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DISEÑO GEOMETRICO DE CARRETERAS

M. Sc. JORGE LUIS ARGOTY BURBANO

PI INACCESIBLE CURVAS CIRCULARES COMPUESTAS

M. Sc. JORGE LUIS ARGOTY BURBANO

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PI INACCESIBLE

M AyB V CyD φyθ m

= punto de abscisa conocida puntos t que deben d b determinarse d t i y materializarse t i li = PI Inaccesible puntos elegidos arbitrariamente sobre los alineamientos de las tangentes geométricas. = ángulos leídos en el terreno = distancia medida entre los puntos C y D M. Sc. JORGE LUIS ARGOTY BURBANO

En el Δ (CVD): CD Δ

= m (medido) =θ+φ

m = sen (180º- (θ + φ)) CV =

CV sen θ

m sen θ sen (180(180 (φ + θ))

AC = T – CV = R tan Δ/2 -

=

DV =

DV sen φ

m sen φ sen (180-(φ (180 (φ + θ))

m sen θ sen (180 - (φ + θ)) M. Sc. JORGE LUIS ARGOTY BURBANO

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BD = T – DV = R tan Δ/2 -

m sen φ sen ( 180- (φ + θ))

n = MA medida después de materializar el punto

Abscisa = Abscisa PC = Abscisa M + n M. Sc. JORGE LUIS ARGOTY BURBANO

Ejemplo

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ENTRETANGENCIAS

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Se denomina entretangencia de dos curvas horizontales circulares consecutivas a la longitud del alineamiento recto entre el PT de la primera curva y el PC de la segunda. p g El valor mínimo que debe aplicarse a la entretangencia depende del sentido de las curvas

1. Entretangencias en curvas de distinto Sentido 2. Entretangencias en curvas del mismo Sentido

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Entretangencias en curvas de distinto Sentido En este caso la longitud mínima de las entretangencias debe cumplir una de las dos condiciones siguientes: 1. Peralte: Que satisfaga la suma de las longitudes de las transiciones de los peraltes de las curvas. Cuando esto no se cumpla, las transiciones se pueden adelantar hasta un tercio de su longitud en cada curva, con tal que en el PT de la primera curva y en el PC de la segunda se aplique siquiera el 60% del peralte l que le l corresponde. d Esto E para lograr l una sección ió horizontal en la tangente 2. Velocidad de diseño: La entretangencia mínima se obtiene como la distancia recorrida por el vehículo a la velocidad de diseño expresada en m/seg en 5 segundos de tiempo M. Sc. JORGE LUIS ARGOTY BURBANO

NOTA: Si se emplean curvas de transición puede prescindirse de tramos de entretangencias g rectos

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Entretangencias en curvas del mismo Sentido Este tipo de curvas requiere entretangencias con valores muy superiores a los de las entretangencias de las curvas de distinto sentido. Esto porque los conductores al pasar esperan que la siguiente sea de sentido contrario y al no ser así necesitan mayor tiempo para reaccionar Por lo anterior el criterio empleado para calcular la entretangencia mínima en curvas del mismo sentido es aplicar l distancia la di i recorrida id por ell vehículo hí l con velocidad l id d de d diseño di ñ expresada en m/seg en 15 segundos de tiempo, es decir 3 veces el tiempo requerido cuando las curvas son de distinto sentido

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NOTA: Otra Solución es intentar reemplazar las dos curvas por una sola

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Se denomina entretangencia de dos curvas horizontales circulares consecutivas a la longitud del alineamiento recto entre el PT de la primera curva y el PC de la segunda. p g El valor mínimo que debe aplicarse a la entretangencia depende del sentido de las curvas Velocidad (km/hr)

40

50

60

70

80

100

120

Curvas distinto sentido

90

90

90

100

120

140

170

Curvas mismo sentido

180

210

270

300

360

420

500

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CRITERIOS GENERALES PARA EL ALINEAMIENTO HORIZONTAL Adicionalmente a los parámetros numéricos de diseño determinados para el alineamiento horizontal, se debe estudiar un número de controles, los cuales no están sujetos a demostraciones empíricas o a fórmulas matemáticas, pero son muy importantes para lograr carreteras seguras y de flujo de tránsito suave y armonioso. Para evitar el diseño geométrico que presenta vías inseguras e incómodas, se deben usar los siguientes criterios generales:

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a. El alineamiento debe ser tan directo como sea posible, ser consistente a los contornos de topografía que siguen una línea de ceros, de acuerdo con la línea de p pendiente seleccionada. Una línea flexible que se acomode al contorno natural, es preferible a una rígida con largas tangentes. Los cortes en la construcción se deben reducir al mínimo posible, y las zonas de producción especialmente agrícola deben conservarse. Las cualidades estéticas de un alineamiento curvo son muy importantes, con el fin de proporcionar en el diseño tramos que permitan maniobras de adelantamiento en carreteras de dos carriles, diseñando curvas de radios amplios y/o tangentes moderadamente largas. M. Sc. JORGE LUIS ARGOTY BURBANO

b. En un proyecto geométrico con velocidad de diseño especificada, se debe procurar establecer curvas con velocidad específica, no muy superior a la velocidad de diseño. En general el ángulo de deflexión para cada curva, debe ser tan pequeño como sea posible, en la medida que las condiciones topográficas lo permitan, teniendo en cuenta, que las carreteras deben ser tan directas como sea posible.

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Deflexiones menores entre tangentes Para ángulos de deflexión entre dos tangentes menores o iguales a 6º, en el caso de que no puedan evitarse, se realizara la unión de las mismas mediante una curva circular, sin clotoides , de radio tal que cumpla con los criterios de la siguiente tabla Deflexiones menores entre tangentes Ángulo entre alineamientos

6º

5º

Radio mínimo

2000

2500

4º

3º

2º

3500 5500 9000

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c. Los alineamientos siempre deben ser consistentes, no se debe introducir una curva pronunciada después de una larga tangente, los cambios bruscos de sectores con curvas amplias a sectores con curvas pronunciadas debe evitarse. Cuando en situaciones críticas se empleen curvas de radio mínimo, en los sectores adyacentes, para tránsito en las dos direcciones, se deben diseñar curvas que crean una transición entre los dos sectores.

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d. Criterio de consistencia. En carreteras convencionales de velocidad de diseño hasta 90 km/h las velocidades específicas no deberán sobrepasar en 30 km/h la velocidad de diseño del tramo correspondiente. La velocidad de diseño de un tramo cualquiera, será la menor velocidad específica de dicho tramo. La variación de la velocidad específica entre dos curvas consecutivas no deberá ser mayor a 20 km/h, salvo que se disponga de entretangencias mayores a la mínima. En el caso de que existan tangentes mayores puede llegar a ser hasta 30 km/h. M. Sc. JORGE LUIS ARGOTY BURBANO

e. Se debe procurar que la longitud máxima de recta no sea superior a 15 veces la menor de las velocidades específicas de las curvas adyacentes. y L máxima de tangente (m) = 15 veces velocidad específica menor (km/h). f. En sectores críticos de curvas horizontales con arcos circulares y de transición de radio mínimo, la curva vertical deberá estar en lo posible contenida en el sector circular.

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g. El diseño de dos curvas horizontales del mismo sentido, con una tangente corta entre ellas debe evitarse; excepto en anillos viales. En un diseño de carretera rural normalmente p prevalece la condición de curvas sucesivas en diferente sentido, lo cual desarrolla un hábito especial en los conductores. El alineamiento con tangente larga entre dos curvas del mismo sentido tiene un aspecto agradable, especialmente cuando no se alcanza a percibir las dos curvas horizontales. h. Es necesario mediante sistemas de señalización horizontal y como medida de seguridad vial, separar la calzada de las bermas y los carriles entre sí de acuerdo con la dirección del tránsito. M. Sc. JORGE LUIS ARGOTY BURBANO

i. Para evitar inconsistencia o distorsión de una carretera, la cual origina inseguridad, el alineamiento horizontal debe ser cuidadosamente coordinado con el diseño vertical; los criterios para una buena coordinación se darán en la sección de coordinación de los alineamientos horizontal y vertical.

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Recomendaciones para el diseño en planta 1. Evitar tramos en planta con alineamientos rectos demasiado largos. Producen monotonía durante el día y en la noche aumentan el peligro de deslumbramiento, por las luces de los vehículos que avanzan en sentido opuesto. 2. Preferible reemplazar grandes alineamientos, superiores a 1,5 Km por curvas amplias de grandes radios, 2000 a 10000 m, que obliguen al conductor a modificar suavemente su dirección y mantener despierta p la atención. 3. Para vías de sentido único no tiene objeto utilizar radios superiores a 10000 m; pero en el caso de doble vía (en ambos sentidos), las condiciones de visibilidad pueden ampliarse a radios superiores. M. Sc. JORGE LUIS ARGOTY BURBANO

4. El uso de los valores límites, ejemplo del radio, las entretangencias, etc., debe reservarse para las situaciones críticas. Por esto es muy importante conocer normas vigentes tanto para valores límites como para valores convenientes. 5. Evitar las curvas fuertes en los extremos de las tangentes largas. 6. Evitar las curvas de sentido contrario a cortas distancias. Estas dificultan el manejo, y también presentan problemas para darles la sobre elevación necesaria. sobre-elevación necesaria 7. Procurar obtener un equilibrio entre la curva horizontal y la rasante del perfil.

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8. Como elemento de curvatura variable en el desarrollo se utilizará la clotoide, por razones de seguridad, comodidad y estética. 9. Por ningún motivo diseñar curvas reversas (revertidas). Estas curvas son las que se cruzan en sentidos opuestos y tienen un punto de tangencia común, siendo sus radios iguales o diferentes. 10. El radio para diseño debe ser mayor del radio mínimo obtenido en función de la velocidad de diseño, el coeficiente de fricción lateral y el peralte máximo. máximo 11. El uso de las curvas compuestas se debe reservar para casos particulares en los que las curvas convencionales de un solo centro no se puedan aplicar en forma satisfactoria. M. Sc. JORGE LUIS ARGOTY BURBANO

12. En el evento de diseñar curvas circulares compuestas de tres centros hacerlo preferencialmente con curvas simétricas, ya que estas se utilizan como curvas de transición. 13. Al diseñar las curvas hay que establecer el nuevo abscisado del eje siguiendo la trayectoria real de tangente curva tangente y así sucesivamente.

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CURVAS CIRCULARES COMPUESTAS DE DOS RADIOS

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Este tipo de curvas están formadas por una sucesión de curvas circulares de diferente radio. El número de curvas circulares simples que integran una curva compuesta puede ser de 2, 3, 4 o más. más Los puntos de unión de dos curvas, es decir, donde termina una e inicia otra se denomina PCC (Punto común de curvas). El punto donde se inicia la primera curva se denomina PC y aquel donde termina la última curva PT. Cada una de las curvas circulares simples que forma la compuesta conservan sus nomenclaturas con subíndices de acuerdo son su sucesión. Para la curva compuesta sus tangentes se denominan TE (tangente de entrada) y TS (tangente de salida) o también denominadas tangente larga o tangente corta M. Sc. JORGE LUIS ARGOTY BURBANO

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Los elementos geométricos que caracterizan cada curva circular simple se calculan en forma independiente en cada una de ellas utilizando las expresiones para curvas circulares simples, ya estudiadas. t di d Para la curva compuesta es necesario calcular la Tangente Larga TL y la tangente Corta TC

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CURVAS CIRCULARES COMPUESTAS DE TRES RADIOS

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CURVA CIRCULAR COMPUESTA CURVA CIRCULAR COMPUESTA DE R1> R2 > R3

CASO GENERAL

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CURVA CIRCULAR COMPUESTA DE R1> R2 > R3

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Una de Los casos de este tipo de curvas, es el formado por tres radios de longitudes diferentes tal que R1> R2 > R3 y de ángulos de deflexión principal Δ1, Δ2, Δ3 respectivamente, los puntos H y D son los puntos comunes a cada par de curvas circulares o sea, los dos PCC de la curva compuesta . Para el cálculo de la curva circular compuesta es necesario determinar la Tangente Larga TL y la Tangente Corta TC Δ =Δ1,+ Δ2 + Δ3

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CASO GENERAL

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CASO GENERAL Un caso más General , es aquel en el cual siempre el radio de la primera curva es R1, el de la segunda R2 y el de la tercera R3 cualquiera sean las longitudes En esta situación es más conveniente denominar las tangentes de la curva compuesta como tangente de entrada TE o del lado del PC y tangente de salida TS o del lado del PT

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CASO GENERAL Los valores de las tangentes simples T1, T2, T3 se calculan en cada curva como :

Dependiendo del Valor de las longitudes de los radios R1, R2, R3 se presentan las seis posibles configuraciones

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CASOS DE CURVAS CIRCULARES COMPUESTAS DE TRES RADIOS

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