1 - Planta

DISEÑO GEOMETRICO DE CAMINOS

ASPECTOS QUE INTERVIENEN EN LA DEFINICION GEOMETRICA DE UN CAMINO

FACTORES FUNCIONALES: Función que debe cumplir el camino Volumen y características ca racterísticas del transito inicial y futuro Velocidad de proyecto y vel. operación deseable Seguridad para el usuario y la comunidad circundante FACTORES FISICOS Relieve, hidrografía, geología y clima de la zona FACTORES DE COSTOS Inversión inicial o costo de construcción Costo de mantención a lo largo de la vida útil Costo de operación y tiempo de los usuarios

ASPECTOS QUE INTERVIENEN EN LA DEFINICION GEOMETRICA DE UN CAMINO

FACTORES FUNCIONALES: Función que debe cumplir el camino Volumen y características ca racterísticas del transito inicial y futuro Velocidad de proyecto y vel. operación deseable Seguridad para el usuario y la comunidad circundante FACTORES FISICOS Relieve, hidrografía, geología y clima de la zona FACTORES DE COSTOS Inversión inicial o costo de construcción Costo de mantención a lo largo de la vida útil Costo de operación y tiempo de los usuarios

FACTORES HUMANOS Y AMBIENTALES Idiosincrasia de usuarios y peatones. Uso de la tierra adyacente al eje vial Actividad de la zona de influencia y áreas colindantes. VALORES ESTÉT ESTÉTICOS ICOS Y ECOLÓGICOS Incorporación al paisaje y bellezas naturales.

Función de la carretera o camino ca mino Movilidad y accesibilidad Autopistas, Autorrutas y Carreteras Primarias Colectores, Locales y Desarrollo Tabla 3.103.201.A. Las velocidades de Proyecto Proyecto dependerán: Capítulo 3.103.2 Terreno Llano Terreno Ondulado Terreno Montañoso Clasificación Legal Legal de los Caminos DFL N° 850 de 1997, art.25 clasifica clasifica los caminos en: Caminos Nacionales y

Curvas circulares 



CD

CI 



Elementos de las curvas circulares



T  R * tg  / 2

 B  R * Sec   1 2

DC

  * R * 

200

Elementos de las curvas circulares Vértice (Vn): Punto de intersección de dos alineamientos consecutivos del trazado.

Angulo entre dos alineaciones (): medido a partir de la alineación de entrada, en el sentido de los punteros del reloj, hasta la alineación de salida (en gradianes). Angulo de deflexión (): entre ambas alineaciones, que se repite como ángulo del centro (g) Radio (R): del arco del circulo (m).

Tangentes (T): distancias iguales entre el vértice y los puntos de tangencia del arco del circulo con las alineaciones de entrada y salida (m). Bisectriz (S): distancia desde el vértice al punto medio, MC del arco de círculo (m).

Desarrollo (D): longitud del arco de circulo entre los puntos de tangencia PC y FC.

Ejercicio 1 : En un sector de camino, dos alineaciones se cortan formando un ángulo de 220 grados. Se proyecta una curva circular de R=250. Determine los elementos de la curva circular

T  39,60m B  3,12m Dc  78,54m

W R T B Dc

20 2 50 39,60 3,12 78,54

PERALTES

PERALTES

PERALTES

PERALTES

Depto. de Proyectos Viales Interurbanos División de Ingeniería Dirección de Vialidad

PERALTES Cuando un vehículo circula por una curva, es desviado radialmente hacia afuera por la fuerza centrifuga Fc = P * V²/(g*R) Dos fuerzas se oponen al desplazamiento lateral de los vehículos que circulan por las curvas. Estas son: la componente del peso del vehículo paralela a la calzada y el rozamiento lateral entre neumáticos y pavimento Pt = Fct

P*sen = Fc*cos

PERALTES


Fricción transversal Cuando Pt es distinto de Fct, es decir, para velocidades diferentes de las de equilibrio, la tendencia a deslizarse lentamente debe ser resistida, además de por la componente lateral del peso paralela a la calzada, por la fuerza de rozamiento El coeficiente de rozamiento ft, es la relación entre la componente lateral y la componente normal, de la resultante de las fuerzas que actúan sobre el vehículo en su trayectoria curva.

Fricción transversal Si Ft 

Ft 

Pt  Fct

Fc  cos  P  sen



Ft 

P  cos P  V 2 G  R  P

Ft 



P  sen





0, Luego:

Simplificando y reemplazando el valor de “Fc”, se tiene:

( De

V 2 3.6  9,8  R

Ft  p 

, entonces

P  cos

 tg 

2

V

 0, entonces sen

Como el ángulo 

Fc  sen  P  cos Fc  cos

Fct  Pt

y

2

la Figura se deduce que

tg   p

peralte

 p

, o bien

R 

127  R

V 2 127   Ft  p 

Finalmente, el valor límite del radio se obtiene al considerar el valor máximo del peralte y de la fricción transversal, por lo tanto:

Rmin



V



2





V p

2

TRAZADO EN PLANTA LA FRICCIÓN TRANSVERSAL MÁXIMA ANTES

VD (km/h) 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

AHORA

tmáx 0.16 0.16 0.16 0.15 0.15 0.14 0.13 0.13 0.12 0.11

V P Km/h 30 40 50 60 70 80 80 90 100 110 120

t máx 0.215 0.198 0.182 0.165 0.149 0.132 0.122 0.114 0.105 0.096 0.087

TRANSICION DE PERALTES

Para pasar de una sección con bombeo a otra con peralte, es necesario efectuar un cambio de la inclinación transversal de la calzada. En condiciones normales el giro se dará en torno al eje en planta de la calzada.

Proporción del peralte a desarrollar en recta = 70 %

TRANSICION DE PERALTES ARCOS CIRCULARES

Ejercicio

En un sector de camino de Vp=80 km/h se cortan dos alineamientos formando un ángulo de 215 g. Se proyecta una curva de R=350 cuyo PC= 2.238,71. a) Determine los Km de los puntos singulares de la transición de peraltes. b.- Determine la inclinación transversal que tendrá cada pista en los Km

W R

15 350

T B Dc

41,43 2,44 82,47 PC 2238,71 n a Δp Δ

L

Dc

FC 82,47 1 3,5 7 0,5 49

2204,41

2190,41

2.321,18

2.355,48 n a

1 3,5

Δp Δ

2 0,5

L

14 2.369,48

CONTRAPERALTE El contraperalte es la inclinación transversal de la calzada en sentido contrario al que normalmente le corresponde a la curva. El contraperalte se acepta para radios ≥3.500 m en Caminos y ≥7.500 en Carreteras

Se acepta el C.P.,en sectores singulares del trazado, tales como intersecciones Canalizadas, transiciones de dos calzadas a una calzada, o bien, donde se deba modificar el ancho de la Mediana para crear Pistas Auxiliares. 2 | V Rm



p

127(tmáx / 2)  b

DEFINICIONES VELOCIDAD DE PROYECTO (Vp). Permite

definir las características geométricas mínimas de los elementos del trazado bajo condiciones de seguridad y comodidad. Se usará

para efectos del Sistema de Clasificación Funcional para Diseño.

VELOCIDAD ESPECÍFICA (Ve). Es

la máxima velocidad a la cual se puede circular por un elemento del trazado, considerado individualmente, en condiciones de seguridad y comodidad. La

velocidad específica se aplica fundamentalmente a los elementos curvos de la planta, pero participa también en la definición del alzado.(tmáx) Es diferente

a VD.

Ve

Vp.

VELOCIDAD DE OPERACIÓN (Vop). La Velocidad de Operación es la velocidad media de desplazamiento que pueden lograr los usuarios en un tramo de un camino sometido a las condiciones prevalecientes del tránsito.

DEFINICIONES

VELOCIDAD PERCENTIL 85 (V85%).

Es aquella velocidad no superada por el 85% de los usuarios en un tramo de características homogéneas.

VELOCIDAD ASTERISCO (V*). Es la velocidad utilizada para el cálculo de distancia de visibilidad de parada. Vp V* V85%.

¿PORQUÉ LA VELOCIDAD PERCENTIL 85 (V85%)?

Predicción CRITERIOS DE PREDICCIÓN DE LA V 85% EN FUNCIÓN DE “Vp” y “Lr” para “Vp” entre 40 Y 120 km/h Situaciones Posibles

V85% Determinada por:

a)

Lr (m) > 400

Longitud de la Recta

Lr (m) ≤ 400

Las características de la configuración precedente y la relación de los radios de las curvas de entrada y salida

b)

Fuente: Volumen 3 Nuevo Manual de Carreteras.

V85% AL FINAL DE UNA RECTA SEGÚN LONGITUD Y VELOCIDAD DE PROYECTO V Proyecto (Km/h)

40

50

60

70

80

90

100

120

400 m ≤ Lr 600m

50

60

70

80

90

100

110

125

Lr > 600m

60

70

80

90

100

110

115

130


DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA Distancia de parada: es la distancia total recorrida por un vehículo obligado a detenerse tan rápidamente como le sea posible, medida desde el momento de aparecer el objeto que motiva la detención. Distancia de parada es igual a la distancia recorrida durante los tiempos de percepción y reacción mas la distancia recorrida durante el tiempo de frenado.

a.- Tiempo de percepción

Tiempo de Reacción:

b.- Distancia recorrida por el vehículo luego de aplicados los frenos y hasta el momento en que se detiene totalmente.


DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA Distancia de parada : es la distancia total recorrida por un vehículo obligado a detenerse tan rápidamente como le sea posible, medida desde el momento de aparecer el objeto que motiva la detención. Distancia de parada es igual a la distancia recorrida durante los tiempos de percepción y reacción mas la distancia recorrida durante el tiempo de frenado.

a.- Tiempo de percepción

Tiempo de Reacción :

b.- Distancia recorrida por el vehículo luego de aplicados los frenos y hasta el momento en que se

VELOCIDAD V* CONSIDERADA PARA VISIBILIDAD DE PARADA Velocidades V* Adoptadas

a) Alineaciones Rectas que incluyen una Curva Vertical Convexa. que limita la visibilidad, y curvas Horizontales precedidas por una recta, con o sin Curva Vertical Convexa:

400m Lr 600m

V* = Vp + 5km/h

Lr 600m

V* = Vp + l0km/h

b) Curvas Horizontales precedidas por una recta cuya longitud no supera los 400m, pudiendo existir o no una curva Vertical Convexa.

R

1.15 Rm

V* = Vp km/h

1.15 Rm R 1.30 Rm R 1.30 Rm

V* = Vp + 5 km/h

V* = Vp + 10 km/h

SITUACIONES EN QUE INTERVIENE V* EN EL DISEÑO

1. Curva Vertical convexa.(K V) 2. Para verificar Dp en CHDER 3. No se emplearán las V* para el diseño de Curvas Verticales Cóncavas 4. No se emplearan las V* para la Verificación de las Distancias de Adelantamiento


DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA En todo punto de una Carretera o Camino, cualquiera sea su categoría, un conductor que se desplace a la velocidad de proyecto, por el centro de su pista de tránsito, debe disponer al menos de la visibilidad de parada sobre un obstáculo inmóvil, situado en el centro de dicha pista.

DP V tp

: : :

Distancia de parada (m) Velocidad de diseño.(1981) y V*(2002) Tiempo de percepción + reacción (seg.)

r i

: :

Coeficiente de roce rodante con pavimento húmedo. Pendiente longitudinal (en por uno).

TABLA COMPARATIVA DE DISTANCIAS DE VISIBILIDAD DE PARADA SEGÚN VERSIÓN DE 2002

SEGÚN VERSIÓN DE 1981 VD

tp

r

dtp

d f

V*

tp

r

dtp

d f

30

2.0

0.380

16.50

9.30

30

2

0.420

16.7

8.4

40

2.0

0.380

22.00

16.6

40

2

0.415

22.2

15.2

50

2.0

0.365

27.50

27.0

50

2

24.0

2.0

0.350

33.00

40.5

60

0.410 27.8 Δd = 5.2 m 2 0.400 33.3

60

35.5

70

2.0

0.340

38.50

56.7

70

2

0.380

38.9

50.8

80

2.0

0.335

44.00

75.2

80

2

0.360

44.4

70.0

90

2.0

0.330

49.50

96.6

90

2

0.340

50.0

93.9

100

1.8

0.320

50.00 123.0

100

2

0.330

55.5

119.4

110

1.8

0.310

55.00 153.7

110

2

0.320

61.1

149.0

120

1.8

0.300

60.00 189.0

120

2

0.310

66.6

183.0

130

2

0.295

72.2

225.7

Ejercicio Determine la distancia de parada para una velocidad especifica de 80 km/h, si la rasante es horizontal y la fricción longitudinal es de 0,36.

VISIBILIDAD CUANDO Dc>Dp

a max. = Dp²/(8*R)

a máx = R (1-cos(100*Dv/(pi*R)))

a max. = Dc (2 Dp – Dc)/(8*R)

a max. = Dc (2 Dp – Dc)/(8*R)

Ejercicio

Determine el despeje máximo para una curva de R=300, ángulo en el vértice de 230 g y velocidad de proyecto de 80 km/h.


SOBREANCHOS El sobreancho requerido equivale al aumento del espacio ocupado transversalmente por los vehículos al describir las curvas mas las huelgas teóricas adoptadas, (valores medios) El sobreancho no podrá darse a costa de una disminución del ancho de la berma a el SAP correspondiente a la Categoría de la ruta.

Como mínimo se considerarán ensanches para dos vehículos tipo con Lo = 9,5 m según se define en tabla especifica de sobreanchos.

CÁLCULO DEL SOBREANCHO

S : Sobreancho R : Radio de la Curva L : Largo del Vehículo

De la Figura se desprende:

SOBREANCHOS Las huelgas teóricas consideradas para los vehículos comerciales de 2,6 m de ancho, en recta y curva, según el ancho de una calzada de dos pistas, son: Calzada de 7,0 m En recta h1 0,5 m h2 0,4 m h2 ext. 0,4 m

En curva ensanchada 0,6 m 0,4 m 0,0 m

Calzada de 6,0 m En recta 0,3 m 0,1 m 0,1 m

En curva ensanchada 0,45 m 0,05 m 0,0 m

Siendo:

- h1 = Huelga entre cada vehículo y el eje demarcado - h2 = Huelga entre la cara exterior de los neumáticos de un vehículo y el borde exterior de la pista por la que circula (en Recta) o de la ultima rueda de un vehículo simple o articulado y el borde interior de la calzadas en curvas.

La elección del vehículo tipo se considera aquel que tenga un flujo igual o mayor a 15 veh Tipo i/día en ambas direcciones. Se considera el flujo del vehiculo (i) mas aquellos de mayor tamaño que no superaban el límite.

SOBREANCHOS ENSANCHE DE LA CALZADA E (m) (Permite el cruce de 2 vehículos del mismo tipo manteniendo huelgas h1 y h2) TIPO DE VEHÍCULO (Lt en m)

Parámetro De calculo (m)

E (m)

e.int (m)

e. ext. (m)

Radios Límite (m)

Calzada en Recta 7,0 m (n=2) 0,5 m≤ E≤ 3,0 m; E= e.int + e.ext. h1=0,6 m; h2=0,4 m L0=9,5

(Lo²/R) - 0,2

0,65E

0,35E

30≤ R≤ 130

Bus de Turismo Lt=13,2 Bus de Turismo Lt=14,0

Lo=10,5 Lo=10,6

(Lo²/R) - 0,2

0,65E

0,35E

35≤ R≤ 160

Semi trailer Lt=16,4

L1= 5,6 L2=10

(L1²+L2²)/R – 0,20

0,70 E

0,30 E

45≤ R ≤ 190


L1=5,6 L2=12,2

(L1²+L2²)/R – 0,20

0,70 E

0,30 E

60≤ R≤ 260


L1=5,6 L2=15,5

(L1²+L2²)/R – 0,20

0,70 E

0,30 E

85≤ R≤ 380

Camión Unid. Simple Lt=11,0 Bus Corriente Lt=12,0

Ejercicio

En un sector de camino bidireccional se tiene la siguiente información: una curva a la derecha de R=80 cuyo FC=3425,30. Determine el ancho

TRAZADO EN PLANTA Caminos Vp 30 a 80 km/h

t máx 0.265 V/602.4

Carreteras Vp 80 a 120 km/h

0.193 V/1134

TRAZADO EN PLANTA Radio Peralte Velocidad Especifica Coeficiente de Fricción Transversal

Para Caminos con Ve ≤ 80 km/h

Para Carreteras con Ve ≥ 80 km/h

ercicio:

Determine la Ve para una curva de radio de 200 m.

CURVAS DE TRANSICION



Proporcionar un crecimiento gradual de la aceleración centrífuga, que evite las molestias que significaría para los pasajeros su aparición brusca.



Posibilitar un desarrollo gradual del peralte, aumentando la inclinación transversal de la calzada a medida que disminuye el radio, hasta llegar exactamente al valor necesario del peralte en el punto de comienzo de la curva circular.



Posibilitar un desarrollo gradual del peralte, aumentando la inclinación transversal de la calzada a medida que disminuye el radio, hasta llegar exactamente al valor necesario del peralte en el punto de comienzo de la curva circular.




La Clotoide como curva de enlace El crecimiento lineal de su curvatura permite una marcha uniforme y cómoda para el usuario. La flexibilidad de la clotoide permite acomodarse al terreno sin romper la continuidad. Las múltiples combinaciones de desarrollo versus curvatura facilitan la adaptación del trazado a las características del terreno. Ecuación Paramétrica.

LA CLOTOIDE COMO CURVA DE TRANSICIÓN

FORMULAS arrollando en serie cos  y sen  y aplicando las integrales resnel, entre los limites que se indica, se tiene:



X  L * 1  

2

/ 10





4

/ 216

3





6

/ 9360

5

Y  L *  / 3   / 42   / 1320 tg 

Angulo de desviación Retranqueo R,



 R  Y  R *

 .......... Y

X

1  cos 

Se tiene que: t = * l²/L²

Longitud total = Lk + Dc + Lk

 .......... .......... ....

o sea

.

Longitud total (Lt) = 2R  + R * +2R  Tangente total:

 Tt  Xo   R   R  * tg

Absisa del centro del circulo: Tangente corta:



2

Xo  X  R * sen

Tc  Y sen Tc  Y

sen

Tangente larga:

TL  X  Y * cot g 

Bisectriz exterior:

Bk   R   R * sec / 2  R

Lt  R * 4   

Caso 1

Calcule los elementos que permitan proyectar la Clotoide de R=80 m en 2 alineamiento rectos que se intersectan en una ángulo alfa de 226g

Pasos 1 Se deduce de lo anterior que el valor de W es 26 g 2 El parámentro A a utilizar es de 37 (dado) 3 Para proyectar la clotoide debo calcular la distancia O1-V 4 Si mido la distancia O1V desde el vértice V puedo ubicar el inicio de la clotoide de entrada O1 5 Si la clotoide es simetrica tambien puedo ubicar el O2 6 Si calulo la Xp e Yp encuentro el fin de la clotoide P ó P` para ambos alineamientos 7 P y P` tambien corresponde al principio y fin de curva circular respectivamente 8 Si calculo el valor de la bisectriz puedo ubicar el punto medio de la curva circular. 9 Con lo anterior puedo ubicar las coordenadas de O1, O2, P, P` y Pm de la curva circular

W Caso 1

g

26

Otros casos Caso 2 26,1264 Caso 3 6,926916

W

rad

A

R

L

37

80

17,11

162 135,76

383 407,2935

68,52 45,25

ζ

rad

Xp

Yp

0,10695313

17,093

0,610

0,15245696

16,5987759

8,539946878

25,152

0,08945456 0,05555187

68,467 45,238

2,042 0,838

0,51065534 0,20946222

79,818376 22,1916367

34,21542133 22,61428118

114,070 44,815

ΔR

AV

AB

OV1

Ejercicio Calcule los elementos de una curva circular con enlace clotoidal simétrico con los siguientes datos: Angulo en el vértice 230,18; Radio=200 y Parámetro=120; X=71,77 e Y= 4,31

Resultados: L= 72,00; Delta R= 1,08; Xo= 35,96; TL=48,08; Tc=24,07; Tau= 11,4592; Tt= 84,53 y Dc=22,81

Elección del Parámetro para un Arco de Enlace.



Elección del Parámetro para un Arco de Enlace. R/3 ≤ A ≤ R

Asegura la adecuada percepción de la existencia de la curva de enlace. Asegura la adecuada percepción de la existencia de la curva circular. La longitud de la clotoide debe ser suficiente para desarrollar el peralte ocupando los valores máximos de la PRB. Si Rm R < 1,2 Rm, resulta conveniente emplear los valores de Jmáx. Si R 1,2 Rm, se emplearan los valores de J Normal Si R ≥ 1,2Rm el retranqueo ∆R ≥ 0,5 m. (Condición adicional a 1)

La longitud de la clotoide debe ser suficiente para que el incremento de la aceleración transversal no compensada por el peralte, pueda distribuirse a una tasa uniforme J (m/s3).

TASA MÁXIMA DE DISTRIBUCIÓN DE LA ACELERACIÓN TRANSVERSAL

Ve Vp(Km/h)

40-60

70

Jmáx (m/s3)

1.5

1.4


80

90 100

120

1.0/0.9 0.9 0,8

0,4

La longitud de la clotoide debe ser suficiente para que el incremento de la aceleración transversal no compensada por el peralte, pueda distribuirse a una tasa uniforme J (m/s3). TASA MÁXIMA DE DISTRIBUCIÓN DE LA ACELERACIÓN TRANSVERSAL

Ve Vp(Km/h)

40-60

70

Jmáx (m/s3)

1.5

1.4

80

90 100

120

1.0/0.9 0.9 0,8

0,4


TASA NORMAL DE DISTRIBUCIÓN DE LA ACELERACIÓN TRANSVERSAL

Ve(km/h)

Ve 80

Ve 80

J Normal (m/s3)

0,5

0,4


RETRANQUEO

∆R 0,5 m Multiplicando por 2

Multiplicando por R 2

Despejando “R”

pero

Despejando A, finalmente se tiene:

luego

PERALTES

PERALTES

PERALTES

llo del peralte puede darse de forma tal que el valor alcanzado sea exactamente o por el radio de curvatura en el punto considerado, obteniéndose el valor

La longitud de la transición del peralte será igual a : LT = lo +Lk lo = desarrollo en la recta para pasar de – b a 0% Lk = Desarrollo de la clotoide.

Para calzadas de doble bombeo o de pendiente transversal única de sentido opuesto al giro del peralte, la longitud de “lo” vale: lo = n * a * b/

Para evitar problemas de drenaje a partir del comienzo de la curva de enlace se desarrollará el giro desde 0 % a b%, manteniendo la pendiente de borde utilizada en el tramo en recta

El saldo de peralte por desarrollar se dará entonces en la longitud Lk – lo, resultando una PRB delta ce igual a: ce = n * a * (p – b)/(Lk – lo) Para velocidades altas que implican parámetros grandes, por lo general ce será < a normal y para clotoides de parámetro mínimo con un constante en toda la transición, este deberá ser similar aunque menor o igual que máx..

Ejercicio: Se tiene una curva a la derecha de R=300 con enlace clotoidal simétrico de A=150. El bombeo es de 2%, la PRBn = 0,5% y el Dm del Pke=2.345,15. Determine los puntos singulares de la transición de peraltes y el Delta Ce.

TRANSICION DE PERALTES

TRANSICION DE PERALTES EN CLOTOIDES

Ejercicio cule los elementos de una curva circular con enlace clotoidal simétrico on los siguientes datos: Angulo en el vértice 230,18; Radio=200 y Parámetro=120; X=71,77 e Y= 4,31

el Km del Pke es 3.428,86, el bombeo es doble de 2%, la Vp= 60 KM/H, termine la inclinación transversal que tendrá cada pista en los Km.3420,

1 - Planta

Recommend Documents