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DISEÑO GEOMÉTRICO DE VIAS

ELVING OLIVER NOGUERA ANDRADE

CONTROLES DE DISEÑO GEOMÉTRICO A. VELOCIDAD DE PROYECTO B. VEHÍCULO DE DISEÑO C. DISTANCIAS DE VISIBILIDAD

A. VELOCIDAD

A. VELOCIDAD • La velocidad es la relación entre la distancia y el tiempo utilizado en recorrerla [V=x/t]. Se expresa en km/h • Velocidad de recorrido: El tiempo incluye las demoras operacionales. • Velocidad de marcha: Al tiempo se le descuentan las demoras de cualquier tipo. En la medida que la velocidad de recorrido se acerca a la de marcha, mejora la calidad del servicio ofrecido por la carretera. La velocidad de recorrido determina el tiempo de viaje y, por lo tanto los costos debidos a ello.

A. VELOCIDAD La velocidad de diseño es aquella que se toma como base para definir las características de los elementos geométricos de la vía (Según Jiménez, 2008). Es el parámetro básico para el diseño de los elementos geométricos de una vía. Para diseñar, se debe escoger una velocidad que satisfaga las demandas de servicio de los usuarios mediante un compromiso entre seguridad y economía.

A. VELOCIDAD • La velocidad de diseño se define como la máxima velocidad segura y cómoda que puede ser mantenida en un tramo determinado de una vía, cuando las condiciones son tan favorables, que las características geométricas de la vía predominan.(Según Cardenas, 2.005).

A. VELOCIDAD Velocidad de diseño, se establece para los tramos homogéneos y es la base La longitud mínima de un tramo de carretera con una velocidad de diseño dada debe ser de tres (3) kilómetros para velocidades entre veinte y cincuenta kilómetros por hora (20 y 50 km/h) y de cuatro (4) kilómetros para velocidades entre sesenta y ciento diez kilómetros por hora (60 y 110 km/h). 2) La diferencia de la velocidad de diseño entre tramos adyacentes no puede ser mayor a veinte kilómetros por hora (20 km/h).

ASIGNACION DE VELOCIDADES • La Velocidad de Diseño de un tramo homogéneo (VTR) está definida en función de la categoría de la carretera y el tipo de terreno. • La velocidad máxima más probable con que sería abordado cada elemento geométrico es justamente su Velocidad Específica y es con la que se debe diseñar ese elemento. El valor de la Velocidad Específica de un elemento geométrico depende esencialmente de los siguientes parámetros:

VELOCIDAD DE DISENO = VELOCIDAD TOPE…?

VELOCIDAD MAS PROBABLE = VELOCIDAD ESPECIFICA

ASIGNACIÓN DE VELOCIDADES • Lo ideal es que la Velocidad específica coincida con la velocidad del tramo homogéneo. • Para asignar la velocidad de cada elemento tengo en cuenta el tramo inmediatamente anterior. • Inicio haciéndolo en un sentido y luego realizo el análisis en otro sentido. • Posteriormente, lo aplico para los elementos verticales, como las curvas y las tangentes verticales. • (VCH ≤ VTR + 20).

ASIGNACIÓN DE VELOCIDADES • La Velocidad Específica de la entretangencia horizontal (VETH) debe ser igual a la mayor de las dos Velocidades Específicas de las curvas horizontales extremas. • Si la curva vertical coincide con una curva horizontal o entretangencia que tiene una Velocidad Específica dada (VCH), la Velocidad Específica de la curva vertical (VCV) debe ser igual a la Velocidad Específica de la curva horizontal o entretantencia, respectivamente.

ASIGNACIÓN DE VELOCIDADES • La pendiente máxima que se le puede asignar a una tangente vertical es la asociada a la velocidad específica de la entretangencia horizontal coincidente. En consecuencia, La Velocidad Específica de la tangente vertical (VTV) es igual a la Velocidad Específica de la entretangencia horizontal (VETH).

• (VCH ≤ VTR + 20).

EJERCICIO

ASIGNACION DE VELOCIDAD

Tipos de vehículos 1) Vehículos livianos con menos de cinco toneladas (5.0 T) de capacidad tales como automóviles, camionetas y camperos. 2) Vehículos pesados con más de cinco toneladas (5.0 T) de capacidad como buses y vehículos de transporte de carga.

Particularmente los vehículos livianos inciden en las velocidades máximas, en las distancias de visibilidad de parada y distancias de visibilidad de adelantamiento, mientras que los vehículos pesados (buses y vehículos de carga) lo hacen en la pendiente longitudinal y en la longitud crítica de pendiente.

Fuente: Manual de Diseno geometrico INVIAS 2008

MINISTERIO DE TRANSPORTE Resolución No. 4100 de Diciembre 28 de 2004

NTC 4788

Fuente: Manual de Diseno geometrico INVIAS 2008

Dimensiones y trayectorias de giro para Camión Categoría 3S2.

Distancia de percepción y reacción

Distancia de visibilidad de parada (DP) Es la distancia necesaria para que el conductor de un vehículo pueda detenerlo antes de llegar a un obstáculo que aparezca en su trayectoria al

circular a la velocidad específica del elemento (VCH, VETH, VCV o VTV) en el cual se quiere verificar esta distancia de visibilidad. La longitud requerida para detener el vehículo será la suma de dos

distancias: la distancia recorrida durante un tiempo de percepción y reacción y la distancia recorrida durante el frenado. La distancia recorrida durante el tiempo de percepción y reacción se mide desde el momento en que se hace visible el obstáculo hasta el instante en que se aplican los frenos. En esta distancia se supone que el vehículo circula con movimiento uniforme a la velocidad específica del elemento.

INVESTIGAR:

Distancia de visibilidad de adelantamiento Distancia de visibilidad de cruce (DC) Procedimiento para verificar el cumplimiento de las distancias de visibilidad Evaluación y presentación de la visibilidad en planta Evaluación de la visibilidad en perfil Velocidad específica de la entretangencia horizontal, Veth

Desplazamiento de un vehículo sobre una curva circular

Efecto de la inclinación transversal de la calzada sobre un vehículo circulando en curva

Velocidad, curvatura, peralte y fricción lateral

PERALTE

A la velocidad de equilibrio:

A velocidades diferentes a la de equilibrio:

fT = coeficiente de fricción transversal

RADIO MÍNIMO (Rmín) Es el límite para una velocidad específica VCH dada del vehículo, calculado a partir del peralte máximo emáx y del coeficiente de fricción transversal máximo fTmáx.

RC: Radio de la curva circular, en metros. VCH: Velocidad Específica para la que se diseña la curva, en km/h.

emax: Peralte maximo de la calzada en la curva. fTmax: Coeficiente de fricción transversal maxima

En Colombia para carreteras primarias y secundarias se establece como peralte máximo emáx el 8%, el cual permite no incomodar a aquellos vehículos que viajan a velocidades menores, especialmente a los vehículos con centro de gravedad muy alto y a los vehículos articulados (tracto–camión con remolque) los cuales pueden tener un potencial de volcamiento de su carga al circular por curvas con peraltes muy altos.

TRANSICIÓN DEL PERALTE 1) Rotando la calzada alrededor de su eje central. 2) Rotando la calzada alrededor de su borde interior. 3) Rotando la calzada alrededor de su borde exterior.

DESARROLLO DEL PERALTE

Lt = Longitud de transición. N = Longitud de aplanamiento. L = Longitud de la curva circular. e = Peralte necesario de la curva circular.

Calzada girada alrededor del eje

Calzada girada alrededor del borde interior

Calzada girada alrededor del borde exterior

DISPOSICIÓN DE LOS CARRILES QUE GIRAN RESPECTO A SU EJE DE ROTACIÓN

TRANSICIÓN DEL PERALTE

SECCIONES TRANSVERSALES Y PERFIL PARCIAL DE LA TRANSICIÓN DEL PERALTE

Lt: Longitud total de transición, en metros. L: Longitud del punto donde el peralte es cero al punto del peralte total en la curva circular, en metros. N: Aplanamiento, en metros. BN: Bombeo normal (vía pavimentada BN = 2%) ef: Peralte total, en porcentaje (%).

AJUSTE PARA VÍAS DE MÚLTIPLES CARRILES DE DOBLE SENTIDO SIN SEPARADOR

RAMPA DE PERALTE

Δs: Inclinación longitudinal de la rampa de peraltes, en porcentaje (%). L: Longitud de transición, L = Lt – N, en metros. ef: Peralte al finalizar el tramo de transición o peralte total, en porcentaje (%). ei: Peralte al iniciar el tramo de transición, en porcentaje (%). a: Distancia del eje de giro al borde exterior de la calzada, en metros.

Transición del peralte entre curvas de sentido contrario Datos: Además de la información dada en la figura, para una carretera terciaria, se tiene: Cota al eje en el PT1 = 500.000m Pendiente longitudinal del eje de la vía = +6% Velocidad específica de la curva 1 = VCH1 = 30 Km/h Velocidad específica de la curva 2 = VCH2 = 40 Km/h

Calcular: a) Las cotas en los puntos A, B y C. b) La cota del borde derecho en la abscisa K2+156.

PERALTADO EN CURVAS DE DIFERENTE SENTIDO

SOLUCION Peraltes: e1 , e2

e1=

e2=

Pendiente relativa de los bordes: m mmáx1=

mmáx2=

Longitudes de transición: Lt1 , Lt2 Lt1=

Lt2=

Peraltes al: PT1 y PC2 PT1=

PC2=

Longitudes de transición al: PT1 y PC2 Recta

PT1=

PC2=

Curva

PT1=

PC2=

a) Cotas en los puntos A, B y C

Cota del punto: A Cota de los puntos: B y C b) Cota borde derecho en la abscisa K2+156 Abscisa del: PC2 Abscisa del punto: D Cota del punto: E (k2+156)