IC 03 Distancias de Visibilidad PERU

Profeso r: Jo séL. Reyes

INGENIERÍA DE CA RRETE RAS

DISEÑO GEOMÉTRICO DEL CAMINO

Alineamiento Horizontal Horizontal

Alineamiento Vertical



DISEÑO GEOMÉTRICO DEL CAMINO El dise iseño geométric trico o está stá regido ido por por la vel fine como como:: velocid ocidad ad directr directriz iz que se defin “la máxima velocidad que se podrá mantener con seguridad sobre una sección determinada de la carretera, cuando las circunstancias sean cidad favorable para que prevalezcan las condiciones de diseño”. La velocid directriz se determina mediante la demanda de tráfico, el tipo de terreno y la cla clase de vía. ía. Alineamiento horizontal VELOCIDAD DIRECTRIZ

Alineamiento vertical Secciones transversales

• Tipo de vía • Orografía • Demanda



DISEÑO GEOMÉTRICO DEL CAMINO El dise iseño geométric trico o está stá regido ido por por la vel fine como como:: velocid ocidad ad directr directriz iz que se defin “la máxima velocidad que se podrá mantener con seguridad sobre una sección determinada de la carretera, cuando las circunstancias sean cidad favorable para que prevalezcan las condiciones de diseño”. La velocid directriz se determina mediante la demanda de tráfico, el tipo de terreno y la cla clase de vía. ía. Alineamiento horizontal VELOCIDAD DIRECTRIZ

Alineamiento vertical Secciones transversales

• Tipo de vía • Orografía • Demanda



Estimación de la demanda Fuente: Cal y Mayor, 2000

stentes “El objetivo del estudio de la circulación es deducir las relaciones existe entre sus características (cantidad de vehículos que circulan por unidad de tiem tiempo po y velo veloci cida dad) d)..

La acertada predicción del volumen de demanda, composición, distribución y la evolución que esta variable puede experimentar a lo largo de la vida útil de diseño es ind indis ispe pens nsab able le par para se sele leccci cion onar ar la categoría de la vía vía.. La estimación de la demanda juega un papel importante en la estimación de la velocidad de diseño de la carretera. Las condiciones de seguridad y conf confor ortt depe depend nder erán án de la apro apropi piad ada a esti estima maci ción ón de la demanda”.



Estimación de la demanda Volumen de tránsito el número de vehículos que pasan por un punto o sección transversal, de un carril o de una calzada durante un período de tiempo “Es

determinado”

Características

Fuente: Área transporte-PUCP

Espaciales

Temporales

• Ocupan un lugar

• Consumen tiempo • Varían constantemente



Estimación de la demanda Volumen de tránsito

Q = N/T

Q: volumen de tránsito N: número de vehículos que pasan T: período determinado (tiempo)

De acuerdo al valor que tome T, los volúmenes pueden ser: • Tránsito anual (TA) • Tránsito mensual (TM) • Tránsito semanal (TS) • Tránsito diario (TD) • Transito horario (TH) • Tasa de flujo o flujo (q),

T = 1 año T = 1 mes T = 1 semana T = 1día T = 1 hora T < 1 hora

Nota: no es necesario orden cronológico

Volúmenes de tránsito absolutos



Estimación de la demanda Tránsito promedio diario “Es

el n úm er o to tal d e v eh íc ul os q u e p as an d u ran te u n p erío d o d ad o (en d ías c o m p leto s ) ig u al o m en o r a u n añ o y m ay o r q u e u n día” .

Dependiendo del período de recolección de datos puede ser: • Tráns ito pro m edio diario anual (TPDA) o IMDA

TPDA = TA/365 • Tránsito promedio diario mensual (TPDM)

TPDM = TM/30 • Tránsito promedio diario Semanal (TPDS)

TPDS = TS/7



TPDA El valor del TPDA es un valor medio, que es usado en el análisis del tráfico que circula. Pero es un valor medio que no representa muchas veces las fluctuaciones del tráfico en el día, siendo superado muchas veces. En caminos donde el tránsito es importante y presenta muchas variaciones, no es el TPDA el que determina las características que deben otorgarse al proyecto para prevenir problemas de congestión y ofrecer al usuario condiciones de servicio aceptables. En estos casos se usa el Volumen horario de diseño.



VELOCIDAD



Velocidad

80 km/h 75 km/h

Los vehículos viajan a diferente velocidad y generalmente no mantienen una velocidad constante.

60 km/h

Existen diferentes velocidades definidas, de acuerdo a la finalidad que se persiga (operación del transporte público, modelos teóricos de flujo vehicular, etc). Tenemos: veloc. Instantánea, de recorrido, de marcha, espacial etc.



Velocidad instantánea Es la velocidad de un vehículo a su paso por un determinado punto de una carretera o calle.

Fuente: I.Cabrera

Fuente: Tyssatransito

Velocidad de recorrido Es el resultado de dividir la distancia recorrida entre el tiempo total de viaje.



Velocidad media de recorrido Para un grupo de vehículos es la suma de sus distancias recorridas dividida entre la suma de los tiempos totales de viaje.

Velocidad de marcha Conocida como velocidad de crucero; es resultado de dividir la distancia recorrida entre el tiempo durante el cual el vehículo estuvo en movimiento. Es mayor a la velocidad de recorrido.

Velocidad media de marcha Se define como la razón entre la distancia total recorrida entre el tiempo total de marcha de los vehículos Cuando no se disponga de un estudio de velocidad de marcha, se tomarán como valores teóricos los comprendidos entre el 85% y 95% de la velocidad de diseño .



Diferencia entre Velocidad de Recorrido y Velocidad de Marcha: La Velocidad de Recorrido toma todas aquellas demoras operacionales por reducciones de velocidad y paradas en la vías, el tránsito y los dispositivos de control, ajenos a la voluntad del conductor; y la Velocidad de Marcha descontará del tiempo total de recorrido, todo aquel tiempo que el vehículo se hubiese detenido, por cualquier causa.. Por lo tanto esta velocidad será de valor superior a la de recorrido. Km/h



Velocidad de proyecto, diseño o velocidad directriz Es la m áx im a v elo c id ad a la c u al p u ed en c irc u lar lo s v eh íc u lo s c o n s eg u rid ad s o b re u n a v ía c u an d o las c o n d ic io n es atm os fé ric as y d el tr án s ito s on f av or ab les y las c arac ter í s ti cas g eo m é t ric as d el p ro yec to g o b i er n an l a c i rc u l ac i ón .

Depende de:

• categoría de la vía • volúmenes de tránsito • topografía • disponibilidad de recursos

Los cambios repentinos en la velocidad de diseño a lo largo de una carretera deberán ser evitados. Si se consideran cambios de velocidad éstos deberán darse en tramos de longitud mínima de 2 km y entre tramos sucesivos no se deben presentar diferencias en las velocidades de diseño superiores a los 20 km/h.



VELOCIDAD DIRECTRIZ O DE DISEÑO



DISEÑO GEOMETRICO DEL CAMINO ALINEAMIENTO HORIZONTAL Curva circular

Curva circular

tangente

Fuente: José Céspedes

El alineamiento horizontal está formado por la sucesión de tramos rectos (tangentes) y tramos curvos. Los tramos curvos pueden ser curvas simples o curvas compuestas, las cuales pueden ser unidas a los tramos tangentes mediante curvas de transición (clotoides).



DISEÑO GEOMETRICO DEL CAMINO ALINEAMIENTO HORIZONTAL

Fuente: AASHTO

Fuente: AASHTO

Fuente: Quintana y Altez

Componentes Tangente Curva de transición Curva circular



DISEÑO GEOMETRICO DEL CAMINO ALINEAMIENTO HORIZONTAL TRAMOS EN TANGENTE Las longitudes mínimas y máximas de los tramos en tangente dependerá de la velocidad directriz y del tipo de alineación entre curvas y tangentes.



ALINEAMIENTO HORIZONTAL TRAMOS EN TANGENTE Se busca eliminar problemas relacionados con el cansancio, deslumbramiento y exceso de velocidad Alineación recta entre alineaciones curvas con radios de curvatura de sentido contrario Lmin.s (m) = 1.39 Vd Alineación recta entre alineaciones curvas con radios de curvatura del mismo sentido Lmin o (m) = 2.78 Vd Longitud máxima Lmáx (m) = 16.7 Vd

“Vd” en km/h



DISEÑO GEOMETRICO DEL CAMINO ALINEAMIENTO HORIZONTAL



DISTANCIAS MINIMAS DE VISIBILIDAD DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA Es la distancia mínima requerida para que se detenga un vehículo que viaja a velocidad de diseño, antes de que alcance un objetivo inmóvil que se encuentra en su trayectoria.

> 0.15 m

1.15 m

dpr = distancia recorrida durante el tiempo de percepción-reacción df = distancia recorrida durante el tiempo de frenado



DISTANCIAS MINIMAS DE VISIBILIDAD DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA La distancia de visibilidad de parada es la suma de las distancias recorridas durante los tiempos de percepción-reacción y frenado.

Distancia de percepción – reacción (dpr ) Depende de: • La reacción natural del conductor (edad, habilidad) • Visibilidad (clima). • Características del objeto estacionario. • Dependiendo de la situación y de las características del conductor, el tiempo

de percepción-reacción varía entre 0,5 y 4,0 segundos.



DISTANCIAS MINIMAS DE VISIBILIDAD DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA Distancia de percepción – reacción (dpr ) La AASHTO recomienda un tiempo promedio de 2,5 segundos, y se considera que la velocidad del vehículo (V 0) se mantiene constante durante este tiempo.

dpr = V0(tpr ) dpr 

V0 t pr 3,6

dpr : distancia perecepción-reacción (m) V0: velocidad de diseño (Km/h) tpr : tiempo percepción-reacción (seg)



DISTANCIAS MINIMAS DE VISIBILIDAD DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA Distancia de frenado (df )

Depende de: fricción entre el pavimento y las llantas, peso del vehículo, número de ejes y tipo de pavimento.



DISTANCIAS MINIMAS DE VISIBILIDAD DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA Distancia de frenado (df ) • Sin tomar en cuenta las resistencias al rodamiento, al aire y del motor se tiene

que:

Donde:

at2 df  V0 t  2 V0 = velocidad al momento de aplicar los frenos t = tiempo en recorrer la distancia df a = tasa de deceleración

• También en movimiento uniformemente decelerado y cuando el vehículo se

detiene se sabe: V =V -at

V = at

t = V /a



DISTANCIAS MINIMAS DE VISIBILIDAD DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA Distancia de frenado (df ) 2

Reemplazando t se obtiene:  V  a 0  V02  V0   a  d f  V0    2 2a  a  También se sabe que sobre el vehículo actúa una fuerza F=ma que debe ser contrarrestada por otra igual a fin de detener el vehículo, denominada fuerza de fricción longitudinal FL=fW

N

F

F=FL

=> ma = fW = fmg => a = fg

W=mg FL

f: coeficiente de fricción longitudinal



DISTANCIAS MINIMAS DE VISIBILIDAD DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA Distancia de frenado (d f ) Reemplazando en la distancia de frenado, tenemos: V02 df  2fg 2

df



V0

254f

V0: (km/h) df : (m)

El coeficiente de fricción longitudinal f, depende de: • • • •

Superficie de rodadura Rigidez de las llantas Deformación de las llantas Presión y temperatura de las llantas



DISTANCIAS MINIMAS DE VISIBILIDAD DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA Finalmente:

Dp 

V0 t pr 3,6



2 0

V 254f

Dp: V: tpr : f:

Distancia de parada (m) Velocidad de diseño (km/h) tiempo de percepción-reacción (seg) coeficiente de fricción, pavimento húmedo

no es constante. Los estudios realizados se hicieron sobre pavimento húmedo y a diferentes velocidades iniciales. “f”

Por ejemplo, en la siguiente tabla podemos ver como el coeficiente de fricción longitudinal disminuye conforme aumenta la velocidad.



DISTANCIAS MINIMAS DE VISIBILIDAD DISTANCIAS DE PARADA EN PAVIMENTO HUMEDO Y A NIVEL (AASHTO)

La tabla muestra los coeficientes de fricción longitudinal relacionados a cada velocidad de diseño.



DISTANCIAS MINIMAS DE VISIBILIDAD DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA EFECTO DE LA PENDIENTE EN LA DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA

a)

- El vehículo se considera viaja con V0 < Vd - Las distancias de parada son más cortas

+ i% Dp: V: tpr : f: i:

b)

- i%

Distancia de parada (m) Velocidad de diseño (km/h) tiempo de percepción-reacción (seg) coeficiente de fricción, pavimento húmedo pendiente longitudinal en decimal

V02 Dp   3,6 254(f  i) V0 t pr

- El vehículo se considera viaja con V0 ≥ Vd - Las distancias de parada son más largas



DISTANCIAS MINIMAS DE VISIBILIDAD



DISTANCIAS MINIMAS DE VISIBILIDAD DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA Figura 2052.01 DG-2013

La distancia de parada “Dp” está expresada en metros.



DISTANCIAS MINIMAS DE VISIBILIDAD DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE SOBREPASO • Es la distancia mínima necesaria para que un vehículo pueda adelantar a otro

sin tener problemas con un tercer vehículo que viaja en sentido contrario. • Se analiza considerando una calzada compuesta por dos carriles uno para cada sentido de circulación. • El análisis se realiza en 2 fases que incluyen las distancias d1, d2, d3 y d4.

3

3 1 2 

1

d1

1

d2

d3

d4



DISTANCIAS MINIMAS DE VISIBILIDAD DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE SOBREPASO FASE 1

 d1

1/3 d2

FASE 2

 2/3 d2 d1

d2

d3

d4



DISTANCIAS MINIMAS DE VISIBILIDAD DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE SOBREPASO d1: Es la distancia recorrida durante el tiempo de percepción reacción y la aceleración inicial para alcanzar el punto de cambio de carril.

1 2 

1

d1

Se ha estimado que el tiempo necesario para conseguir esta distancia varía de 3.7 a 4.3s y que la aceleración varía de 2.27 a 2.37 m/s 2



DISTANCIAS MINIMAS DE VISIBILIDAD DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE SOBREPASO

La expresión que permite calcular la distancia d1 es:

at d1  0,278t(v  m  ) 2 Donde:

t: tiempo de la maniobra inicial (s) a: aceleración promedio (km/h/s) v: Velocidad promedio del vehículo (km/h) m: diferencia de velocidad entre el vehículo que sobrepasa y el adelantado



DISTANCIAS MINIMAS DE VISIBILIDAD DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE SOBREPASO d2: distancia recorrida por el vehículo que sobrepasa mientras ocupa el carril izquierdo. FASE 1 

d1

1/3 d2

FASE 2 

2/3 d2 d1

d2

d3

d4



DISTANCIAS MINIMAS DE VISIBILIDAD DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE SOBREPASO Se ha encontrado que el tiempo promedio que un vehículo ocupa el carril izquierdo varía de 9.3 a 10.4 s. El vehículo que adelanta tiene en promedio una velocidad de 15 km/ h mayor a la del vehículo sobrepasado La expresión que permite calcular la distancia d2 es:

d2  0,278vt Donde:

t: tiempo que el vehículo ocupa carril izquierdo (s) v: velocidad promedio del vehículo (km/h)



DISTANCIAS MINIMAS DE VISIBILIDAD DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE SOBREPASO d3: distancia entre el vehículo que sobrepasa al final de su maniobra y el vehículo que viaja en sentido contrario. Se ha encontrado (AASHTO) que la distancia d3 varía de 30 a 90 m según la velocidad FASE 2

2/3 d2 d3

30m  d3  90m

d4



DISTANCIAS MINIMAS DE VISIBILIDAD DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE SOBREPASO d4: Distancia recorrida por el vehículo que viaja en sentido contrario Se asume que el vehículo que adelanta y el que viaja en sentido contrario tienen la misma velocidad. FASE 2

2/3 d2 d3

d4 

2 d2 3

d4



DISTANCIAS MINIMAS DE VISIBILIDAD DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE SOBREPASO EFECTO DE LA PENDIENTE EN LA DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE SOBREPASO -

a)

+ p%

Se necesitaría mayor distancia para sobrepasar La aceleración sería menor. Se necesitarían mayores tiempos. El vehículo en el carril contrario podría tener mayor velocidad. - Los vehículos sobrepasados usualmente son camiones.

b)

- p%

-

La distancia necesaria para adelantar sería más corta. La velocidad y aceleración podrían ser mayores. El tiempo para sobrepasar seria menor. El vehiculo sobrepasado también podría acelerar.




Estas distancias de paso ya incluye la suma de las distancias d1, d2, d3, y d4 mencionadas anteriormente.



DISTANCIAS MINIMAS DE VISIBILIDAD DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE SOBREPASO Consideraciones: • Cuando no existen impedimentos impuestos por el terreno y que se reflejan por

lo tanto en el costo de construcción, la visibilidad de paso debe asegurarse para el mayor desarrollo posible del proyecto. • Los sectores con visibilidad adecuada para adelantar deberán distribuirse lo más

homogéneamente posible a lo largo del trazado • Se deberá evitar que se tengan sectores sin visibilidad de adelantamiento en

longitudes superiores a las de la Tabla 205.01, según la categoría de la carretera.




IC 03 Distancias de Visibilidad PERU

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