REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA TERRITORIAL “JOSÉ FÉLIX RIBAS”PROGRAMA NACIONAL DE FORMACIÓN EN CONSTRUCCIÓN CIVIL

DISEÑO GEOMÉTRICO DE VÍAVisibilidad En Curvas Horizontales Y Curvas Verticales

P.N.F:

Construcción Civil.

Trayecto, Tramo, Sección:

III, II, A.

Unidad Curricular:

Diseño Vial.

Autora:

Padrón Cristina C.I:20.747.455

Barinas, Enero de 2015.

INTRODUCCIÓN

Una de las características más importantes que deberá ofrecer el

proyecto de una carretera al conductor de un vehículo es la habilidad de ver

hacia adelante, tal que le permita realizar una circulación segura y eficiente.

La distancia de visibilidad se define como la longitud continua de

carretera que es visible hacia adelante por el conductor de un vehículo que

circula por ella.

Esta distancia de visibilidad deberá ser de suficiente longitud, tal que

le permita a los conductores desarrollarla velocidad de diseño y a su vez

controlar la velocidad de operación de sus vehículos ante la realización de

ciertas maniobras en la carretera, como lo puede ser por la presencia

inesperada de un obstáculo sobre su carril de circulación, o el

adelantamiento de un vehículo lento en carreteras de dos carriles dos

sentidos, o la del cruce con una vía secundaria, o el encuentro de dos

vehículos que circulan por el mismo carril en sentidos opuestos en carreteras

terciarias de calzadas angostas.

VISIBILIDAD EN CURVAS HORIZONTALES

Uno de los elementos de alineación horizontal, es la distancia de

visibilidad a través del lado interior de las curvas.

Donde haya obstrucciones visuales (tales como muros, taludes de

corte, edificios, y barandas de defensa bajo ciertas condiciones) sobre el lado

interior de las curvas, un diseño para dar adecuada distancia de visibilidad

puede requerir ajustes en la sección transversal normal de la carretera, o

cambios en el alineamiento, si la obstrucción no puede removerse.

Debido a las muchas variables en el alineamiento y en las secciones

transversales, en número, tipo, y ubicación las posibilidades de

obstrucciones, usualmente son necesarios estudios específicos para cada

condición.

Usando la velocidad directriz y una seleccionada distancia de

visibilidad como control, el proyectista debería chequear la verdadera

condición y hacer los ajustes necesarios, adecuados para proveer adecuada

distancia de visibilidad.

Distancia De Visibilidad De Detención.

Para su uso en el diseño de una curva horizontal, la línea de visión es

una cuerda de la curva, y la aplicable distancia de visibilidad de detención, se

mide a lo largo de la línea central del carril interior alrededor de la curva.

Las Figuras 2 y 3 son gráficos de diseño que muestran las ordenadas

medias requeridas para zonas de visión despejada para satisfacer los

valores inferiores y superiores, respectivamente, de las distancias de

visibilidad requeridas para curvas de varios radios.

Estos gráficos de diseño utilizan los valores de la distancia de

visibilidad de detención de la Figura 1.

Figura 1. Tabla de distancia de visibilidad de detención (pavimentos húmedos).

Figura 2. Rango de valores superiores, relación entre el radio y el valor de la

ordenada media necesaria para proveer distancia de visibilidad de detención en las

curvas horizontales.

Figura 3. Rango de valores inferiores, relación entre el radio y el valor de la

ordenada media necesaria para proveer distancia de visibilidad de detención en las

curvas horizontales.

El solape de los rangos en las velocidades directrices de la Figura 1

impide el desarrollo de un solo gráfico. Sin embargo, el uso de dos gráficos

en combinación da el mismo resultado.

Es decir, un valor que supera el mínimo establecido en la Figura 2,

pero no el valor establecido en la Figura 3, dará aceptable distancia de

visibilidad de detención.

Como en el caso de las distancias de visibilidad de la Figura 1,

debería usarse un valor en o cerca del límite superior como un mínimo

siempre que las condiciones lo permitan debido a la creciente seguridad que

provee.

El valor en la proximidad del límite superior es una aplicación de la

geometría para varias dimensiones, como se indica en el croquis

diagramático y fórmulas de las figuras.

Estas fórmulas se aplican solo a curvas circulares más largas que la

distancia de visibilidad para la pertinente velocidad directriz. Para cualquier

velocidad directriz la relación de R a M es lineal.

Las relaciones de R, M y V en estos gráficos pueden verificarse

rápidamente.

Por ejemplo, con una velocidad directriz de 80 km/h y una curvatura

de 350 m de radio (grado de curvatura G=16.4°), se necesita una distancia

de visibilidad despejada con una ordenada media entre 5.3 m (valor menor) y

7.5 m (valor mayor) para distancia de visibilidad de detención.

Como otro ejemplo, para una condición de obstrucción visual con M =

6 m sobre una curva de 175 m de radio (G= 32.7°), distancia de visibilidad

resultante está aproximadamente en el valor mayor del rango para una

velocidad de 60 km/h.

Las restricciones a la visibilidad horizontal pueden ocurrir donde haya

un talud de corte sobre el lado interior de la curva.

Por los criterios de altura usados para distancia de visibilidad de

detención, 1.07m altura de los ojos del conductor y 0.15m altura del objeto,

puede usarse altura de 0.6m en el punto medio de la línea visual donde el

talud de corte usualmente obstruye la visión. Esto supone que hay poca o

ninguna curvatura vertical.

Para una carretera con calzada de 6.6m, banquinas de 1.8m, sección

de cuneta de 0.6m, y taludes de corte 2:1, la obstrucción visual está

alrededor de 5.5 m fuera de la línea central del carril interior.

Esto es suficiente para adecuar la distancia visual a 50 km/h cuando

las curvas son de alrededor de 80 m de radio o más suaves (G= 71.6° o

menos), y a 80 Km/h cuando las curvas son de unos 300 m de radio o más

suaves (G= 19.1° o menos).

Las curvas más fuertes que éstas requerirían taludes más suaves,

contrabanquinas, u otros ajustes.

En el otro extremo, las carreteras con dimensiones laterales normales

de más de 9 m proveen adecuadas distancias de visibilidad en las curvas

sobre todo el rango de velocidades directrices y curvas.

En algunos casos, los muros de contención, barreras de seguridad de

concreto armado en el cantero central, y otras características similares

construidas sobre el interior de las curvas pueden ser obstrucciones y debe

verificarse la adecuación de la distancia de visibilidad de detención.

Como ejemplo, una obstrucción de este tipo separada radialmente

1.2m desde el borde interior de la calzada tiene una ordenada media de

alrededor de 3m.

A 80 Km/h esto provee adecuada distancia de visibilidad cuando las

curvas son de unos 550m o más suaves (G= 10.4° o menos).

Si el ancho de la separación radial se aumenta a 3.3 m, una curva de

320 m de radio o más suave (G= 17.9° o menos), dará adecuada distancia

de visibilidad a la misma velocidad de 80 km/h.

Lo mismo sería cierto para edificios existentes u obstrucciones

similares sobre el interior de las curvas.

Cuando en puentes curvos no se dispusiera de la necesaria distancia

de visibilidad de detención debido a que barandados o barreras

longitudinales constituyen obstrucciones, deberían considerarse opciones por

razones de seguridad y economía.

La alternativa es: aumentar la separación radial a la obstrucción,

disminuir el grado de curvatura o reducir la VD.

Sin embargo, cualquier opción seleccionada no debería requerir que el

ancho de banquina sobre el interior de la curva supere los 3.6 m, dado que

existe el peligro potencial de que los conductores usen excesivamente el

ancho de banquina como un carril de adelantamiento o de viaje.

Como puede verse en las Figuras 2 y 3, el método presentado es solo

exacto cuando el vehículo y la obstrucción visual están ubicados entre los

límites de la curva horizontal simple.

Visibilidad De Adelantamiento.

La mínima distancia de visibilidad de adelantamiento para caminos o

calles de dos carriles es alrededor de cuatro veces más grande que la

mínima distancia de visibilidad de detención, a la misma velocidad.

Para conformarse a esas más grandes distancias de visibilidad, las

zonas visualmente despejadas sobre el interior de las curvas deben tener un

ancho grande en exceso respecto a las anteriores.

Las fórmulas indicadas en las figuras 2 y 3, son directamente

aplicables para la distancia de visibilidad de adelanto pero son de valor

práctico limitado excepto sobre largas curvas.

Para llevar a cabo la evaluación de la distancia de visibilidad en

planta, se tiene la Figura 4. En los planos deben aparecer todos los

elementos que puedan limitar la visibilidad, como por ejemplo

construcciones, vallas, vegetación, entre otros. Si la restricción obedece solo

al talud de corte entonces para el análisis de la visibilidad de frenado se

considera una línea paralela al borde de corona a 0.65 m y a 1.25 m para la

distancia de visibilidad de detención. Esta diferencia se debe a que para la

distancia de visibilidad de detención, la altura de los obstáculos puede ser

pequeña, hasta 0.15 metros, mientras que para la visibilidad de

adelantamiento la altura, que en este caso es de los vehículos en sentido

opuesto, la altura mínima es del orden de 1.15 m.

Figura 4. Análisis de visibilidad en planta.

A partir del borde de corona en la abscisa considerada, en este caso

K2+100, se traza una visual tangente a la paralela correspondiente, 0.65 o

1.25. Donde dicha visual corte el mismo borde, en este caso el derecho,

corresponde al punto límite para la distancia de visibilidad de parada, K2+168

aproximadamente y en el punto donde la misma visual corte el borde opuesto

se tiene el punto límite para la distancia de visibilidad de adelantamiento.

La AASHTO considera para este análisis líneas paralelas a 0.60 y 1.1

metros.

Los valores obtenidos, en este caso 68.0 y 100.0 metros, para

distancia de visibilidad de parada y adelantamiento, respectivamente, se

comparan con los requeridos para la visibilidad de diseño para determinar si

se están cumpliendo o no.

VISIBILIDAD EN CURVAS VERTICALES

Cuando se lleva a cabo el diseño de la rasante de una vía es

necesario asumir o determinar la longitud apropiada de cada una de las

curvas verticales que conforman dicha rasante. Esta longitud debe ser tal

que además de brindar comodidad y suministrar una agradable apariencia y

un adecuado drenaje, garantice la suficiente seguridad al menos en lo que

respecta a la distancia de visibilidad de parada. Se hace entonces necesario

determinar la longitud mínima de la curva vertical de modo que a lo largo de

esta y en sus proximidades se tenga siempre la distancia de visibilidad de

parada.

Las curvas verticales para efectuar el cambio gradual entre pendientes

rectas pueden ser cualquiera de los tipos convexo o cóncavo descritos en la

Figura 5.

Figura 5. Tipos de curvas verticales.

Para determina esta longitud se debe tener en cuenta si se trata de

una curva vertical cóncava o una curva vertical convexa ya que las

condiciones de visibilidad son diferentes. A su vez cada tipo de curva

presenta dos casos; el primero cuando tanto el vehículo como el obstáculo

se encuentran por fuera de la curva vertical y el segundo cuando ambos se

encuentran ubicados dentro de la curva vertical.

Curva vertical convexa.

Distancia de Visibilidad de parada > Longitud Vertical. Para este caso

se tiene la Figura 4. donde aparecen los siguientes elementos:

Figura 5. Visibilidad en curva vertical convexa con DVP>Lv.

Lv = Longitud curva vertical en metros

DVP = Distancia de visibilidad de parada requerida en metros

p = Pendiente inicial en porcentaje

q = Pendiente final en porcentaje

A = Diferencia algebraica de pendientes en porcentaje

H = Altura del ojo del conductor = 1.15 m

h = Altura del obstáculo = 0.15 m

Al igual que el análisis en curvas horizontales, el análisis en curvas

verticales, se realiza a partir de los planos de diseño. Para este análisis se

debe crear una plantilla transparente (ver figura 6.), con las siguientes

características y dimensiones en las escalas consideradas en los planos:

Figura 6. Plantilla a utilizar para el análisis de visibilidad en curvas verticales.

Esta plantilla se debe ubicar a partir del punto P sobre la rasante

diseñada. La línea superior debe ubicarse de forma tangencial a la rasante

de modo que el punto donde la línea a 0.15 m del borde superior corte la

rasante en segunda instancia corresponde a la distancia de visibilidad de

parada, mientras que el punto donde el borde inferior corte la rasante,

también en segunda instancia, corresponderá a la distancia de visibilidad de

adelantamiento. Por lo tanto la plantilla deberá tener una longitud mayor a la

distancia de visibilidad de adelantamiento para la velocidad de diseño

considerada. El manual de la AASHTO considera una altura de 1.30 metros

para la altura total, 0.23 la paralela inferior y 0.15 la superior. En la Figura 7

se puede observar cómo se realiza la evaluación descrita.

Figura 7. Análisis de visibilidad en alzada.

En la Figura 7, se lleva a cabo el análisis para la abscisa K2+040 y se

tienen que la abscisa límite para visibilidad de parada es la K2+170, lo que

significa una distancia de 130.0 metros, mientras que la abscisa K2+240 es

el punto límite para la visibilidad de adelantamiento, con una distancia de

200.0 m.

BIBLIOGRAFÍA

“Diseño Geométrico De Carreteras Y Calles, AASHTO-1994”, Tomo I,

Ing. Civil Francisco J. Sierra, Universidad de Buenos Aires, Facultad de

Ingeniería, Argentina, Traducción 1997-98.

“Planificación Y Diseño Geométrico Del Camino Que La Comunidad

Del Capulín Conduce A Las Comunidades Del Nispero, Belice Y Esmeralda

Del Municipio De Siquianalá, Escuintla” Juan Carlos Alexander Tacam

Menchú, Guatemala, Noviembre de 2006.