1. Secciones transversales típicas de una vía

El diseño geométrico de la sección transversal, consiste en la descripción de los elementosde la carretera en un plano de corte vertical normal al alineamiento horizontal, el cualpermite definir la disposición y dimensiones de dichos elementos, en el puntocorrespondiente a cada sección y su relación con el terreno natural.

El elemento más importante de la sección transversal es la zona destinada a lasuperficie de rodadura o calzada, cuyas dimensiones deben permitir el nivel de servicio previsto en el proyecto, sin perjuicio de la importancia de los otros elementos de la seccióntransversal, tales como bermas, aceras, cunetas, taludes y elementos complementarios.

a) Calzada o superficie de rodadura

Parte de la carretera destinada a la circulación de vehículos compuesta por uno o máscarriles, no incluye la berma. La calzada se divide en carriles, los que están destinados a lacirculación de una fila de vehículos en un mismo sentido de tránsito.

El ancho de los carriles depende de las dimensiones de los mayores vehículos queutilizan la vía, y de otras consideraciones:

• Cuanto mayor sea la velocidad, mayor es la oscilación de la posición transversal del

vehículo dentro del carril, y por tanto el ancho de éste debe ser mayor. • Cuando el radio de curvatura es reducido, como en las vías de giro de las

intersecciones y en la mayoría de los ramales de enlaces, y aun en algunascarreteras, es necesario un ancho mayor que el normal en tangente.El mínimo ancho de carril, teniendo en cuenta la presencia de camiones es de 3,00m. con un estándar fuera de poblado de 3,50 ó 3,60 m. a continuación se mostraranlos anchos mínimos de una calzada tangente

b) Bermas

Franja longitudinal, paralela y adyacente a la calzada o superficie de rodadura de lacarretera, que sirve de confinamiento de la capa de rodadura y se utiliza como zona deseguridad para estacionamiento de vehículos en caso de emergencias.

Cualquiera sea la superficie de acabado de la berma, en general debe mantener elmismo nivel e inclinación (bombeo o peralte) de la superficie de rodadura o calzada, yacorde a la evaluación técnica y económica del proyecto, está constituida por materialessimilares a la capa de rodadura de la calzada.

Adicionalmente, las bermas mejoran las condiciones de funcionamiento del tráfico y suseguridad; por ello, las bermas desempeñan otras funciones en proporción a su ancho talescomo protección al pavimento y a sus capas inferiores, detenciones ocasionales, y comozona de seguridad para maniobras de emergencia.

La berma situada en la parte superior del peralte, tendrá en lo posible, una inclinación ensentido contrario al peralte igual a 4%, de modo que escurra hacia la cuneta. En los tramos en tangentes, las bermas tendrán una pendiente de 4% hacia el exterior de laplataforma. La diferencia algebraica entre las pendientes transversales de la berma superiory la calzada será siempre igual o menor a 7%. Esto significa que cuando la inclinación delperalte es igual a 7%, la sección transversal de la berma será horizontal y cuando el peraltesea mayor a 7% la berma superior quedará con una inclinación hacia la calzada, igual a ladel peralte menos 7%. A continuación se mostraran los anchos mínimos de las bermas.

c) Bombeo

En tramos en tangente o en curvas en contra peralte, las calzadas deben tener unainclinación transversal mínima denominada bombeo, con la finalidad de evacuar las aguassuperficiales. El bombeo depende del tipo de superficie de rodadura y de los niveles deprecipitación de la zona.

El bombeo puede darse de varias maneras, dependiendo del tipo de carretera y laconveniencia de evacuar adecuadamente las aguas, entre las que se indican:

• La denominada de dos aguas, cuya inclinación parte del centro de la calzada hacia

los bordes. • El bombeo de una sola agua, con uno de los bordes de la calzada por encima del

otro. Esta solución es una manera de resolver las pendientes transversales mínimas,

especialmente en tramos en tangente de poco desarrollo entre curvas del mismosentido.

d) Peralte

Inclinación transversal de la carretera en los tramos de curva, destinada a contrarrestar lafuerza centrífuga del vehículo.

- Valores del peralte (máximos y mínimos): Las curvas horizontales deben ser peraltadas;con excepción de los valores establecidos fijados en la siguiente imagen

Para calcular el peralte bajo el criterio de seguridad ante el deslizamiento según el DG2001, y DG 2013 se utilizará la siguiente fórmula:

Donde: P: Peralte máximo asociado a V V: Velocidad de diseño (km/h) R : Radio mínimo absoluto (m) F : Coeficiente de fricción lateral máximo asociado a V

Transición de bombeo a peralte

En el alineamiento horizontal, al pasar de una sección en tangente a otra en curva, se requiere cambiar la pendiente de la calzada, desde el bombeo hasta el peralte correspondiente a la curva; este cambio se hace gradualmente a lo largo de la longitud de laCurva de Transición. Cuando no exista Curva de Transición, se desarrolla una parte en la tangente y otra en la curva.

En curvas de corta longitud o escaso desarrollo, se deberá verificar que el peralte total requerido se mantenga en una longitud al menos igual a V/3,6, expresado en metros (m).Lp = (30 / 3.6); Lp = 8.333m.

La longitud mínima de transición para dar el peralte, puede calcularse de la misma manera que una espiral de transición y numéricamente sus valores son iguales. Para pasar del bombeo al peralte en carreteras de calzada única, existen tres procedimientos:

• El primero consiste en girar la sección sobre el eje de la calzada. • El segundo, en girar la sección sobre el borde interior de la calzada. • El tercero, en girar la sección sobre el borde exterior de la calzada.

El primer procedimiento es más conveniente, por requerir menor longitud de transición y porque los desniveles de los bordes son uniformes; los otros dos casos se emplean en casos especiales.

e) Derecho de vía

Faja de terreno de ancho variable dentro del cual se encuentra comprendida la carretera, sus obras complementarias, servicios, áreas previstas para futuras obras de ensanche o mejoramiento, y zonas de seguridad para el usuario. Su ancho se establece mediante resolución del titular de la autoridad competente respectiva

f) Separadores

Los separadores son por lo general fajas de terreno paralelas al eje de la carretera, paraseparar direcciones opuestas de tránsito (separador central) o para separar calzadas delmismo sentido del tránsito. El separador está comprendido entre las bermas o cunetasinteriores de ambas calzadas. En terreno plano u ondulado el ancho del separador suele serconstante, con lo que se mantiene paralelas las dos calzadas. En terreno accidentado, elancho del separador central es variable.

g) Taludes

El talud es la inclinación de diseño dada al terreno lateral de la carretera, tanto en zonas decorte como en terraplenes. Dicha inclinación es la tangente del ángulo formado por el planode la superficie del terreno y la línea teórica horizontal.

Los taludes para las secciones en corte, variarán de acuerdo a las característicasgeomecánicas del terreno; su altura, inclinación y otros detalles de diseño o tratamiento, sedeterminarán en función al estudio de mecánica de suelos o geológicos correspondientes,condiciones de drenaje superficial y subterráneo, según sea el caso, con la finalidad dedeterminar las condiciones de su estabilidad

Los taludes en zonas de relleno (terraplenes), variarán en función de las características delmaterial con el cual está formado. En la Tabla 1 se muestra taludes referenciales.

El cambio de un talud a otro debe realizarse mediante una transición la cual por lo generalse denomina alabeo. En las transiciones de cortes de más de 4,00 m de altura a terraplén, oviceversa, los taludes de uno y otro deberán tenderse, a partir de que la altura se reduzca a2,00 m, en tanto que la longitud de alabeo no debe ser menor a 10,00 m.

h) Cunetas

Son canales construidos lateralmente a lo largo de la carretera, con el propósito de conducirlos escurrimientos superficiales y sub-superficiales, procedentes de la plataforma vial,taludes y áreas adyacentes, a fin de proteger la estructura del pavimento

La sección transversal puede ser triangular, trapezoidal o rectangular; revestidas o sinrevestir; abiertas o cerradas, de acuerdo a los requerimientos del proyecto; en zonasurbanas o donde exista limitaciones de espacio, las cunetas cerradas pueden ser diseñadasformando parte de la berma. Las dimensiones de las cunetas se deducen a partir decálculos hidráulicos, teniendo en cuenta su pendiente longitudinal, intensidad deprecipitaciones pluviales, área de drenaje y naturaleza del terreno, entre otros. Loselementos constitutivos de una cuneta son su talud interior, su fondo y su talud exterior. Esteúltimo, por lo general coincide con el talud de corte.

Las pendientes longitudinales mínimas absolutas serán 0,2%, para cunetas revestidas y0,5% para cunetas sin revestir.

2. Secciones transversales típicas usadas en tramos montañosos, a media

ladera, llanos u ondulados

Según la topografía, predominara un tipo de sección transversal que será típica para estetramo. Así, hay carreteras cuya sección transversal va toda en corte y el tramo se diceentonces que es de trinchera. Otras veces, el tramo es de terraplén y la sección transversales de relleno.

Cuando se combinan transversalmente el corte y el relleno la sección es de media ladera, ysi esta toda en corte, con el borde exterior de la plataforma en el talud del terreno, lasección es en ladera.

Las características de estas secciones transversales pueden variar; la inclinación de lostaludes también es variable dependiendo del tipo de suelos, altura que los cortes o rellenoentre otros.

La sección en ladera se adapta muy bien a los tramos de carreteras que van por faldas demontanas. la sección en media ladera es muy conveniente en los tramos que van por faldastendidas de menor inclinación. La sección en terraplén se emplea mucho en terrenosplanos.

De acuerdo con el tipo de sección transversal predominante, se puede clasificar lacarretera, y ella indicara la condición topográfica de la región. Se puede decir entonces quehay carreteras en montaña, y en ellas predominara la sección de lo ladera; hay carreteras otramos en falda o media ladera, cuando la sección mas empleada es en media ladera y haytramos en llanos o en terrenos ondulados, con el consiguiente uso de secciones enterraplén o en trinchera.

a. Carretera típica en terreno plano

Permite obtener alineamientos, horizontal y vertical, de modo que los vehículos pesadoscirculen a una velocidad aproximadamente igual a la de los vehículos ligeros. Las distancias

de visibilidad que dependen tanto de las restricciones horizontales como las verticales, songeneralmente largas o puede obtenerse, sin dificultades constructivas o sin mayores costos.

Cuando se trata de una topografía muy plana el estudio de rutas se puede reducir demanera considerable. Es fácil determinar cuál es la mejor alternativa por lo cual los estudiosde línea de ceros y del trazado de la línea preliminar, no requieran ser realizados, siendoposible definir de forma directa en el terreno el trazado de la línea preliminar.

La localización directa es una metodología aún muy usada principalmente en terrenosplanos o en proyectos muy cortos donde no da lugar a estudio de rutas y es fácil orientar elproyecto en el terreno. Aunque la línea recta perece ser la mejor solución en terrenosplanos, las exigencias técnicas, de seguridad y estéticas desaprueban el uso de tangentes demasiado largas. Aún en terrenos planos los alineamientos curvilíneos y semicurvilíneosson los más apropiados, idea que está emparentada en la arquitectura paisajista. El diseñohorizontal está condicionado principalmente por la presencia de zonas muy bajas que entemporadas lluviosas se pueden inundar transformándose en lagunas o pantanos. Otrocontrol puede ser el de las construcciones existentes, cultivos, carreteras o líneas férreasexistentes, bosques, ciénagas.

b. Carretera típica de terreno ondulado

Su alineamiento horizontal y vertical ocasiona que los vehículos pesados reduzcan susvelocidades significativamente por debajo de las de los vehículos livianos, pero sinocasionar que aquellos operen a velocidades sostenidas en rampa por un intervalo detiempo largo. Se pueden obtener sin mucha dificultad un alineamiento horizontal contangentes relativamente largas y radios de curvatura amplios que permiten distancias devisibilidad apropiadas para la velocidad que se desarrolla. Las pendientes transversales sonmoderadas (del orden del 7 al 13%); los cauces son amplios y poco profundos. El terrenopresenta oscilaciones suaves y amplias pero ocasionalmente pendientes altas restringen losalineamientos horizontal y vertical.

En el terreno ondulado el diseño se orienta a buscar una compensación entre losvolúmenes de corte y terraplén. Esta compensación contribuye a que las magnitudes de loscortes y los llenos se mantengan en niveles razonables, con lo cual se incrementa suestabilidad. Al lograr esto se alcanza también una disminución en los costos del movimientoya que la magnitud de los cortes disminuye y parte de este material puede ser usado en laconstrucción de muchos terraplenes. Esta solución no solamente favorece la parteeconómica sino también la ambiental y de igual manera se requiere una menordisponibilidad de sitios para depositar el material de corte.

La compensación entre los volúmenes de corte y lleno es posible siempre y cuando lapendiente transversal permita la construcción de terraplenes. Se debe tener especialcuidado con las corrientes de agua y las vías existentes que sean atravesadas por elproyecto.

Lacompensación delmovimiento de tierra sepresenta también enel sentido transversalgenerando secciones mixtas, es decir con excavación y conterraplén

c. Carretera típica de terreno montañoso

El diseño geométrico en este tipo de terreno obliga a que los vehículos pesados circulen auna velocidad sostenida en rampa durante distancias considerables o a intervalosfrecuentes. Terreno montañoso es aquel en el cual los cambios de altura tanto longitudinalcomo transversal del terreno con respecto a la carretera son abruptos y donde se requierenfrecuentemente los banqueos y el corte de laderas para obtener unos alineamientoshorizontales y verticales aceptables. La pendiente transversal varía entre 13 y 40%,permitiendo eventualmente la construcción de terraplenes en algunos casos. En muchoscasos se busca obtener un diseño con sección en ladera que consiste en hacer coincidir elborde de la banca con el perfil transversal del terreno de modo que aunque predomine laexcavación esta no sea excesiva.

El alineamiento horizontal presenta restricciones para la visibilidad ya que es difícil obtenertangentes largas y radios de curvatura amplios. Es importante además evaluar lacomposición vehicular que pueda tener la vía ya que si el porcentaje de vehículos pesadoses alto el proyecto puede ser poco funcional ya que su nivel de servicio inicial es muy bajo.

El factor determinante en terrenos montañosos y escarpados y aún en los ondulados es elde la pendiente longitudinal. El reconocimiento de este tipo de terrenos es más complejoque en los terrenos planos y con un mayor número de puntos de control secundarioscreando la necesidad de apartarse de la dirección rectilínea entre los sitios que van acomunicarse.

d. Carretera típica de media ladera

Cuando la pendiente transversal de un tramo es menor que 1 1/2/1, la sección que mejor seadapta es la de media ladera ya que resulta más económica por ser la que obliga a menosacarreo longitudinal de tierra. En consecuencia, conocido el nivel de carretera interesaradeterminar la posición del eje de la vía de manera que para la sección tipo elegida, seestablezca un equilibrio transversal entre las áreas de la sección.

3. Curvas circulares

En su forma más simplificada, el alineamiento en planta de una carretera consiste en unaserie de tramos rectos (tangentes) conectados por curvas circulares. Las curvas circulares,son entonces, los arcos de círculo que forman la proyección horizontal de las curvasempleadas para unir dos tangentes consecutivas.

3.1. Clasificación y elementos de las curvas circulares

Curvas circulares simples: Cuando dos tangentesson unidas entre si por una sola curva circular, éstase denomina curva simple. Una curva simple puededoblar hacia la derecha o hacia la izquierda,recibiendo entonces ese calificativo adicional.

Curvas circulares compuestas: son aquellas queestán formadas por dos o más curvas simples delmismo sentido y de diferente radio, o de diferentesentido y cualquier radio, pero siempre con un puntode tangencia común entre dos consecutivas. Cuandoson el mismo sentido se llaman curvas consecutivasdirectas y cuando son de sentido contrario,compuestas inversas.

Una curva circular está compuesta de los siguientes elementos:

• Ángulo de deflexión [Δ]: El que se forma con la prolongación de uno de los alineamientos

rectos y el siguiente. Puede ser a la izquierda o a la derecha según si está medido ensentido anti-horario o a favor de las manecillas del reloj, respectivamente. Es igual al ángulocentral subtendido por el arco (Δ).

• Tangente [T]: Distancia desde el punto de intersección de las tangentes (PI), los

alineamientos rectos también se conocen con el nombre de tangentes, si se trata del tramorecto que queda entre dos curvas se le llama entretangencia- hasta cualquiera de los puntosde tangencia de la curva (PC o PT).

• Radio [R]: El de la circunferencia que describe

el arco de la curva.

• Cuerda larga [CL]: Línea recta que une al punto de tangencia donde comienza la curva (PC)

y al punto de tangencia donde termina (PT).

• Externa [E]: Distancia desde el PI al punto medio de la curva sobre el arco.

• Ordenada Media [M] (o flecha [F]): Distancia desde el punto medio de la curva hasta el

punto medio de la cuerda larga.

• Grado de curvatura [G]: Corresponde al ángulo central subtendido por un arco o una cuerda

unidad de determinada longitud, establecida como cuerda unidad (c) o arco unidad (s).

• Longitud de la curva [L]: Distancia desde el PC hasta el PT recorriendo el arco de la curva, o

bien, una poligonal abierta formada por una sucesión de cuerdas rectas de una longitud

relativamente corta. Ver más adelante para mayor información.

En las curvas circulares compuestas, además de los elementos acabados de señalar hay que

distinguir el punto de tangencia común; este punto se llama punto de curvatura compuesta

PCC.