevisto con la debida anticipación, de modo que pueda detener su vehículo, circulando a la velocidad de diseño, antes de alcanzarlo.

Sentado en un automóvil, debe ver un objeto de altura H2 sobre el pavimento a una distancia mayor o igual a la distancia de detención.


Elementos de la Curva VerticalElementos de la Curva Vertical

L Longitud de curva verticalPC Principio de curvaFC Fin de curvai1 ,i2 pendientesPIV Punto de intersección verticalE Externa

PIV

PC

FC

i1

i2

Ecuación de la parábola:

Externa:

Lii

E

800

12

Diseño altimétricoCurvas verticales: elementos

xi

xL

iiy

1002001212



Curvas Convexas:

Δi=i1- i2 > 0

S < L

S > L

221

2

200 hh

SAL

221

2

200 hh

DL Di

A

hhSL

2

212002

i

D

hhDL

2

212002


Se adopta la longitud mayor de los 3 casos


Curvas Convexas:

Δi=i1- i2 > 0

Por seguridad:

Por comodidad:

Por estética:

iDL D ..0032,0 2

iVL D ..0025,0 2

DVL .7,0Nota: Δi en [%] / DD y L en [m] / VD en [km/h]

iDDL

0032,0

2

DD < L

DD > L


PC FC

L

L/2

Δi


Curvas Cóncavas:

Δi=i1- i2 < 0

S < L

S > L

tan200

2

Sh

SAL

A

ShSL

tan2002

tan200

2

D

Di

Dh

DL

i

DD

DhDL

tan200

2


PC FC

L

L/2

Δi

D

D

D

iDL

5,3130

.2


Curvas Cóncavas:

Δi=i1- i2 < 0

Por seguridad:

Por comodidad:

Por estética:

iVL D ..0025,0 2

DVL .7,0

i

DDL D

D

5,3130

2Se adopta la longitud mayor de los 3 casos

Nota: Δi en [%] / DD y L en [m] / VD en [km/h]

DD < L

DD > L


Diseño altimétricoSíntesis de los pasos

1. Cálculo diferencia de pendientes i = |i2–i1|

2. Cálculo de la Distancia de Detención (DD) en función de Vd.

3. Cálculo de la longitud de curva más crítica (más larga).

4. Cálculo de la externa.5. Replanteo.


Diseño planimétricoCurvas horizontales

Objeto:Vincular en planta dos alineamientos de rasantes que forman un cierto ángulo horizontal entre sí permitiendo desarrollar progresivamente las fuerzas centrífugas y desarrollar el peralte para compensarlas parcialmente.

Compuestas por una curva circular y dos curvas de transición (espirales) a la entrada y salida.


R

Vfp DT *127

2

Valores máximos peralte p=tg • 10% en zonas montañosas10% en zonas montañosas• 8% en zonas llanas8% en zonas llanas• 6% en áreas urbanas6% en áreas urbanas

VD en km/h

R en metrosfT = coeficiente de fricción transversal

fT = f (VD ) ≈ 0,13 (100 km/h).

Diseño planimétricoCurvas horizontales: peralte

Peralte: Inclinación de la calzada hacia el borde interno de la curva que sirve para atenuar o compensar parcialmente la acción de la fuerza centrífuga que tiende a producir el deslizamiento o vuelco del vehículo.


PI Punto intersección tangentes principalesTE Punto común de la tangente y la espiralEC Punto común de la espiral y la circularCE Punto común de la circular y la espiralET Punto común de la espiral y la tangente

c

ee R

L*2

360***2 c

cc RL

ec *2 ect LLL *2

Diseño planimétricoCurvas horizontales: elementos

Rc Radio curva circularLe Longitud de la curva espiralLc Longitud de la curva circular

entre EC y CETe Segmento de tangente principal

entre TE y PIE ExternaΔ Ángulo entre tangentes principalesΔc Ángulo tangentes en EC y CEΘe Ángulo tangentes extremas espiralK y P Coordenadas de Pc con respecto a TE


Diseño planimétricoCurvas horizontales

Radio mínimo de curva circular (Rc): Caminos rurales primarios : entre 250 y 350 m (excepcionalmente en zonas montañosas se pueden encontrar radios de 175 m) Colectoras : 107 m Caminos residenciales: 34 m

Curva de transición: Se diseña de tal manera que sea constante la variación de la aceleración centrífuga al pasar del tramo recto al curvo (evita el deslizamiento transversal o vuelco y la incomodidad de la variación brusca).

C

De R

VL

*28

3

Donde:

VD = velocidad de diseño (km/h)

Rc = radio de la curva circular (m)


Máxima pendiente de la rampa al peralte (%) = 40 / Vd, para una dada longitud de la curva de transición.

Diseño planimétricoCurvas horizontales: transición del peralte

Alrededor del eje del camino Alrededor del borde interno

Forma de llegar a la curva circular con el máximo peralte.


Diseño planimétricoSíntesis de los pasos

1. Cálculo del radio de la curva horizontal, para:1.1 Desgaste mínimo (fT=0)

1.2 Radio mínimo

2. Cálculo de la longitud espiral (Le)3. Verificación de la condición de pendiente

longitudinal máxima iL<iMAX=40/VD

4. Cálculo de los ángulos4.1 De las tangentes extremas de la curva espiral4.2 De las tangentes extremas de la curva circular

5. Cálculo de las longitudes (espiral, circular, total)6. Replanteo de la curva horizontal


Diseño planimétricoCurvas horizontales: replanteo

eC LX

KPRTe

2

tan

eTPITE PrPr

3/* eeC LY

12/* eeLP

2/eLK

Segmento de tangente principal entre TE y PI

RPREe

2

sec

Externa de la curva total

Progresivas

eLTEEC PrPr

eLETCE PrPr

tLTEET PrPr


Diseño planimétricoCurvas horizontales: verificación pendiente longitudinal

Giro alrededor del eje

DMAXL

eL V

iL

api

40.,

Giro alrededor del borde interno

Le

p.a

DMAXL

eL V

iL

fapi

40..2,

2.p.a

Le

f

En ambos casos, si con la Le calculada (s/ficha 72) no verifica, se debe adoptar una Le mayor, y recalcular e. También habrá que verificar que 2 e < .

1 roberto d. agosta – arturo papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) notas de clase...

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