5- Cuales son los criterios recomendados por la norma para establecer los alineamientos (horizontales y verticales) para un determinado proyecto vial. CRITERIO ! "OR#$ %$R$ ET$&'ECER $'I"E$#IE"TO
En la construcción de un camino se trata siempre de que la línea quede siempr siempre e aloja alojada da en terren terreno o plano plano la mayor mayor exte extensi nsión ón posib posible, le, pero pero siempr siempre e conservándola dentro de la ruta general. Esto no es siempre posible debido a la topografía de los terrenos y así cuando llegamos al pie de una cuesta la pendiente del terreno es mayor que la máxima permitida para ese camino y es necesario enton entonces ces desarr desarroll ollar ar la ruta. ruta. Debid Debido o a esto estos s desar desarro rollo llos s nece necesa sario rios s y a la búsqueda de pasos adecuados es por lo que los caminos resultan de mayor longitud de la marcada en la línea recta entre dos puntos. in embargo, debe tratarse siempre, !asta donde ello sea posible, que el alineamiento entre dos puntos obligados sea lo más recto que se pueda d" acuerdo con la topografía de la región y de acuerdo tambi"n con "l transito actual y el futuro del camino a efecto de que las mejoras que posteriormente se lleven a cabo en el alineamiento no sean causa de una perdida fuerte al tener que abandonar tramos del camino en el cual se !aya invertido muc!o dinero. Es decir, que !ay que tener visión del futuro con respecto al camino para evitar fracasos económicos posteriores, pero !ay que tener presente tambi"n que tramos rectos de más de die# $ilómetros producen fatiga a la vista y una !ipnosis en el conductor que puede ser causa de accidentes. %ambi"n !ay que !acer notar que en el proyecto moderno de las carreteras deben evitarse, !asta donde sea económicamente posible, el paso por alguna de las calles de los centros de población siendo preferible construir libramientos a dic!os núcleos. Controles enerales para el alineamiento horizontal
El alineami alineamient ento o !ori#on !ori#ontal tal debe debe ofrecer ofrecer segurid seguridad ad y permitir permitir,, asimism asimismo, o, uniformidad de operación a velocidad aproximadamente uniforme, en trayectos de longit longitud ud apreci apreciab able le de una una carre carreter tera. a. &os &os requis requisito itos s gene general rales es que que debe deben n satisfacer el alineamiento !ori#ontal de un proyecto de carretera son' seguridad y coordin coordinació ación n con el perfil perfil de rasante rasante,, tipo tipo de servicio servicio,, velocida velocidad d de proyecto proyecto,, topog topograf rafía ía y costo costo de const construc rucció ción, n, en relac relación ión a ello ello conv convien iene e dest destaca acarr lo siguiente' (. &a segurida seguridad d al tránsito tránsito que debe ofrecer ofrecer el proyect proyecto o es primordial, primordial, ya que es una variable directa al limitar características básicas como la geometría y de manera indirecta ya que debe prevalecer el concepto de seguridad. ). &a topogra topografía fía condicion condiciona a muy especialm especialmente ente los radios radios de curvatu curvatura ra y la velocidad de proyecto.
*. &a velocidad de proyecto controla las distancias de visibilidad en las curvas, pero la distancia de visibilidad debe ser considerada conjuntamente con la topografía, por tal motivo, deben equilibrarse todos estos factores para alcan#ar el alineamiento adecuado que proporcione mayor seguridad y menos costos. +. &as exigencias para las características del alineamiento !ori#ontal y del perfil de rasante, en carreteras de múltiples canales se desarrollan en terrenos fuertemente ondulados o montaosos, son menores que para carreteras de dos canales debi"ndose fundamentalmente a la visibilidad. -. El alineamiento debe seguir en lo posible una dirección general, pero siempre guiado de la topografía. n alineamiento que siga la ondulación de las curvas de nivel del terreno es preferible a otro con tangentes largas, pero con repetidos cortes y rellenos sucesivos de colina y depresiones. /. En terraplenes altos y largos solo son aceptables alineamientos rectos o de muy suave curvatura, sobre todo en inmediaciones de cortes grandes en trinc!era. 0. En terrenos muy planos, el empleo de rectas muy largas presenta el inconveniente del encandilamiento de los conductores durante la noc!e, por tal ra#ón conviene a limitar a dos $ilómetros las rectas a establecerse en terrenos muy planos y proyectar el alineamiento de manera ondulante con curvas amplias. 1. En el anteproyecto de vías dentro de #onas urbanas, el factor dominante en la selección de alternativas lo constituye generalmente la obtención del derec!o de vía. 2ariación de la curvatura' es un punto fundamental en el diseo de vías, ya que los radios de giro son muy pronunciados pueden constituir un elemento peligroso y sorpresivo para los conductores, por lo que se debe tener en cuenta las siguientes reglas' (. &a velocidad de proyecto en una #ona de fuerte curvatura la determina especialmente las curvas de radios menores. ). &a curvatura debe ser consistente con la velocidad de proyecto. &os rangos de radio a emplearse no solo deben atender a las condiciones topográficas, sino que deben inducir a mantener la velocidad de proyecto.
*. &os conductores adoptan normalmente las velocidades de proyecto cuando las condiciones limitativas de velocidad por curvatura se mantienen. +. 3uando condiciones topográficas muy particulares obligan en un determinado sitio a emplear radios menores que el mínimo aceptado para una determinada velocidad de proyecto, se deberá colocar un gradual de reducción de la velocidad a ra#ón de (- $m4! por curva a lo sumo. -. &a reducción de la velocidad de proyecto entre dos trayectos de velocidades de proyecto diferentes debe efectuarse disminuy"ndola a ra#ón de - $m4! por curva, en ningún caso esta disminución debe ser mayor de (- $m4! por curva. /. En ningún caso un alineamiento recto largo podrá enla#arse con curvas de radios menores que los indicados a continuación'
0. &as curvas deberán ser suficientemente largas, a fin de evitar la ensación de quiebres bruscos en los alineamientos, en general (-5 6etros es suficiente para deflexiones !asta -7, para deflexiones 6enores, la longitud mínima debe aumentarse en *5 metros por cada 8rado menos de deflexión.
Controles bsicos para el alineamiento vertical
En el perfil longitudinal de una carretera, la rasante es la línea de referencia que define los alineamientos verticales. &a fijación de la rasante depende principalmente, de la topografía de la #ona atravesada, pero otros factores como son las características del alineamiento !ori#ontal, la seguridad la visibilidad, la velocidad de proyecto, los costos y el rendimiento de los ve!ículos pesados en pendiente, son factores a tomarse en cuenta. &a rasante debe satisfacer, a todo lo largo de la vía, los requisitos de visibilidad para la velocidad de proyecto escogida, la condición topográfica del terreno influye en diversas formas en el establecimiento de la rasante. (. 9endientes fuertes, se refiere a la velocidad máxima que puede desarrollar los ve!ículos en trayectos cuya pendiente es fija, depende de los tipos de ve!ículos que se consideren.
&as longitudes de trayectos en pendientes que motivan reducciones de )- $m4! en las velocidades de los ve!ículos pesados constituyen las longitudes críticas de pendiente.
Efecto de la pendiente y su longitud en la velocidad de los camiones, las curvas punteadas indican el comportamiento de los camiones cuando estos indican subida.
&ongitudes criticas de pendientes'
). 9endientes suaves' se admiten tramos !ori#ontales :pendiente de cero por ciento; siempre que la sección transversal no presenten problemas de drenaje longitudinal, salvo en casos especiales, las pendientes no deben ser menores que los valores de la siguiente tabla'
*. 9erfiles ondulados' en terrenos ondulados generalmente resulta más económico adoptar rasantes que sigan la configuración del terreno que establecer perfiles rectos de poca pendiente. +. 9endientes para terrenos muy planos -. 3urvas verticales' las rectas del perfil longitudinal deben enla#arse con curvas verticales, proyectadas de modo que proporcionen la visibilidad
necesaria, así como buena apariencia, drenaje satisfactorio y de fácil manejo por los conductores. *-+e,inir conceptos de Rumbos $zimut $nulo de de,le/i0n peraltes lonitud m1nima de transici0n y su aplicaci0n en el dise2o de una v1a de acuerdo a su clasi,icaci0n vial. $nulo de de,le/i0n
e denomina ángulo de deflexión al ángulo que forma la línea de una poligonal, con la prolongación de la línea o segmento anterior. El ángulo se mide siempre desde la prolongación de la línea anterior !asta la línea. e llama deflexión positiva o derec!a cuando el ángulo se mide en sentido !orario y negativa o i#quierda cuando el ángulo se mide en sentido contra !orario. e miden a partir de la prolongación de la línea de atrás y !acia la estación de adelante. on usados principalmente en los alineamientos largos de los levantamientos de ruta, se miden !acia la derec!a o !acia la i#quierda dependiendo de la dirección de la ruta. iempre son menores a (15< y el sentido de giro se define anexando una D o = a su valor num"rico. &a figura (1 presenta la deflexión positiva o derec!a en una poligonal abierta y la (>, presenta la deflexión o i#quierda en una poligonal cerrada. 9ara las conversiones entre a#imut y rumbo se debe proceder de acuerdo al cuadrante, tal como se muestra a continuación'
$zimut
El a#imut de una línea es el ángulo !ori#ontal medido en el sentido de las manecillas del reloj a partir de un meridiano de referencia. &o más usual es medir el a#imut desde el ?orte :sea verdadero, magn"tico o arbitrario;, pero a veces se usa el ur como referencia. &os a#imuts varían desde 57 !asta */57 y no se requiere indicar el cuadrante que ocupa la línea observada. 9ara el caso de la figura, las mismas líneas para las que se !abía encontrado el rumbo tienen el siguiente a#imut' En topografía plana normalmente son medidos a partir del norte, pero los astrónomos y los militares !an usado el sur como referencia. &a dirección de una línea puede darse por su acimut !acia adelante y su dirección inversa por su acimut !acia atrás.
&os acimut !acia adelante se convierten en acimutes !acia atrás y viceversa sumando o restando (15<@ p.e. si el acimut AB es 05<, el acimut de BA es 05
&ínea
B=6%
AB
*57
AF
(-57
A3
)+57
AD
*(-7
Rumbos
El rumbo de una línea es el ángulo !ori#ontal agudo entre un meridiano de referencia y la línea. e mide desde el norte o desde el sur, !acia el este u oeste y es menor a >5<. El cuadrante en el cual se encuentra se indica con la letra ? o seguidamente su valor num"rico y la letra E u A despu"s de dic!o valor. &os rumbos inversos tienen el mismo valor num"rico que los rumbos !acia adelante pero corresponden a cuadrantes opuestos@ p.e. si el rumbo BF es ?++
3omo el ángulo que se mide en los rumbos es menor que >57 debe especificarse a qu" cuadrante corresponde cada rumbo.
9or ejemplo en la figura las líneas mostradas tienen los siguientes rumbos' &ínea
H6FA
AB
?*57E
AF
*57E
A3
/57G
AD
?+-7G
3omo se puede observar en la notación del rumbo se escribe primero la componente ? o del cuadrante, seguida de la amplitud del ángulo y por último la componente E o G. %eralte
9eralte se denomina a la pendiente transversal que se da en las curvas a la plataforma de una vía f"rrea o a la cal#ada de una carretera, con el fin de compensar con una componente de su propio peso, la inercia :o fuer#a centrífuga, aunque esta denominación no es acertada; del ve!ículo, y lograr que la resultante total de las fuer#as se mantenga aproximadamente perpendicular al plano de la vía o de la cal#ada. El objetivo del peralte es contrarrestar la fuer#a centrífuga que impele al ve!ículo !acia el exterior de la curva. %ambi"n tiene la función de evacuar aguas de la cal#ada :en el caso de las carreteras;, exigiendo una inclinación mínima del 5,-I. %odos los conductores saben que las curvas de nuestras carreteras están más o menos peraltadas en función de su radio y velocidad de la vía, entre otros elementos. El peralte en sí podría entenderse como un elemento más de seguridad vial, y el papel que juega está muy relacionado con la física. 3uando un ve!ículo toma una curva, las diferentes fuer#as que actúan sobre "l al !acer el giro provocan cierta tendencia a seguir en la dirección inicial, es decir, recto. El peralte contrarresta estas fuer#as, ayudando a que el ve!ículo permane#ca en la vía y evitando su salida de la misma. &a fórmula teórica del peralte :válida para ferrocarriles y carretera;, en ausencia de ro#amiento, para una velocidad y un radio de giro es' (
Donde es el ángulo de peralte. El peralte se define justamente como esta tangente, así que es una magnitud adimensional.
'onitud m1nima de la espiral ('e).
Bunque la longitud de la curva espiral se asume, esta debe tener la longitud tal, que satisfaga ciertos parámetros y criterios, principalmente de tipo dinámico, est"tico y geom"trico. De todas formas es bueno considerar cuales de estos
criterios son los más relevantes para el ingeniero de diseo en el momento de definir la longitud mínima y simplificar los cálculos. En la práctica no se acostumbra calcular la longitud para cada curva , si no de acuerdo a los criterios que se anali#aran se asume un valor mínimo para el proyecto o tambi"n se acostumbra a elaborar una tabla con valore que varían de acuerdo al radio de la curva. 'onitud m1nima se3n transici0n del peralte.
9odría decirse que es de los criterios más importantes ya que en la transición del peralte, cuando pasa de tramo recto a un tramo curvo, se debe garanti#ar una cierta comodidad y seguridad. En un tramo recto la inclinación transversal de la cal#ada corresponde al bombeo cuyo valor es del orden del J).5I, mientras que en un tramo curvo la inclinación transversal corresponde al peralte requerido de acuerdo al radio de curvatura y la velocidad de diseo con valores que pueden alcan#ar !asta el (5.5I. e requiere entonces para este cambio una longitud, que será anali#ada en el capítulo del diseo del peralte, calculada con la siguiente expresión.
Dónde' &t &ongitud de transición del peralte :m; e valor del peralte :I; a Distancia del eje al borde de cal#ada :m; l =nclinación longitudinal de la rampa de peraltes :I; 'onitud m1nima se3n variaci0n de la aceleraci0n centri,ua.
Healmente este aspecto, que tiene que ver principalmente con la comodidad, va muy ligado al de la transición del peralte. Bunque el valor de la inclinación de rampa de peralte :l; !a considerado la comodidad para el alabeo que se experimenta en el ascenso y descenso de los bordes de cal#ada con respecto al eje de esta en la transición del peralte, existen algunas fórmulas que permiten calcular la longitud mínima que garantice un buen confort.
e tiene una formula general a partir de la ecuación de equilibrio de un ve!ículo en movimiento en una curva'
Dónde' 2 2elocidad :Km4!; Hc Hadio de la curva :m; e 9eralte :decimales; 3 2ariación de la aceleración radial por la unidad de tiempo :m4s*; El parámetro 3 es una constante empírica que se asume de acuerdo al grado de la comodidad que se desee obtener y se !a demostrado experimentalmente que varía entre 5.* y 5.> recomendándose un valor promedio de 5./ m4s . ᵌ
Existe la fórmula de smirnoff la que aconseja un valor para 3 de 5.+( / m4s
ᵌ
Lormula de mirnoff &a fórmula de s!ortt no tiene en cuenta el peralte por lo que se convierte en '
Lormula de !ort 9or último se tiene la fórmula de barneett que es la misma de s!ort pero con un valor de 3 de 5./ m4s*
Lormula de Farnett
&ongitud mínima de Bcuerdo a les est"tica. e recomienda que por est"tica el valor de la deflexión de la espiral e por *.(- de la expresión' ᶱ
e tiene que'
&e 5.(( Hc o Debe tenerse en cuenta además que la longitud de la espiral no difiera demasiado de la circular. Desde el punto de vista est"tico no es aconsejable emplear longitudes muy largas de espiral con las longitudes muy cortas de la curva circular o viceversa. &ongitud mínima según la BBM%A. egún esta institución norteamericana la longitud mínima de espiral no debe ser inferior a la distancia recorrida durante dos segundos a la velocidad de diseo. Nuiere decir esto que'
9or lo que'
3on 2d en Km4! y &e en metros.
&ongitud mínima según el =.?.2. El =nstituto ?acional de 2ías maneja todos los criterios anteriores pero a partir del parámetro de la clotoide, es decir el valor
de B. Nuiere decir que el =.?.2 coincide El valor de &e se reempla#a entonces por los definidos en los criterios anteriores.
egún 2elocidad de Diseo. =ndependientemente de los criterios anteriores, se recomienda un valor mínimo absoluto para la longitud de la espiral a partir de la velocidad de diseo. Estos valores son'
Bbscisa do de la curva Espiral O3ircular OEspiral. El valor de los puntos de la curva circular con espirales transición a la entrada se puede obtener.
%E 9& O %e E3 %E C &e 3E 3E C &c E% 3E C &e &o que quiere decir que además de conocer el valor del delta de la curva, el radio de longitud de la espiral es necesario conocer la abscisa del 9l, para calcular tanto los elementos como las deflexiones de la curva.
