1 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) NOTAS DE CLASE Infraestructura del Transporte Terrestre Diseño Geométrico.

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1 1 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) NOTAS DE CLASE Infraestructura del Transporte Terrestre Diseño Geométrico Ing. Roberto D. Agosta robertoagosta@alum.calberkeley.org Ing. Arturo Papazian apapazian@fi.uba.ar

2 2 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Contenido l Conceptos básicos. l Factores que influencian en diseño vial. l Criterios generales de diseño. l Perfil transversal l Trazado altimétrico: curvas verticales. l Trazado planimétrico: curvas horizontales/peraltes. l Desagües y drenajes. l Movimiento de suelos.

3 3 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Definiciones El diseño geométrico de la carretera se refiere a los cálculos y análisis hechos por los ingenieros del transporte para ajustar la carretera a la topografía del lugar, satisfaciendo estándares de seguridad, de servicio y de funcionamiento. Generalmente, tiene los siguientes objetivos: 1.Determinar la traza de la carretera propuesta. 2.Incorporar características físicas al alineamiento del camino para asegurar que los conductores tienen suficiente visión del camino (y de los obstáculos) hacia adelante de modo que puedan ajustar su velocidad de viaje para mantener seguridad y calidad de conducción. 3.Proporcionar una base para evaluar y planificar la construcción de la sección transversal de la carretera propuesta. Fuente: The Handbook of Highway Engineering. CRC Press, 2006

4 4 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Definiciones Diseño geométrico: se refiere al dimensionamiento de los elementos físicos de la infraestructura, diferenciándose de otros aspectos del diseño, como el estructural. Comprende 5 aspectos básicos:  sección transversal del camino;  curvas horizontales (planimetría);  curvas verticales (altimetría);  peraltes; y  desagües y drenajes. Trazado: Definición - en planta y en elevación - de las coordenadas de la rasante del camino. Rasante: Línea de eje del camino a la altura de la calzada.

5 5 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Diseño Geométrico de Carreteras y Calles, AASHTO-1994. Traducción Autorizada EGIC-1997 l TOMO I - Elementos I. Funciones de las carreteras II. Controles y criterios de diseño III. Elementos de diseño IV. Elementos de la sección transversal l TOMO II - Carreteras, calles y autopistas V. Caminos y calles locales VI. Caminos y calles colectores VII. Caminos y calles arteriales rurales y urbanos VIII. Autopistas l TOMO III - Intersecciones y distribuidores IX. Intersecciones a nivel X. Separaciones de nivel y distribuidores A Policy on Geometric Design of Highways and Streets American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) THE 2001 GREEN BOOK Bibliografía The Green Book 2001

6 6 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Zona de Camino (expropiación) Alambrado Carril Banquina Calzada Talud Contratalud Cuneta Rasante Subrasante Paquete estructural: pavimento (capa de rodamiento), base y subbase. Alcantarilla Elementos de la sección transversal de una obra vial

7 7 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Factores que influencian el diseño vial Resumen l Funcionalidad de la vía:  categoría (especial y de I a V)  clasificación funcional  velocidad de diseño. l Tránsito:  volumen esperado de tránsito  composición vehicular (clasificación)  nivel de servicio que se va a suministrar. l Vehículo de diseño l Características de manejo. l Topografía / geotecnia / clima:  terreno llano, ondulado o montañoso.  tipos de suelos y yacimientos de materiales naturales.  ladera del sol en zonas de heladas. l Consideraciones de seguridad

8 8 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Factores que influencian el diseño vial Resumen Otros factores: l Costos unitarios de insumos. l Disponibilidad de recursos financieros. l Consideraciones sociales:  aislamiento de barrios  estética de diseño l Consideraciones ambientales:  áreas sensibles  medidas de mitigación Estos factores son importantes, aunque en general se toman en consideración en las etapas preliminares de diseño.

9 9 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Factores que influencian el diseño vial Funcionalidad de la vía: movimientos Jerarquías de movimientos: l movimiento principal; l transición; l distribución; l colección; l acceso; y l terminación. Movimiento ininterrumpido, flujo de alta velocidad Reducción de velocidad en las ramas Arterias de velocidad moderada Caminos colectores Destino

10 10 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Factores que influencian el diseño vial Funcionalidad de la vía: relaciones funcionales Clasificación s/área: l Caminos rurales l Caminos urbanos Categorización de viajesClasificación funcional ≠ Uso del suelo ≠ Densidad población ≠ Patrones de viaje

11 11 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Factores que influencian el diseño vial Clasificación funcional de caminos rurales l Zona rural  Arterias principales Autopistas Otras arterias principales  Arterias menores  Colectoras rurales  Caminos locales rurales

12 12 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Factores que influencian el diseño vial Sistema funcional de vías urbanas l Zona urbana  Arterias principales urbanas Autopistas Avenidas, calles principales  Arterias menores  Calles colectoras  Calles locales

13 13 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Factores que influencian el diseño vial Funcionalidad de la vía: funciones de las calles SOCIAL Es la que desempeña la vía pública como ámbito de relaciones que ligan la vida de cada persona, vecino, ciudadano, con la de su comunidad, vecindario o ciudad. AMBIENTAL O ECOLOGICA Es la que cumple la vía al proporcionar luz, aire y un medio ambiente propicio en torno a los edificios. Es la que cumple la vía en tanto sirve a los movimientos vehiculares, ya sea de una parte de la ciudad a otra, como desde o hacia el exterior de la misma. TRÁNSITO O MOVILIDAD ACCESO Se refiere a la utilización de la vía en el componente peatonal de un viaje vehicular, ya sea de personas o de bienes, tanto en los extremos de viaje como en los transbordos. También comprende el ingreso de los vehículos, o su salida, a o de edificios y predios, así como el estacionamiento en la adyacencia de éstos

14 14 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Factores que influencian el diseño vial Funcionalidad de la vía: acceso vs. movilidad Tipos de vías según el control de acceso y la participación de tránsito pasante ACCESO vs. MOVILIDAD

15 15 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Factores que influencian el diseño vial Tránsito: variables asociadas l Transito Medio Diario Anual (TMDA) l Volumen Horario de Diseño (VHD) l Nivel de Servicio de Diseño l Distribución direccional (D) l Porcentaje de camiones (%C)

16 16 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Transito Medio Diario Anual Volumen Horario de Diseño Factores que influencian el diseño vial Tránsito: TMDA y VHD 19% 15% 12% 8-12% carreteras urbanas 10-15% carreteras suburbanas 12-18% vías rurales

17 17 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Factores que influencian el diseño vial Tránsito: Nivel de Servicio de Diseño Nivel de Servicio de Diseño

18 18 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Factores que influencian el diseño vial Características de diseño geométrico de caminos rurales

19 19 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Factores que influencian el diseño vial Tamaño y características de los vehículos Clasificación de la AASHTO PAutomóvil SUCamión liviano BUSAutobús A-BUSAutobús articulado WB-12Semirremolque intermedio1-1-2 WB-15Semirremolque grande1-2-2 WB-18Semirremolque-Remolque completo Doble fondo WB-19Semirremolque interestatal1-2-2 WB-20Semirremolque interestatal1-2-2 WB-29Semirremolque triple1-1-1-1-1-1-1 WB-35Semirremolque doble Turnpyke1-2-2-2-2 MHCasa rodante P/TCoche y remolque caravana P/BCoche y remolque bote MH/BCasa rodante y remolque bote

20 20 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Factores que influencian el diseño vial Tamaño y características de los vehículos

21 21 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Factores que influencian el diseño vial Tamaño y características de los vehículos - DNV SEMIRREMOLQUE SIN ACOPLADO CON ACOPLADO 11 12 11-11 11-12 12-11 12-12 111 112 113 122 123 LIVIANOS OMNIBUS

22 22 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Factores que influencian el diseño vial Tamaño y características de los vehículos

23 23 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Factores que influencian el diseño vial Consideraciones ambientales: impactos del transporte ENERGIA USO DE RECURSOS causas: infraestructura / vehículos PAISAJE ESPACIO URBANO ACCIDENTES RUIDO CONTAMINACION AIRECONTAMINACION VIBRACIONES SEPARACION INTIMIDACION, DEMORAS PEATONALES INTRUSION VISUAL EMISIONES ELECTROMAGNETICAS DETERIORO DEL MEDIO SOCIAL Y FISICO causas: infraestructura / vehículos “PLANNING BLIGHT”

24 24 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) CAMBIOS EN LA ACCESIBILIDAD ESPACIAL Factores que influencian el diseño vial Consideraciones ambientales: impacto ambiental VIA USO DEL SUELO VIA CAMBIOS EN LA ACCESIBILIDAD ESPACIAL Representación Esquemática INTRUSION VISUAL - SEPARACION RUIDO - POLUCION DEL AIRE - VIBRACIONES

25 25 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Factores que influencian el diseño vial Consideraciones ambientales: mitigación Mitigación: atenuación del impacto mediante acciones intramodales; intermodales; y planeamiento integral uso del suelo y transporte. l Mitigación intramodal:  Tecnología vehículos y sistemas de control  Operación utilización de la capacidad modalidad de operación  Infraestructura emplazamiento protección  Normas l Mitigación intermodal:  Partición modal de los viajes l Planeamiento integral uso del suelo y transporte:  Zonificación  Disminución de necesidades de transporte

26 26 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Factores que influencian el diseño vial Consideraciones ambientales: trade-offs mitigación l Interacción entre distintos tipos de impactos  Enfoque sistémico  Evaluación integral l Ejemplos:  seguridad vs. consumo  consumo energético vs. ruido  emisiones (velocidad, congestión) vs. seguridad, ruido  consumo energético (aditivos) vs. Contaminación l LEY DE BUCHANAN accesibilidad costoambiente Estudio analítico de los impactos: l Unidad de medida l Criterio de evaluación l Correlación causa/efecto l Estándar ambiental l Capacidad ambiental

27 27 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Factores que influencian el diseño vial Consideraciones ambientales: estudio analítico de impactos Unidad de Medida Correlación entre el nivel del efecto y el impacto (molestia o daño que causa). Se emplea la unidad de medida adoptada para cada efecto. Unidad o indicador utilizado para cuantificar el fenómeno. Indicador: Una clase, grupo o conjunto de fenómenos potencialmente observables que representa un definición conceptual con el propósito de medir una variable. Correlación entre la magnitud del tránsito y el nivel de efecto o impacto. Se emplea el criterio de evaluación adoptado. Modelos de simulación. Permite predecir y evaluar. Máximo nivel de impacto aceptable. Se establece para cada tipo de impacto, en general mediante normas o recomendaciones. Número máximo de vehículos que pueden circular por una vía en un lapso determinado, sin que se supere el estándar ambiental correspondiente a un dado tipo de impacto. Criterio de evaluación Correlación causa /efecto Estándar ambiental Capacidad ambiental

28 28 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Genera el mismo ruido que: Genera el doble de ruido que: Volumen 2000 veh/hora 200 veh/hora Genera el doble de ruido que: Velocidad media 110 km/hora 50 km/hora Composición 1 camión a 90 km/h 28 autos a 90 km/h Factores que influencian el diseño vial Consideraciones ambientales: ruido Causas Estudios empíricos permiten correlacionar:  características de la vía (ancho, pendiente)  características del tránsito (volumen, composición, velocidad)  distancia entre la fuente y el receptor. Características del tránsito (ejemplos):

29 29 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Factores que influencian el diseño vial Consideraciones ambientales: ruido Características geométricas y de diseño: La intensidad sonora disminuye con el cuadrado de la distancia (si la fuente es puntual) o con la distancia (si la fuente es lineal). Reduce el ruido a la mitad (10 dBA) Vegetación

30 30 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Factores que influencian el diseño vial Consideraciones ambientales: ruido Efectos de deprimir la carretera

31 31 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Factores que influencian el diseño vial Consideraciones ambientales: ruido Efectos de elevar la carretera

32 32 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Factores que influencian el diseño vial Seguridad vial: La matriz de Haddon ANTES DEL CHOQUE CHOQUE DESPUES DEL CHOQUE FACTOR HUMANOVEHÍCULOAMBIENTAL FASE Diseño geométrico

33 33 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Es la máxima velocidad a la cual un conductor de habilidad media manejando con razonable atención puede circular con entera seguridad. Es la máxima velocidad segura que puede mantenerse sobre una sección específica de camino cuando las condiciones son tan favorables que las características de diseño de la carretera gobiernan (AASHTO '94). Una velocidad seleccionada, usada para determinar las varias características de diseño geométrico de la plataforma. (AASHTO '01) Rige el diseño de todos los elementos del camino: una vez seleccionada, todas las características pertinentes de la carretera deberían relacionarse a la velocidad directriz para obtener un diseño equilibrado. Velocidad de diseño Velocidad directriz (V D )

34 34 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Velocidad de operación: es la más alta velocidad general a la cual un conductor puede viajar sobre una carretera dada bajo condiciones de tiempo favorables y bajo condiciones prevalecientes de tránsito, sin superar en ningún momento la velocidad segura según está determinada por la velocidad directriz sobre una base de sección-por-sección. (AASHTO '94) La velocidad a la cual se observa que los conductores operan sus vehículos durante condiciones de flujo libre. (AASHTO '01) Velocidad de marcha: es la velocidad de un vehículo sobre una sección de carretera; es la distancia recorrida dividida por el tiempo de marcha (el tiempo que el vehículo está en movimiento). Velocidad de diseño Velocidad de Operación y Velocidad de Marcha

35 35 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Velocidad de diseño Velocidad directriz (V D ) No debería suponerse una VD baja donde la topografía es tal que probablemente los conductores viajen a altas velocidades. Los conductores no ajustan sus velocidades a la importancia de la carretera, sino a su percepción de las limitaciones físicas, y por consiguiente, el tránsito. La VD seleccionada debería ajustarse a los deseos y hábitos de viaje de casi todos los conductores.

36 36 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Cotas (m) 1 2345678910111213141516 17 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 17 15 Progresivas (km) Trazado de un camino Concepto General Trazado: Definición - en planta y en elevación - de las coordenadas de la rasante del camino. PLANIMETRÍA ALTIMETRÍA (desarrollada) E H = 1:5000 E V = 1:100

37 37 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Trazado de un camino Plano Tipo

38 38 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Trazado planimétrico Principios l Disponer la mayor cantidad posible de rectas. l No disponer tramos rectos de más de 10 km de longitud, interponiendo curvas amplias (mantenimiento de la atención del conductor). l Evitar trazados contiguos a vías férreas (accesibilidad + empalmes). l Atravesar cursos de agua en puntos estables del cauce y preferentemente en forma normal a los mismos. l Cruzar vías férreas preferentemente a distinto nivel o a nivel en forma normal (nunca inferior a los 60°). l Distancia de visibilidad ≥ distancia de detención en todo el camino. l Zonas de sobrepaso permitido a no más de 2 minutos de distancia a la Vd.

39 39 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Trazado altimétrico Cruces Cruce de caminos a distinto nivel o p/debajo vía férrea:  Altura Libre de Paso (ALP) = 4,80m  Altura de la estructura (AE) = 1,40mH = 6,20m Cruce de camino sobre vía férrea:  Trocha ancha (1,676m)ALP = 5,20mH = 6,60m  Trocha media (1,435m)ALP = 5,10mH = 6,50m  Trocha angosta (1,000m)ALP = 4,40mH = 5,80m Revancha de la estructura sobre cursos de agua:  Curso permanente = 1,00m  Alcantarillas = 0,40m Altura de rasante sobre aguas libres:  Aguas subterráneas = 1,80 m  Zonas inundables = 1,00 m

40 40 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Sección transversal de una obra vial Perfiles viales: calzadas indivisas

41 41 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Sección transversal de una obra vial Perfiles viales: calzadas divididas Deseable Intermedio Con restricciones Secciones de plataforma para carreteras divididas 9 3 7 3 12 6 3 7 3 7 6 Cada pavimento inclinado en dos sentidos Cada pavimento inclinado en un sentido

42 42 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Sección transversal de una obra vial Perfiles viales: Barreras centrales y laterales Barreras Centrales TípicasBarreras Laterales Típicas

43 43 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Intersecciones viales Tipos de intersección Intersección: área donde dos o más caminos se unen o se cruzan l A NIVEL:  No canalizadas  Canalizadas  Rotatorias  “T” (o en 3 direcciones)  4 direcciones  Múltiples direcciones l A DISTINTO NIVEL:  Niveles separados sin ramas  Niveles separados con ramas Distribuidores / intercambiadores Intersección de tres o más niveles

44 44 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Intersecciones viales Zonas de conflicto Las Zonas de Conflicto son una indicación de posibilidad de accidentes en las intersecciones Tipos de Conflictos: l Maniobras de Convergencia Vehículos desde sentidos opuestos convergen en un punto l Maniobras de Divergencia Vehículos que viajan desde giros del mismo sentido en sentidos diferentes l Maniobras de Cruce Vehículos desde sentidos opuestos chocan Dependen de: l Número de accesos l Movimientos de giro l Tipo de control de tránsito

45 45 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Intersecciones viales Zonas de conflicto Fuente: Traffic Safety Fundamentals Handbook, Mn DOT

46 46 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Intersecciones viales Intersecciones a nivel: simples no canalizadas “T” simple c/carril de adelantamiento c/carril de giro c/carril de giro y de adelantamiento

47 47 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Intersecciones viales Intersecciones a nivel: simples canalizadas “T” canalizada con plataforma de giro c/isleta divisoria y carril de adelantamiento c/un par de plataformas de giro c/isletas divisorias y plataformas de giro

48 48 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Intersecciones viales Intersecciones a nivel: elementos Isletas divisorias Carril de giro a la derecha Carril de adelantamiento Plataformas de giro

49 49 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Intersecciones viales Intersecciones a distinto nivel

50 50 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Intersecciones viales Intersecciones a distinto nivel

51 51 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Diseño geométrico Distancia de detención Distancia de detención: es la distancia que recorre un conductor de habilidad media, circulando con la velocidad de diseño, desde que observa un obstáculo hasta que se detiene. El tiempo de detención se divide en: l Tiempo de percepción y reacción (t P ): es el tiempo que transcurre desde que se observa el obstáculo hasta que se acciona el freno. l Tiempo de frenado (t F ): es el tiempo que transcurre desde que se accionan los frenos hasta que se detiene el vehículo.

52 52 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Diseño geométrico Distancia de detención Condición de equilibrio estático Distancia de frenado [2] [3] Sustituyendo [3] en [1], resulta: FUERZAS ACTUANTES (rampa) Y luego sustituyendo en [2], y dividiendo por W cos: [1]

53 53 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Diseño geométrico Distancia de detención Condición de equilibrio estático Distancia de frenado [2’] [3] Sustituyendo [3] en [1], resulta: FUERZAS ACTUANTES (pendiente) Y luego sustituyendo en [2’], y dividiendo por W cos: [1]

54 54 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Diseño geométrico Distancia de detención Distancia de frenado: Donde: V D Velocidad de diseño [km/h] f L Coeficiente de fricción longitudinal iPendiente (tan ) Distancia de percepción: Donde: t P Tiempo de percepción [seg] = 2,5” V D Velocidad de diseño [km/h] Distancia de detención: V D (km/h) 60 80 100 120 140 160 flfl 0,35 0,32 0,29 0,27 0,26 0,25

55 55 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Diseño geométrico Distancia de detención (AASTHO 01) Distancia de frenado: Donde: V D Velocidad de diseño [km/h] aDesaceleración = 3,4m/s 2 iPendiente (tan ) Distancia de percepción: Donde: t P Tiempo de percepción [seg] = 2,5” V D Velocidad de diseño [km/h] Distancia de detención:

56 56 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Diseño geométrico Distancia de sobrepaso Distancia de sobrepaso: Distancia que necesita un vehículo para sobrepasar a otro que marcha en igual sentido en el mismo carril sin peligro de interferir con un tercer vehículo que se hace visible al iniciar la maniobra y que circula en sentido contrario por el carril que se utiliza para el sobrepaso.

57 57 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Diseño geométrico Distancia de sobrepaso Ejemplo: VD = 120km/h D S = 840m

58 58 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Diseño geométrico Distancia de decisión Distancia de visibilidad de decisión: Distancia requerida por un conductor para detectar información inesperada o peligro, reconocer el peligro o la amenaza, seleccionar una velocidad y una trayectoria adecuadas, e iniciar y completar segura y eficientemente la maniobra requerida. Ejemplo: VD = 120km/h l A 305m Parada en camino rural l B 505m Parada en camino urbano l C 375m Cambio Vel./Tray./Dir. camino rural l D 415m Cambio Vel./Tray./Dir. camino suburbano l E 470m Cambio Vel./Tray./Dir. camino urbano

59 59 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Diseño geométrico Distancias de detención, sobrepaso y decisión Ejemplo para V D = 120km/h l Distancia de detención  Distancia reacción: 84 m  Distancia frenado horizontal:202 m  Distancia visibilidad de detención:286 m c/pendiente 6% en bajada  Distancia visibilidad de detención:341 m l Distancia de visibilidad de decisión:  A-Parada en camino rural 305 m  B-Parada en camino urbano505 m l Distancia de sobrepaso  Vel. supuesta veh. adelantado 91km/h  Vel. supuesta veh. que se adelanta 106km/h  Distancia visibilidad de adelantamiento mínima792 m

60 60 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Diseño altimétrico Curvas verticales Objeto: Vincular verticalmente dos rasantes - al menos una de ellas no horizontal - que forman por lo tanto un cierto ángulo entre sí. Los tramos rectos - de distintas pendientes longitudinales - se empalman mediante una parábola contenida en el plano vertical.

61 61 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Convexas Cóncavas Diseño altimétrico Curvas verticales: tipos

62 62 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Diseño altimétrico Curvas verticales: longitud mínima Los factores a considerar para el cálculo de la longitud mínima (L) de la curva vertical son: l Seguridad Visión de un obstáculo con anticipación suficiente para detener el vehículo. l Comodidad Limitación de la aceleración radial (0,3m/s 2 ). l Estética Rasante sin quiebres.

63 63 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Según la DNV H 1 = 1,10 m (altura del ojo del automovilista) H 1 ’ = 0,65 m (altura del faro) H 2 = 0,20 m (altura del objeto) Diseño altimétrico Curvas verticales: longitud mínima Longitud Mínima (L) por seguridad: El conductor debe ver un obstáculo imprevisto con la debida anticipación, de modo que pueda detener su vehículo, circulando a la velocidad de diseño, antes de alcanzarlo. Sentado en un automóvil, debe ver un objeto de altura H2 sobre el pavimento a una distancia mayor o igual a la distancia de detención.

64 64 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Elementos de la Curva Vertical LLongitud de curva vertical PCPrincipio de curva FCFin de curva i1,i2pendientes PIVPunto de intersección vertical EExterna PIV PC FC i1 i2 Ecuación de la parábola: Externa: Diseño altimétrico Curvas verticales: elementos

65 65 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Diseño altimétrico Curvas verticales Curvas Convexas: Δi=i1- i2 > 0 l S < L l S > L

66 66 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Se adopta la longitud mayor de los 3 casos Diseño altimétrico Curvas verticales Curvas Convexas: Δi=i1- i2 > 0 l Por seguridad: l Por comodidad: l Por estética: Nota: Δ i en [%] / D D y L en [m] / V D en [km/h] D D < L D D > L

67 67 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) PCFC L L/2 ΔiΔi Diseño altimétrico Curvas verticales Curvas Cóncavas: Δi=i1- i2 < 0 l S < L l S > L

68 68 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) PCFC L L/2 ΔiΔi Diseño altimétrico Curvas verticales Curvas Cóncavas: Δi=i1- i2 < 0 l Por seguridad: l Por comodidad: l Por estética: Se adopta la longitud mayor de los 3 casos Nota: Δ i en [%] / D D y L en [m] / V D en [km/h] D D < L D D > L

69 69 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Diseño altimétrico Síntesis de los pasos 1.Cálculo diferencia de pendientes i = |i 2 –i 1 | 2.Cálculo de la Distancia de Detención (DD) en función de Vd. 3.Cálculo de la longitud de curva más crítica (más larga). 4.Cálculo de la externa. 5.Replanteo.

70 70 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Diseño planimétrico Curvas horizontales Objeto: Vincular en planta dos alineamientos de rasantes que forman un cierto ángulo horizontal entre sí permitiendo desarrollar progresivamente las fuerzas centrífugas y desarrollar el peralte para compensarlas parcialmente. Compuestas por una curva circular y dos curvas de transición (espirales) a la entrada y salida.

71 71 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Valores máximos peralte p=tg  10% en zonas montañosas 10% en zonas montañosas 8% en zonas llanas 8% en zonas llanas 6% en áreas urbanas 6% en áreas urbanas V D en km/h R en metros f T = coeficiente de fricción transversal f T = f (V D ) ≈ 0,13 (100 km/h). Diseño planimétrico Curvas horizontales: peralte Peralte: Inclinación de la calzada hacia el borde interno de la curva que sirve para atenuar o compensar parcialmente la acción de la fuerza centrífuga que tiende a producir el deslizamiento o vuelco del vehículo.

72 72 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) PIPunto intersección tangentes principales TEPunto común de la tangente y la espiral ECPunto común de la espiral y la circular CEPunto común de la circular y la espiral ETPunto común de la espiral y la tangente Diseño planimétrico Curvas horizontales: elementos RcRadio curva circular LeLongitud de la curva espiral LcLongitud de la curva circular entre EC y CE TeSegmento de tangente principal entre TE y PI EExterna ΔÁngulo entre tangentes principales ΔcÁngulo tangentes en EC y CE ΘeÁngulo tangentes extremas espiral K y PCoordenadas de Pc con respecto a TE

73 73 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Diseño planimétrico Curvas horizontales Radio mínimo de curva circular (Rc):  Caminos rurales primarios : entre 250 y 350 m (excepcionalmente en zonas montañosas se pueden encontrar radios de 175 m)  Colectoras : 107 m  Caminos residenciales: 34 m Curva de transición: Se diseña de tal manera que sea constante la variación de la aceleración centrífuga al pasar del tramo recto al curvo (evita el deslizamiento transversal o vuelco y la incomodidad de la variación brusca). Donde: V D = velocidad de diseño (km/h) R c = radio de la curva circular (m)

74 74 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Máxima pendiente de la rampa al peralte (%) = 40 / Vd, para una dada longitud de la curva de transición. Diseño planimétrico Curvas horizontales: transición del peralte Alrededor del eje del caminoAlrededor del borde interno Forma de llegar a la curva circular con el máximo peralte.

75 75 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Diseño planimétrico Síntesis de los pasos 1.Cálculo del radio de la curva horizontal, para: 1.1 Desgaste mínimo (f T =0) 1.2 Radio mínimo 2.Cálculo de la longitud espiral (Le) 3.Verificación de la condición de pendiente longitudinal máxima i L <i MAX =40/V D 4.Cálculo de los ángulos 4.1 De las tangentes extremas de la curva espiral 4.2 De las tangentes extremas de la curva circular 5.Cálculo de las longitudes (espiral, circular, total) 6.Replanteo de la curva horizontal

76 76 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Diseño planimétrico Curvas horizontales: replanteo Segmento de tangente principal entre TE y PI Externa de la curva total Progresivas

77 77 Roberto D. Agosta – Arturo Papazian – marzo de 2006 (actualizado abril 2007) Diseño planimétrico Curvas horizontales: verificación pendiente longitudinal Giro alrededor del ejeGiro alrededor del borde interno Le p.a 2.p.a Le f En ambos casos, si con la Le calculada (s/ficha 72) no verifica, se debe adoptar una Le mayor, y recalcular e. También habrá que verificar que 2 e < .