PROYECTO_CIV_323.pdf

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA TOMÁS FRÍAS FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

PROYECTO COMPLETO CARRETERAS I CIV-323

TEMA: CARRETERA

DOCENTE:

ING. PERCY GUTIERREZ

AUXILIAR:

UNIV. DONALD OLIVERA

ESTUDIANTE: FECHA:

UNIV. PABLO GUILLERMO COCA GARABITO POTOSÍ 13 DE JULIO DE 2011

PROYECTO PROYECTO DE CARRETERAS CARRETERAS I -- CIV -323

1. OBJETIVOS OBJ ETIVOS 1.1 OBJETIVO GENERAL. La elaboración de este proyecto contempla dos objetivos principales, el primero de ellos es poder dar al lector un conocimiento más amplio de las características, condiciones y métodos que se emplean en el diseño geométrico de una carretera, así también todos y cada uno de los reglamentos, leyes y restricciones que deberá tomar en cuenta para poder realizar el diseño del mismo. El segundo objetivo es poder estudiar y comprender más a fondo tanto el diseño como la construcción y así poder realizar más estudios y pruebas que puedan dar un mayor desarrollo a la tecnología en la construcción de vías de comunicación. 1.2 OBJETIVO ESPECÍFICO Al Al fina final de es este tra trab bajo se se pre prete ten nde am amplia liar los los con conocimie imien ntos tos de del que que su suscrib ribe, así así tam también ién co como de de tod toda aq aquella persona que tenga contacto con este trabajo. Se deberá comprender detalladamente todo el procedimiento de un buen desarrollo para la elaboración de un trazo de carreteras, así también como anteriormente se dijo obtener resultados que puedan dar una mayor comprensión y resultados que ayuden en el análisis y diseño la carretera.

Pablo Guillermo Coca Garabito

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1. OBJETIVOS OBJ ETIVOS 1.1 OBJETIVO GENERAL. La elaboración de este proyecto contempla dos objetivos principales, el primero de ellos es poder dar al lector un conocimiento más amplio de las características, condiciones y métodos que se emplean en el diseño geométrico de una carretera, así también todos y cada uno de los reglamentos, leyes y restricciones que deberá tomar en cuenta para poder realizar el diseño del mismo. El segundo objetivo es poder estudiar y comprender más a fondo tanto el diseño como la construcción y así poder realizar más estudios y pruebas que puedan dar un mayor desarrollo a la tecnología en la construcción de vías de comunicación. 1.2 OBJETIVO ESPECÍFICO Al Al fina final de es este tra trab bajo se se pre prete ten nde am amplia liar los los con conocimie imien ntos tos de del que que su suscrib ribe, así así tam también ién co como de de tod toda aq aquella persona que tenga contacto con este trabajo. Se deberá comprender detalladamente todo el procedimiento de un buen desarrollo para la elaboración de un trazo de carreteras, así también como anteriormente se dijo obtener resultados que puedan dar una mayor comprensión y resultados que ayuden en el análisis y diseño la carretera.


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2. ASPECTOS GENERALES El diseño geométrico de carreteras es la parte más importante del proyecto de una carretera estableciendo, en base a las condicionantes y factores existentes, la configuración geométrica definitiva del conjunto que supone, para satisfacer al máximo los objetivos de funcionalidad, seguridad, comodidad, integración en su entorno, armonía o estética, economía y elasticidad, de la vía. Las distintas materias se tratan en términos de un Instructivo que establece procedimientos y límites normativos. Ello implica analizar y detallar suficientemente los fundamentos de los procedimientos, límites normativos y recomendaciones que el volumen contiene. En el caso de materias aún poco difundidas en el ambiente vial, el texto adquiere mayor relevancia con el fin de facilitar la incorporación de estos conceptos a la práctica habitual del diseño de carreteras.


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3. FUNDAMENTO TEÓRICO La clasificación de carreteras y caminos motivo de la presente sección está orientada específicamente al diseño. Sin embargo en Bolivia existe una clasificación definida en el Decreto Supremo 25134 de 1998 que define el Sistema Nacional de Carretera. Esta clasificación no está orientada al diseño, sino a la administración de las redes viales del país, definiendo tres niveles dentro del sistema: Red Fundamental, Redes Departamentales y Redes Municipales. La Red Fundam Fundamental ental está bajo la la responsabil responsabilidad idad de la la Administ Administradora radora Boliviana Boliviana de Carreteras. 3.1 CLASIFICACIÓN DE CARRETERAS 3.1.1 Categoría de las vías La clasificación para diseño consulta seis categorías divididas en dos grupos, ellas son: − Carreteras: Autopistas, Autopistas, Autorrutas y P Primarias rimarias − Caminos: Caminos: Colectores, Locales y de Desarrollo Desarrollo

Cada Categoría se subdivide según las Velocidades de Proyecto consideradas al interior de la categoría. Las Vp más altas corresponden a trazados en terrenos Llanos, las intermedias en terrenos ondulados y las más bajas a terreno montañoso o cuyo extorno presenta limitaciones severas para el trazado. El alcance general de dicha terminología es: Terreno Llano: Llano: Está constituido por amplias extensiones libres de obstáculos naturales y una cantidad moderada de obras construidas por el hombre, lo que permite seleccionar con libertad el emplazamiento del trazado haciendo uso de muy pocos elementos de características mínimas. El relieve puede incluir ondulaciones moderadas de la rasante para minimizar las alturas de cortes y terraplenes; consecuentemente la rasante de la vía estará comprendida mayoritariamente entre ± 3%. Terreno Ondulado: Está constituido por un relieve con frecuentes cambios de cota que si bien no son demasiado importantes en términos absolutos, son repetitivos, lo que obliga a emplear frecuentemente pendientes de distinto sentido que pueden fluctuar entre 3 al 6%, según la Categoría de la ruta. El trazado en planta puede estar condicionado en buena medida por el relieve del terreno, con el objeto de evitar cortes y terraplenes de gran altura, lo que justificará un uso más frecuente de elementos del orden de los mínimos. Según la importancia de las ondulaciones del terreno se podrá tener un Ondulado Medio o uno Franco o Fuerte. Terreno Montañoso: Montañoso: Está constituido por cordones montañosos o “Cuestas”, en las cuales el trazado salva desniveles considerables en términos absolutos. La rasante del proyecto presenta pendientes sostenidas de 4 a 9%, según la Categoría del Camino, ya sea subiendo o bajando. La planta está controlada por el relieve del terreno (Puntillas, Laderas de fuerte inclinación transversal, Quebradas profundas, etc.) y también por el desnivel a salvar, que en oportunidades puede obligar al uso de Curvas de Retorno. En consecuencia, el empleo de elementos de características mínimas será frecuente y obligado. En trazados por donde se atraviesan zonas urbanas o suburbanas, salvo casos particulares, no es el relieve del terreno el que condiciona el trazado, siendo el entorno de la ciudad, barrio industrial, uso de suelo, etc., el que los impone. Situaciones normalmente reguladas por el Plan Regulador y su Seccional correspondiente.


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La tabla que se muestra a continuación resume las características principales según las categorías

CATEG CATEGORÍ ORÍA

AU AUTOPIST ISTA AU AUTORUTA PRIMARIO COLECTOR LOCAL LOCAL DESARROLLO DESARROLLO

SECCION SECCION TRANVERSAL VELOCIDADES N° PROYECTO PROYECTO (Km/h) (Km /h) N° CARR CA RRIILES CALZADAS

O 4 ó + UD I.A I.A. 4 ó + UD 4 ó + UD I.B. 2BD 4 ó + UD II 2BD III III 2BD 2BD

UD:Unidireccionales UD:Unidireccionales BD: Bidirecci Bidireccionales onales

2 2 2(1) 1 2(1) 1 1 1

120-10 -100-80 -80 100-90 -90-80 -80 100-90-80 100-90-80 80-70-60 80-70-60 70-60-50-40 50-40-30* 50-40-30*

(n) Número Total de carriles carriles xx Velocidad Velocidad de Proyecto (Km/h)

DE CODIGO TIPO

A (n) (n) -xx -xx AR (n) (n) -xx -xx P (n) -xx P (2) -xx C (n) -xx C (2) -xx L (2) -xx D -xx TABLA 1

En los proyectos de nuevos trazados, todas las carreteras o caminos con calzadas unidireccionales deben contar con un cantero central que separe físicamente las calzadas. Los anchos de cantero central se especifican en el Capítulo 3. El caso de Primarios y Colectores sin cantero central (N° de Calzadas (1)) sólo podrán darse en vías existentes diseñadas y construidas antes de la entrada en vigencia del presente Manual. La definición conceptual de las categorías se presenta en los siguientes Literales y un resumen integrado con la funcionalidad de la vía, en la Tabla 1 a. Autopis ta (O) Son carreteras nacionales diseñadas desde su concepción original para cumplir con las características y niveles de servicio que se describen a continuación. Normalmente su emplazamiento se sitúa en terrenos rurales donde antes no existían obras viales de alguna consideración, que impongan restricciones a la selección del trazado y pasando a distancias razona razonableme blemente nte alejadas alejadas del entorno suburbano que rodea rodea las las ciudades o poblados (circunva (circunvalaciones). laciones). Están destinadas a servir prioritariamente al tránsito de paso, al que se asocian longitudes de viaje considerables, en consecuencia deberán diseñarse para velocidades de desplazamiento elevadas, pero en definitiva compatibles con el tipo de terreno en que ellas se emplazan. Todo lo anterior debe lograrse asegurando altos estándares de seguridad y comodidad. La sección transversal estará compuesta por dos o tres carriles unidireccionales dispuestos en calzadas separadas por un cantero central de al menos 13 m de ancho si está previsto pasar de 2 carriles iniciales por calzada a 3 carriles futuros. En ese caso las estructuras deberán construirse desde el inicio para dar cabida a la sección final considerada. En ellas se autorizará sólo la circulación de vehículos motorizados especialmente diseñados para el transporte de pasajeros y carga, quedando expresamente prohibido el tránsito de maquinaria autopropulsada (Agrícola, de Construcción, etc.) Las velocidades de proyecto, según el tipo de emplazamiento son: −Terreno Llano a Ondulado Medio 120 km/h −Terreno Ondulado Fuerte 100 km/h −Terreno Montañoso 80 km/h

Para poder desarrollar las velocidades indicadas bajo condiciones de seguridad aceptables las Autopistas deberán contar con Control Total de Acceso a todo lo largo del trazado, respecto de los vehículos, peatones y animales que se encuentren fuera de la faja del derecho de vía. El distanciamiento entre enlaces consecutivos deberá ser mayor o igual a 5,0 Km., medidos entre los extremos de los carriles de cambio de velocidad de ambos enlace, o se considerará el diseño de accesos direccionales aislados. Pablo Guillermo Coca Garabito

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PROYECTO DE CARRETERAS I -- CIV -323

b. Autorrutas (I.A) Son carreteras nacionales existentes a las que se les ha construido o se le construirá una segunda calzada prácticamente paralela a la vía original. Normalmente se emplazan en corredores a lo largo de los cuales existen extensos tramos con desarrollo urbano, industrial o agrícola intensivo, muy próximo a la faja de la carretera. Están destinadas principalmente al tránsito de paso, de larga distancia, pero en muchos subtramos sirven igualmente al tránsito interurbano entre localidades próximas entre sí. Podrán circular por ellas toda clase de vehículos motorizados incluso aquellos que para hacerlo deban contar con una autorización especial, y que no estén expresamente prohibidos o cuyo tipo de rodado pueda deteriorar la calzada. La sección transversal deberá contar con al menos dos carriles unidireccionales por calzada debiendo existir un cantero central entre ambas cuyas dimensiones mínimas se especifican en el manual de la ABC. Las velocidades de proyecto consideradas son: −Terreno Llano a Ondulado Fuerte 100 y 90 km/h −Terreno Montañoso 80 km/h

Las Autorrutas deberán contar con Control Total de Acceso respecto del acceso o salida de vehículos a ella; preferentemente se dará también control de acceso respecto de los peatones y animales a todo lo largo de la ruta, previéndose obligatorio este tipo de control de acceso en las zonas de enlaces, pasarelas y zonas adyacentes a poblados, con longitudes suficientes como para forzar a los peatones a usar los dispositivos especialmente dispuestos para su cruce. El distanciamiento entre Enlaces sucesivos lo regulará la Administradora Boliviana de Carreteras según las circunstancias particulares de cada emplazamiento; en todo caso resulta conveniente que el espacio libre entre extremos de carriles de cambio de velocidad de enlaces sucesivos no sea menor que 3,0 Km. c. Carreteras Primarias (I.B) Son carreteras nacionales o regionales, con volúmenes de demanda medios a altos, que sirven al tránsito de paso con recorridos de mediana y larga distancia, pero que sirven también un porcentaje importante de tránsito de corta distancia, en zonas densamente pobladas. La sección transversal puede estar constituida por carriles unidireccionales separadas por un cantero central que al menos de cabida a una barrera física entre ambas calzadas más 1,0 m libre desde ésta al borde interior de los carriles adyacentes, pero por lo general se tratará de una calzada con dos carriles para tránsito bidireccional. Las Carreteras Primarias deberán contar con un Control Parcial de Acceso, entendiéndose por tal, aquel en que se disponga de enlaces desnivelados toda vez que ellos se hagan necesarios por condiciones de seguridad y capacidad derivadas del volumen de tránsito que presenta la vía secundaria (Colector o Local). Los cruces con líneas férreas deberán ser considerados de acuerdo a la topografía. El resto de los cruces con otros caminos deberán contar con intersecciones canalizadas, provistas de carriles de cambio de velocidad en los casos que se indican. d. Caminos Colect ores (II) Son caminos que sirven tránsitos de mediana y corta distancia, a los cuales acceden numerosos caminos locales o de desarrollo. El servicio al tránsito de paso y a la propiedad colindante tiene una importancia similar. Podrán circular por ellos toda clase de vehículos motorizados. Su sección transversal normalmente, es de dos carriles bidireccionales, pudiendo llegar a tener calzadas unidireccionales. Las velocidades de proyecto consideradas son: −Terreno Llano a Ondulado Medio 80 km/h −Terreno Ondulado Fuerte 70 km/h −Terreno Montañoso 60 km/h Pablo Guillermo Coca Garabito

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Normalmente este tipo de caminos poseerá pavimento superior, o dentro del horizonte de proyecto será dotado de él, consecuentemente la selección de la Velocidad de Proyecto debe ser estudiada detenidamente. Podrán circular por ellos toda clase de vehículos motorizados y vehículos a tracción animal que cuenten con los dispositivos reglamentarios señalados en la Ordenanza del Tránsito. e. Caminos Locales (III) Son caminos que se conectan a los Caminos Colectores. Están destinados a dar servicio preferentemente a la propiedad adyacente. Son pertinentes las Ciclovías. La sección transversal prevista consulta dos carriles bidireccionales de las dimensiones especificadas en el manual de la ABC y las velocidades de proyecto consideradas son: −Terreno Llano a Ondulado Medio 70 km/h −Terreno Ondulado Fuerte 60 km/h −Terreno Montañoso 50 y 40 km/h

f. Caminos de desarrollo Están destinados a conectar zonas aisladas y por ellas transitarán vehículos motorizados y vehículos a tracción animal. Sus características responden a las mínimas consultadas para los caminos públicos, siendo su función principal la de posibilitar tránsito permanente aún cuando las velocidades sean reducidas, de hecho las velocidades de proyecto que se indican a continuación son niveles de referencia que podrán ser disminuidos en sectores conflictivos. Las velocidades referenciales de proyecto son: −Terreno Llano a Ondulado Medio 50 y 40 km/h −Terreno Ondulado Fuerte a Montañoso 30 km/h

3.2 SELECCIÓN DE LAS RUTAS El trazado constituye la primera toma de contacto de la carretera con el medio físico en el que va a integrarse. Este factor es de vital importancia, ya que el resto de elementos que definen la carretera –afirmados, drenaje, señalización, balizamiento, obras de fábrica, etc.- están supeditados a él. Empleando una metáfora, podría decirse que el trazado confiere una personalidad determinada a la carretera. La calidad de una vía está seriamente condicionada por su trazado. Un trazado deficiente o poco estudiado puede acarrear pésimas consecuencias, que van desde la disminución del nivel de servicio de la carretera hasta el aumento del número de accidentes en determinadas zonas de la misma. El trazado también influye en aspectos externos a la propia vía, como son factores de tipo medioambiental, socioeconómico e incluso político. Muchos son los factores a considerar a la hora de plantear el trazado de una carretera: algunos de ellos son plantean problemas prácticamente insalvables, y condicionan de alguna forma su geometría; otros obedecen a criterios más flexibles, lo que deriva en la existencia de diversos trazados aparentemente válidos. Es aquí donde entra el criterio del proyectista que, auxiliado por diversas herramientas y en base a determinados parámetros orientativos, debe analizar los pros y los contras de cada solución y decidir cuál es la más apropiada, que obligatoriamente no tiene por qué ser siempre la más barata. 3.2.1 Trazado en planta El trazado en planta suele ser el punto por el cual comienza a diseñarse geométricamente una carretera, ya que al ser ésta una obra lineal, define perfectamente la forma y recorrido de la misma. El eje de un camino se halla compuesto de una serie de formas geométricas entrelazadas, denominadas genéricamente alineaciones. Éstas pueden ser de tres tipos: a) Alineaciones rectas: Este tipo de alineaciones son las que definen grosso modo el trazado de la carretera. Se caracterizan por su ausencia de curvatura, lo que posibilita que en estos tramos sea donde a priori un vehículo pueda desarrollar su máxima velocidad. Pablo Guillermo Coca Garabito

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b) Alineaciones curvas: Están constituidas por curvas circulares, cuya principal misión es enlazar los tramos rectos, evitando quiebros bruscos en el trazado del camino. Se caracterizan por una curvatura constante, lo que obliga al conductor a efectuar maniobras de giro. Para neutralizar la fuerza centrífuga que aparece en este tipo de tramos, se dota transversalmente a la vía de una inclinación hacia el interior, denominada peralte. c) Curvas de transición: La finalidad de este tipo de alineaciones es servir de enlace entre las dos anteriores. Su característica fundamental es la variación gradual de su curvatura a lo largo de su longitud, posibilitando de esta forma una transición suave entre alineaciones de distinta dirección y/o curvatura. De las distintas curvas de transición existentes, en carreteras se emplea la clotoide o espiral de Cornu. En base a los tres elementos definidos anteriormente, podría esquematizarse el proceso de desarrollo del trazado en planta en tres etapas: - Una primera etapa donde se realiza un primer trazado definido exclusivamente por alineaciones rectas, indicando así la zona afectada por el paso de la vía. - En la segunda etapa se efectúa un refinamiento empleando alineaciones curvas que sirvan como enlace de las anteriores, y cuyo radio o radios se escogen en función de criterios que optimicen el trazado de la carretera, como pueda ser el evitar zonas con características topográficas o geológicas poco recomendables. Puede darse el caso de que en determinados tramos, este tipo de alineaciones anule completamente a las anteriores. - El trazado definitivo vendrá matizado por la introducción de curvas de transición entre los diferentes tipos de alineaciones existentes, ya sean recta-recta, recta-curva o curva-curva. Al igual que en el caso anterior, esta clase de alineaciones puede anular en ciertas ocasiones a las que ya constituían el trazado. 3.2.2 Factores Condic ionantes En el caso de las obras de carreteras, existen una serie de factores que condicionan las posibles soluciones de trazado en planta de una vía, como son: (a) Puntos de paso forzoso: Serie de puntos que, por diversos motivos condicionan y limitan la elección del trazado. Algunos de estos factores son: - Factores topográficos: Existen zonas que por presentar una determinada topografía –zonas montañosas, barrancos y depresiones, etc.- dificultan y encarecen la construcción de obras de carreteras. - Factores geológicos: La presencia de terrenos no aptos por su baja capacidad portante y la proximidad de zonas de extracción de áridos –una de las materias primas para la construcción de carreteras- son los más reseñables. - Factores hidrológicos: La existencia de cauces hidráulicos y zonas inundables puede desaconsejar que el trazado discurra por dichas zonas. - Factores urbanísticos: Los Planes de Ordenación aprobados o previstos, así como el uso del suelo, facilitarán o dificultarán la realización de un trazado u otro. - Factores sociales: La comunicación de determinados núcleos de población puede condicionar en mayor o menor medida el trazado de la vía. (b) Uniformidad y visibilidad: Se procurará dar la máxima visibilidad posible} evitando grandes pendientes – sobre todo el trazado en tobogán- y variaciones bruscas de curvatura. Además, el trazado debe ser uniforme, para facilitar la adaptación del conductor al trazado de la vía. Pablo Guillermo Coca Garabito

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(c) Monotonía: Un trazado donde predominan las grandes alineaciones rectas provoca en el conductor una sensación de monotonía y dispersión mental. Por ello, es recomendable proyectar trazados donde no proliferen este tipo de alineaciones, siendo la tendencia actual a realizarlos enlazando curvas de acuerdo exclusivamente. (d) Zonas protegidas: A lo largo del trazado previsto pueden existir determinados enclaves que por su valor histórico-artístico, ecológico o de otro tipo estén protegidos por el Estado, no pudiendo expropiarse; este hecho obligará a un replanteo del trazado, al menos en el entorno de la zona afectada. Por último son de vital importancia los factores de carácter económico, que atañen tanto al coste de construcción de la vía o inversión como al coste de explotación de la misma. La minimización de ambos costes en consonancia con los factores anteriormente tratados proporcionarán la solución de trazado óptima. 3.2.3 Trazado en alzado El trazado en alzado de una carretera se lleva a cabo a través del estudio de su sección longitudinal que, como ya se ha dicho, se obtiene desarrollando en un plano el eje de dicha vía. Al igual que el trazado en planta se componía de diversas alineaciones, el trazado en alzado de una vía lo conforman las rasantes, que definen la inclinación de la vía y dotan de cota a cada uno de sus puntos. Pueden distinguirse los distintos tipos de elementos en alzado: (a) Rampas: Tramos que poseen una inclinación positiva en el sentido de la marcha de los vehículos. Dicho de otro modo, son aquellos tramos de vía que el vehículo recorre cuesta arriba. En estas zonas se produce una reducción de la velocidad de los vehículos, especialmente grave en la categoría de los pesados. (b) Pendientes: Al contrario que los anteriores, son tramos de calzada de inclinación negativa en el sentido de la marcha. Este aspecto favorece un aumento de la velocidad de circulación de los vehículos. (c) Acuerdos: Tramos de inclinación variable, empleados para efectuar una transición suave entre dos rasantes consecutivas. Generalmente suele emplearse la parábola como forma geométrica de acuerdo, por lo que se les da el nombre de acuerdos parabólicos. El trazado en alzado suele adaptarse generalmente a las exigencias topográficas del terreno por el que discurre la carretera, para de esta forma minimizar el movimiento de tierras, y además procurando mantener el equilibrio entre los volúmenes de desmonte y terraplén. 3.2.4 Objetivos del trazado A la hora de plantear el trazado de una determinada vía existen multitud de factores que influyen, en mayor o menor medida, en la optimización del mismo. Estos factores o al menos los más relevantes pueden agruparse en cuatro premisas fundamentales: comodidad, seguridad, economía y estética. 3.2.4.1 Comodidad La comodidad experimentada por el conductor de un vehículo es uno de los aspectos que refleja la calidad que ofrece la vía por la que circula. El trazado de una carretera influye en algunos de los factores que definen la comodidad, a saber: (a) Velocidad: La velocidad de circulación de los vehículos por una determinada vía está condicionada por su trazado. Este hecho se hace patente en ciertos puntos críticos, como las curvas, donde la geometría de la vía – radio y peralte de la curva- limitan la máxima velocidad a la que se puede transitar por ella, reduciendo en algunos casos la velocidad de un determinado porcentaje de vehículos y por tanto, su nivel de comodidad. (b) Transiciones: Las curvas de transición juegan un papel importante a la hora de efectuar un aumento progresivo, no repentino, de la fuerza centrífuga que tiende a desplazar el vehículo hacia el exterior de la curva. Pablo Guillermo Coca Garabito

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De este modo, el conductor puede adaptar con mayor facilidad el vehículo a la nueva situación, aumentando su confort. (c) Demoras: Para evitar el colapso o la reducción de velocidad de un cierto número de vehículos en determinados tramos, deben preverse trazados en los que los vehículos más rápidos dispongan de suficiente visibilidad y distancia como para efectuar el adelantamiento sobre otros más lentos. En circunstancias especiales, como en tramos con fuerte pendiente ascendente, es recomendable habilitar vías lentas de uso obligatorio para vehículos que no superen una determinada velocidad. Todos estos factores, junto con otros muchos, se engloban en el nivel de servicio, indicador fundamental de la calidad de la vía. El grado de comodidad se identifica fielmente con el nivel de servicio, al mostrarnos este último la libertad de movimiento de la que disponen los conductores en función de la densidad de tráfico existente. 3.2.4.2 Seguridad Otro de los factores que también se halla íntimamente ligado a la calidad que ofrece una determinada vía es el nivel de seguridad que ofrece a sus usuarios. No debe restringirse el concepto de seguridad a la idea de un conjunto de elementos destinados a impedir o aminorar las consecuencias de un impacto; una carretera segura debe poseer unas características geométricas tales que eviten en la medida de lo posible la generación de accidentes. La seguridad y la comodidad son dos factores íntimamente relacionados; por lo general, una conducción cómoda suele ser sinónimo de una conducción segura, y muchos de los parámetros descritos a continuación bien podrían aplicarse al anterior apartado. Los factores que tienen una mayor influencia sobre la seguridad de la vía y que dependen en parte de su geometría son los siguientes: (a) Visibilidad: Una correcta visibilidad del tramo de vía que el conductor recorrerá en los próximos segundos aumentará el grado de seguridad del mismo, al poder prever con cierto tiempo las maniobras a realizar ante las circunstancias existentes. Existen determinados puntos críticos –como los cambios de rasante y las curvas- donde es necesario realizar estudios especiales de visibilidad. (b) Variación armónica del trazado: La disposición geométrica de la vía debe ser estar estudiada de forma que no se produzcan excesivos contrastes entre el trazado de dos tramos consecutivos. Debe limitarse la longitud de las rectas –tramos que no suelen requerir la intervención del conductor- para no crear una sensación de monotonía y relajación en el propio usuario. De igual manera, han de procurarse variaciones no muy grandes entre los radios de dos alineaciones consecutivas, o emplear curvas de transición para su enlace. De esta forma, el conductor no se verá obligado a efectuar maniobras bruscas y repentinas, que acarrean un mayor riesgo de accidente. (c) Sección transversal adecuada: Una adecuada anchura de los distintos elementos que conforman la vía carriles, arcenes o medianas- no sólo aumentan su capacidad, sino que también elevan el grado de seguridad de la misma. En determinadas zonas de la calzada –curvas principalmente- es necesario aumentar ligeramente la anchura de los carriles para que el vehículo pueda efectuar el giro con mayor comodidad y seguridad. A este ensanchamiento gradual del carril se le denomina sobreancho. (d) Evacuación de las aguas pluviales: El coeficiente de resistencia al deslizamiento neumático-firme se ve drásticamente reducido por la presencia de agua, con la consiguiente merma de las condiciones de seguridad en la vía. La solución de este problema pasa por el diseño de un dispositivo que permita la rápida evacuación del agua que pueda caer sobre el firme: el sistema de drenaje. La base del sistema de drenaje de un firme se halla en la ligera inclinación transversal con la que se le dota, denominada bombeo, y que permite que el agua que cae sobre el firme escurra hacia los flancos de la vía, donde es recogida por canales de sección trapecial denominados cunetas. Uno de los principales problemas que posee el transporte por carretera es el alto grado de siniestralidad, sin duda debido a su alta popularidad, a la heterogeneidad de sus usuarios –tanto conductores como vehículos- y a la escasa Pablo Guillermo Coca Garabito

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profesionalización existente entre los conductores, lo que provoca actitudes irresponsables, como la ingestión de alcohol o la conducción ininterrumpida durante largos períodos de tiempo. Por todo ello, el trazado de carreteras debe estar especialmente estudiado para reducir a su mínima expresión el riesgo de accidentes. Lo que no debe permitirse bajo ningún concepto es que el trazado o cualquier otro componente intrínseco de la vía sea el causante directo de siquiera un solo accidente. 3.2.4.3 Economía Un viejo dicho americano afirma que “un ingeniero es alguien capaz de hacer con un centavo lo que cualquiera haría con un dólar”. Esta frase refleja muy bien una de las principales misiones del ingeniero, que es hallar la solución más económica posible a un determinado problema. Por ello, de los cuatro factores estudiados, el económico adquiere una mayor preponderancia sobre el resto. Muchos son las variables que influyen en la economía de construcción y mantenimiento de una carretera desde la perspectiva de su trazado, aunque por su elevado peso específico cabe destacar las siguientes: (a) Volumen de movimiento de tierras: Sin duda alguna, el movimiento de tierras es la fase de construcción que más puede desequilibrar el coste de una vía. Para minimizar el volumen de tierras movilizado es aconsejable ajustar en la medida de lo posible la rasante de la carretera al perfil natural del terreno. Lógicamente, esto no es siempre posible, ya que existen otros muchos condicionantes y restricciones más o menos flexibles que impiden este hecho. Como mal menor, debe procurarse una compensación por tramos entre los volúmenes de desmonte y terraplén en zonas relativamente próximas unas de otras. De esta forma, se evita el tener que emplear tierras de una fuente externa a la propia vía. (b) Condiciones geotécnicas: La composición geológica del substrato sobre el que va a asentarse la carretera puede llegar a condicionar en gran medida la idoneidad técnica y económica de un trazado. Los aspectos más remarcables desde este punto de vista son: - Excavabilidad de los materiales: Un substrato formado por un material competente (roca) constituye una excelente plataforma para asentar la vía, aunque sus costes de excavación se disparan, llegando algunas veces a ser necesario el uso de explosivos. - Grado de reutilización de los materiales: Idoneidad de los materiales excavados para conformar terraplenes, e incluso para emplearlos como áridos en las mezclas asfálticas o en hormigones. - Estabilidad de los taludes: La inclinación máxima de un talud para que sea estable es un factor que puede abaratar o encarecer los costes de construcción, al influir directamente sobre el volumen de tierras movilizado. - Capacidad portante del terreno: La presencia de terrenos mecánicamente endebles, incapaces de soportar las cargas de tráfico previstas, hace necesaria la adopción de técnicas especiales de tratamiento del suelo, que encarecen los costes. Por ello, en ocasiones es recomendable evitar este tipo de zonas inestables. (c) Obras de fábrica: La presencia de obras de fábrica en una carretera es algo inevitable, aunque en ocasiones su carácter singular puede disparar los costes de construcción. Éste es el caso de los kilométricos viaductos, empleados para salvar las grandes luces de barrancos, valles o ríos, o de los interminables túneles, que perforan colinas, montañas y hasta discurren bajo el mar. Bien es cierto que estas soluciones suelen ser las más ventajosas en determinadas circunstancias, y por eso se adoptan. A pesar de que en el actual mundo de la construcción suele prevalecer el criterio económico por encima incluso de factores primordiales, como son la comodidad o la seguridad, no es reiterativo volver a insistir en que la economía es un factor a considerar, pero no el único: muchas veces, lo barato puede acabar resultando caro.


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3.2.4.4 Estética Un trazado correcto no sólo debe ser cómodo y seguro, sino que además debe integrarse lo mejor posible en el medio físico que le da cabida. Esta adaptación de la carretera a su entorno dependerá de las características particulares de la zona, aunque pueden darse una serie de recomendaciones generales, resumidas en el siguiente esquema: Debe procurarse - Ajuste de la rasante al terreno natural: mínimo impacto y movimiento de tierras

Debe evitarse - El trazado por zonas vírgenes de interés natural o que posean recursos naturales limitados o no renovables

- Conseguir la máxima reutilización del material excavado: - Las grandes explanaciones, ya que perturban las vistas minimiza la necesidad de préstamos o desde asentamientos cercanos vertidos de tierras - Terraplenes prominentes, que crucen valles o zonas - Taludes laterales suaves, similares a los existentes en el bajas entorno - Desmontes que creen mellas en el horizonte, o heridas - Revegetación de los taludes: además, mejora su en los flancos del relieve estabilidad - Trazados que alteren el sistema de drenaje natural de la - Seguir el trazado de otras infraestructuras ya existentes: zona: la carretera puede actuar como una pequeña presa ferrocarriles, líneas eléctricas - Variaciones bruscas entre el paisaje original y el - Empleo de túneles en zonas habitadas o paisajes resultante después de la actuación naturales: reducen la polución - Cruce reiterado de cursos de agua y demás elementos - Utilización de falsos desmontes o trincheras para ocultar del fondo de un valle la vía y reducir el impacto sonoro - Aunque es difícil, procurar dejar al margen el criterio - Empleo de taludes tendidos y separación de calzadas a económico media ladera: mejor utilización del suelo circundante - Utilización de acuerdos verticales cóncavos en zonas donde la vía resalte Otro de los aspectos que no debemos perder de vista es una adecuada coordinación de trazados en planta y en alzado. Una geometría desafortunada crea no sólo problemas estéticos, sino que también produce una considerable merma en las condiciones de visibilidad y de comodidad en el conductor del vehículo. Este factor se analizará posteriormente con mayor detalle. 3.2.4 Trazado línea de pendiente constante En terrenos con topografía accidentada – ondulados, montañosos- para efectos de seleccionar la mejor ruta es necesario llevar a cabo estudios preliminares sobre planos o restituciones fotogramétricas. Desde el punto de vista técnico, la selección de ruta se caracteriza por la llamada “línea de pendiente constante”, con una inclinación previamente definida sin exceder el valor máximo permitido que en general depende de la categoría o importancia de la vía. La Tabla 4.2 indicada anteriormente indica las pendientes máximas para diferentes velocidades de diseño dependiendo del tipo de vía y clase de terreno. Una vez establecidas las diferentes rutas en los planos y su respectivo reconocimiento en el terreno, se procede a definir las líneas de pendiente con el fin de realizar una comparación racional de las diferentes alternativas propuestas aportando criterios técnicos que permitan seleccionar la mejor ruta. Pablo Guillermo Coca Garabito

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3.2.4.1 Trazado de líneas de pendiente en un plano topográfic o Considerando dos puntos A y B (Figura 4.8), colocados sobre dos curvas de nivel sucesivas, la pendiente de la línea que los une es: Pendiente (P) = intervalo de nivel (Dv) / distancia horizontal (Dh) Por lo tanto si se desea hallar la distancia necesaria para pasar de un punto situado sobre una curva de nivel a otro sobre una curva de nivel siguiente, - más arriba o más abajo, con una pendiente determinada se tiene que: Distancia horizontal = Intervalo de Nivel / Pendiente

Dh = Dv / P

La distancia horizontal obtenida se debe fijar en la abertura del compás en la escala del plano en que se está trabajando. Para trazar la línea de ceros desde el punto A, con una pendiente definida, se coloca el centro del compás en este punto y se debe cortar la siguiente curva de nivel (mayor si se asciende o menor si se desciende), determinando el punto B; luego se ubica de nuevo el centro del compás en el punto B y se corta la siguiente curva determinando así el punto C. De forma similar se continúa hasta que sea necesario modificar la dirección o la pendiente de la línea. Por ejemplo si se tiene un plano con curvas de nivel cada 2 metros y se quiere unir dos puntos sobre curvas de nivel sucesivas con una pendiente del 8.0 %, se requiere la siguiente distancia: Distancia horizontal = 2.0 / 0.08 = 25.0 metros Ahora si se requiere unir dos puntos distanciados varias curvas de nivel, la distancia hallada, reducida a la escala del plano, podrá llevarse con un compás a partir del punto inicial, fijando una serie de puntos sucesivos que constituyen la línea de pendiente o línea de ceros, tal como se indica en las Figura 4.9.


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Lo ideal es que esta línea de pendiente sea uniforme, es decir, que al llevarse a cabo en el plano, debe ir sobre el terreno que éste representa, y no por encima ni por debajo de él. Cuando esto se permita o se lleve a cabo significa que deberán realizarse rellenos y cortes, respectivamente. En la Figura 4.10 se tiene una topografía con curvas de nivel cada 5 metros y se han definido tres líneas de ceros con diferente pendiente. Para la pendiente del 2.0% la abertura del compás sería: Dh = 5.0 / 0.02 = 250.0 metros. Se puede observar que como la abertura del compás es amplia y no permite ganar suficiente altura sobre la ladera. En un recorrido de 1750 metros (7 pasos x 250 metros) se ha ascendido un total de 35.0 metros (1750 x 0.02 o 7 x 5), desde la cota 120 hasta la 155 (puntos A y B). Si partimos del mismo punto A pero con una pendiente del 4.0%, se ganaría el doble de altura sobre la ladera por cada paso del compás. En este caso la abertura del compás sería la mitad: Dh = 5.0 / 0.04 = 125.0 metros. El recorrido desde el punto A hasta el punto C es de 1625 (13 pasos x 125.0 metros) y la altura ascendida es de 65 metros.

Por último si se trabaja con una pendiente del 8.0% la abertura del compás sería la mitad de la anterior 62.5 y se ganaría una altura de una forma más rápida. Aqui la longitud recorrida es de tan solo 812.5 metros pero la altura que se asciende es igual a la anterior. 3.2.4.2 Forma de enlazar dos puntos obligados Si se requiere unir dos puntos, el trazado de menor longitud será el que utilice la pendiente máxima admisible o permitida. Al estudiar el enlace entre dos puntos con una línea de pendiente uniforme, habrá que determinar cual es la pendiente máxima estimada (PME) cuya forma de hallarla puede ser por tanteo, estimando una longitud aproximada y una diferencia de altura entre los dos puntos a unir. Otra forma más precisa para determinarla es con líneas de pendiente parciales trazadas a partir de los puntos a unir. Basados en la Figura 4.11 se determinará la pendiente máxima estimada para unir los puntos A y B. A partir del punto A se traza una línea con pendiente p1 hasta el punto C, que como puede observarse está por debajo del punto B al cual se quiere llegar e indicando que está pendiente está por debajo de la “PME”. Luego es preciso trazar otra línea a partir del punto B con una pendiente p2, mayor que p1, y que corta la primera en el punto D.


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Si se observa ahora en la Figura 4.12 que la “PME” (Pendiente máxima Estimada, definida en clases como Pendiente máxima Posible) se puede calcular de la siguiente forma: PME= (Y2+Y1)/(X2+X1) X1 = Distancia horizontal entre A y D a lo largo de la primera línea X2 = Distancia horizontal entre D y B a lo largo de la segunda línea Y1 = Diferencia de altura entre A y D Y2 = Diferencia de altura entre D y B Con el valor de “PMPos” se puede trazar una línea de pendiente uniforme entre los puntos A y B, repitiendo el procedimiento si es necesario, hasta unir correctamente estos puntos.

Como en cada proyecto se debe definir una pendiente máxima permitida (PMP), determinada a partir de las especificaciones y categoría de la vía, entonces se pueden presentar dos casos: 1. PME > PMP. Cuando esto sucede significa que el trazado se debe realizar con la “PMP” y quiere decir que la longitud del recorrido total debe ser mayor que la obtenida con la PME. En la Figura 4.13 se tiene una línea de ceros “lc1” trazada con la “PME” pero como es mayor que la permitida es necesario obtener otros trazados con la pendiente máxima permitida que representará una mayor longitud de recorrido. Se ha obtenido las líneas de ceros “lc2”y “lc3” después de varios tanteos y Pablo Guillermo Coca Garabito

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de las cuales se debe elegir la más apropiada de modo que se ajuste a las necesidades impuestas por la futura vía, como por ejemplo, alineamiento horizontal, movimiento de tierra, estabilidad, cantidad de obras de drenaje. 2. PME < PMP. Cuando esto sucede significa que la línea determinada a partir de la PME puede ser la de menor longitud, por lo tanto por razones económicas de deberá optar por esta. Se debe tener en cuenta que el procedimiento para obtener la PME es válido para terrenos regulares, es decir, que desciendan o asciendan. Cuando el terreno es muy irregular se hace difícil obtener una línea de ceros uniforme, lo que significa que no existe una pendiente máxima estimada. En estos casos es conveniente determinar cuál es la pendiente apropiada para cada tipo de terreno que se vaya presentando de modo que no exceda la pendiente máxima permitida.

3.2.4.3Trazado línea de Pendiente Constante en el terreno Cuando no se dispone de planos topográficos o simplemente se desea localizar la línea de ceros directamente en el terreno es necesario el uso de un nivel Abney (o clisímetro) o de pendiente y una mira. La pendiente a utilizar se puede determinar por tramos y para calcularse se debe estimar la distancia a recorrer y la diferencia de altura entre los puntos extremos de cada tramo. El procedimiento, apoyado en la Figura 4.15, es el siguiente: • Se fija en el nivel Abney la pendiente deseada para la línea de ceros. • Se ubica el nivel a una altura determinada y apropiada para el ojo sobre un jalón. • En el terreno se ubica el punto o puntos que tengan una lectura de mira igual a la altura del Abney o Clisímetro sobre el jalón. • La superficie del terreno en la dirección observador menos lectura de mira tendrá entonces una pendiente igual a la marcada en el nivel Abney.


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El procedimiento anterior es válido en terrenos muy regulares, pero en terrenos irregulares al ir ubicando los puntos que cumplan la altura de mira buscada probablemente se obtendrán direcciones que generen alineamientos erróneos o defectuosos. Para evitar este problema el procedimiento a seguir es el siguiente: • Se definen ciertos límites para corte y para lleno a lo largo de la línea a trazar. • Teniendo en cuenta el valor del corte o lleno estimado en un punto cualquiera la lectura de la mira será variable de modo que la dirección general que debe llevar el alineamiento es más fácil de controlar. • Con el valor leído en la mira se puede calcular la altura del lleno o del corte (Figura 4.16) En la Figura 4.16 se tiene el punto A con un corte establecido Ca y una altura del ojo Ho y con la pendiente definida fija en el nivel Abney se obtiene una lectura en la mira en el punto B de Mb. Para calcular la altura de corte Cb en el punto B se tiene: Cb = Ca + Ho – Mb Si la mira se ubica en el punto C donde se presenta un lleno, la altura de este sería: LLc = Ca + Ho – Mc El valor para Cb es positivo mientras que el obtenido para LLc es negativo, significa que la expresión general para calcular el corte o lleno de un punto 2 a partir de un punto 1 es: (Corte o Lleno)2 = Altura Ojo ± (Corte o Lleno)1 – Lectura Mira


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Al igual que el trazado en planos, la localización directa en el terreno puede presentar diferentes casos y situaciones lo que obliga a realizar diferentes tanteos con el fin de obtener la línea de ceros más apropiada. Esta serie de tanteos, ajustes y correcciones en el campo representan, además de un alto costo, una gran demora en el estudio de la línea de ceros, por lo tanto es recomendable, principalmente cuando se tienen terrenos muy irregulares o trazados relativamente largos, obtener la topografía de la franja o franjas de las diferentes rutas que se quieren estudiar. La obtención de está topografía aunque también puede representar un alto costo es indispensable para desarrollar un buen estudio de alternativas y además será de mucha ayuda para las siguientes etapas dentro del trazado y diseño de la vía. 3.4.2.4 Consideraciones sobre los trazados. El estudio de una línea de pendiente en terreno montañoso puede presentar una gran variedad de situaciones con diferentes soluciones. A continuación se presentan los casos más comunes en el enlace de dos puntos. • Los dos puntos están en el fondo del mismo valle El fondo de un valle es a veces poco aconsejable para desarrollar el trazado de una vía, siendo preferible llevarlo a cabo sobre los flancos de este. Si los puntos están situados a lados distintos de una corriente de agua, se debe buscar el sitio adecuado para atravesar este. Se debe seleccionar un punto tal que considere no solo el aspecto geométrico sino también el estructural, geológico, hidráulico y geotécnico. En algunas ocasiones las zonas más cercanas al cauce presentan una pendiente transversal muy alta por lo que es recomendable ascender, siempre y cuando no sea demasiado, hasta una zona más plana y luego volver a descender para llegar al punto final. Esto evita pendientes transversales fuertes que implican grandes movimientos de tierra (Figura 4.17).


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Puede ocurrir también que uno de los lados presenta una pendiente transversal más alta (ruta a) por lo que es recomendable cruzar la línea hacia la otra margen (ruta b), si se requiere, lo más pronto posible (Figura 4.18). Cuando se debe atravesar un río o corriente profunda, no se requiere definir la línea de ceros hasta el borde de esta, es decir, cortar todas las líneas de nivel hasta llegar al borde de la corriente. En este caso se debe atravesar una línea recta desde una curva de nivel hasta la misma curva u otra cercana de la otra margen, esto se puede observar en la parte final de la ruta a de la Figura 4.18. La curva de nivel seleccionada debe ser la que se encuentre cercana a un cambio fuerte en la pendiente transversal de la corriente o donde se considere que la obra a proyectar no esté demasiado elevada con respecto al nivel del agua o borde de la corriente.

• Los dos puntos están sobre una misma falda o ladera. Si la pendiente no es muy grande la línea recta podría ser la solución, mientras si esta es considerable se debe recurrir a alargar el recorrido generando algunas vueltas con cambios de dirección. Estos cambios de dirección es preferible realizarlos en las zonas más planas y distanciados lo más que se pueda para que luego no se presente un alineamiento horizontal muy forzado o deficiente (Figura 4.19). En algunas ocasiones cuando se asciende o desciende sobre una ladera y se presentan cambios de pendiente fuerte es recomendable modificar la pendiente de la línea de ceros con el fin de evitar las zonas con altas pendientes transversales. • Los dos puntos están sobre vertientes opuestas de una misma hoya Figura 4.20. En este caso el trazado más evidente sería la línea recta A – B, pero se puede observar que esta solución es inadecuada ya que se requiere de un lleno demasiado alto o un puente muy largo. Otra solución podría ser la ruta A – C – B, siguiendo casi la misma curva de nivel. Aunque esta solución presenta una pendiente longitudinal muy suave arroja una longitud excesiva. La opción más adecuada sería una intermedia, partiendo de A y bajando hasta el fondo del valle, pasando por D, para luego ascender hasta llegar al punto B, con una pendiente que no sobrepase la máxima permitida.


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• Los puntos se encuentran sobre vertientes opuestas del mismo contrafuerte Figura 4.21. Esta situación es muy similar al caso anterior, solo que acá primero se asciende y luego se desciende. La línea A – B significa un corte muy alto, mientras que la dirección A – C – B representa un recorrido excesivo e innecesario. La solución más práctica es entonces la línea intermedia ascendiendo y descendiendo con una pendiente adecuada.


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3.3 PARÁMETROS DE DISEÑO Para poder cumplir las cuatro directrices básicas de diseño de toda carretera, el proyectista debe valerse de una serie de parámetros cuantificables que garanticen una adecuada calidad de trazado de la vía que se pretende construir. De todos ellos destacan cuatro: la velocidad, la visibilidad, el terreno y la armonía planta-alzado. 3.3.1 La Velocidad El trazado de una carretera se halla en relación directa con la velocidad a la que se desea que circulen los vehículos en condiciones de comodidad y seguridad aceptables. 3.3.1.1 Velocidad de Proyecto (Vp) Es la velocidad que permite definir las características geométricas mínimas de los elementos del trazado bajo condiciones de seguridad y comodidad, elementos que sólo podrán ser empleados en la medida que estén precedidos por otros (en ambos sentidos del tránsito), que anticipen al usuario que se está entrando a un tramo de características geométricas mínimas, el que además deberá estar debidamente señalizado. La Velocidad de Proyecto reemplaza a la denominada Velocidad de Diseño, por cuanto como se verá más adelante, se introducen nuevos conceptos que también intervendrán en el diseño, como son la Velocidad Específica (Ve) y la Velocidad Percentil 85 (V85%). Nótese además, que por lo general, una carretera o camino poseerá una longitud mayor con tramos de trazado más amplios que el correspondiente a aquellos de características mínimas, y por lo tanto, el diseño deberá considerar dicha realidad, ya que los usuarios al percibir la mayor amplitud del diseño tienden a elevar su velocidad de circulación. En consecuencia, el concepto Velocidad de Proyecto se usará para efectos del Sistema de Clasificación Funcional para Diseño, a fin de indicar el estándar global asociado a la carretera y para definir los parámetros mínimos aceptables bajo condiciones bien definidas 3.3.1.2 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, encontrándose el pavimento húmedo, los neumáticos en buen estado y sin que existan condiciones meteorológicas, del tránsito, del estado del pavimento o del entorno de la vía, que impongan limitaciones a la velocidad. La Velocidad Específica se aplica a los elementos curvos de la planta. Su divergencia con el antiguo concepto de Velocidad de Diseño, surge de la adopción de leyes de variación del peralte que en vez de disminuirlo ante radios crecientes, lo mantienen relativamente alto para un rango amplio de los mismos, confiriendo mayor seguridad ante velocidades de circulación mayores que las de proyecto (ex diseño), situación que es consecuente con la tendencia de los usuarios a elevar la velocidad ante trazados amplios. En el caso particular de los elementos curvos la Ve debe entenderse como la máxima velocidad a la que se puede recorrer una curva horizontal de radio y peralte dado, haciendo uso del máximo roce transversal especificado para dicha velocidad, en condiciones de pavimento húmedo, neumáticos en razonable buen estado y condiciones de flujo libre. Según se expone en 3.3.1.3 Velocidad de Operación (Vop) La Velocidad de Operación es la velocidad media de desplazamiento que pueden lograr los usuarios en un tramo Carretera de una Velocidad de Proyecto dada, bajo las condiciones prevalecientes del tránsito, del estado del pavimento, meteorológicas y grado de relación de ésta con otras vías y con la propiedad adyacente. Si el tránsito y la interferencia son bajos, la Velocidad de Operación del usuario medio es del orden de la Velocidad de Proyecto y para un cierto grupo de usuarios superior a ésta. A medida que el tránsito crece, la interferencia entre vehículos aumenta tendiendo a bajar la Velocidad de Operación del conjunto. 3.3.1.4 Velocidad Percentil 85 (v85%) Es aquella velocidad no superada por el 85% de los usuarios en un tramo de características homogéneas, bajo las condiciones de tránsito prevalecientes, estado del pavimento, meteorológica y grado de relación de este con otras vías y Pablo Guillermo Coca Garabito

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con la propiedad adyacente. Cuando dichas condiciones no imponen restricciones, la V85% suele ser mayor que la Velocidad de Proyecto, independientemente de si la Velocidad de Proyecto está señalizada, corresponde a la máxima legal, etc. (Ello siempre que el tramo no tenga control policial habitual) En consecuencia, el 85% de los usuarios circula a la V85% o menos y un 15% de los usuarios supera dicha velocidad. 3.3.1.5 Velocidades de Proy ecto según categoría vi al La Velocidad de Proyecto fija el marco de referencia mínimo que define el diseño geométrico de una carretera o camino, principalmente en lo relativo a su trazado horizontal y vertical. Algunas características de la sección transversal, como los anchos mínimos de pavimentos y bermas, dependen más bien del volumen de tránsito, tipo de vehículos y proporción de estos en el flujo. La Velocidad de Proyecto seleccionada para un proyecto de categoría dada dependerá fundamentalmente de la función asignada a la carretera, del volumen y composición del tránsito previsto, de la topografía de la zona de emplazamiento y del diferencial de costo que implica seleccionar una u otra velocidad de proyecto dentro del rango posible considerado para la categoría. En definitiva, la elección de una Velocidad de Proyecto que se aparte de la óptima se reflejará en una disminución de la rentabilidad del proyecto. Dentro del rango de velocidades posibles para cada categoría de carretera o camino, se justificarán las más altas en terrenos llanos o ligeramente ondulados y las más bajas para relieves montañosos o escarpados. Esto no sólo por las consideraciones de costo ya expuestas, sino que también porque el usuario está mejor dispuesto a aceptar velocidades menores cuando el terreno es difícil y el trazado necesariamente sinuoso, que cuando no encuentra una razón evidente para ello. Por lo anteriormente expuesto, si un sector extenso de camino, Colector o Local, que pueda llegar a ser pavimentado, se emplaza en un terreno muy favorable, sus elementos deberán proyectarse con valores más amplios, correspondientes a unos 10 a 20 km/h por sobre la Velocidad de Proyecto que le corresponde al camino considerando su función y volumen de demanda general, a fin de evitar que cuando el camino se pavimente los usuarios traten de alcanzar esas velocidades en un trazado que no las acepta. Ahora bien, al cambiar la características del sector y pasar a un terreno difícil que obliga a retornar a las características propias de la velocidad de proyecto general asignada al camino, se debe diseñar cuidadosamente una zona de transición en que los elementos críticos (curvas en planta, distancia de visibilidad, etc.), vayan disminuyendo en forma paulatina a lo largo de varios elementos del trazado, hasta recuperar lo valores normales correspondientes a la Vp propia de camino. 3.3.2 Longitud es máximas en rectas Se procurará evitarán longitudes en recta superiores a: −Lr (m) = 20 Vp (km/h) −Lr = Largo en m de la Alineación Recta −Vp = Velocidad de Proyecto de la Carretera

3.3.3 Longitudes m ínimas en rectas A). Curvas en S a) En nuevos trazados deberá existir coincidencia entre el término de la clotoide de la primera curva y el inicio de la clotoide de la segunda curva. b) En las recuperaciones o cambios de estándar , si lo expuesto en el Acápite i no es posible, se podrán aceptar tramos rectos intermedios de una longitud no mayor que: Lrs máx 0,08 A1 A2 Siendo A1 y A2 los parámetros de las clotoides respectivas.


21


22

c) Tramos rectos in termedios de mayor longi tud, deberán alcanzar o superar los mínimos que se señalan en la Tabla 2.3-1, los que responden a una mejor definición óptica del conjunto que ya no opera como una curva en S propiamente tal, y están dados por Lr mín 1,4 Vp . B. Tramo recto entre curvas en el mismo sentido Por condiciones de guiado óptico es necesario evitar las rectas excesivamente cortas entre curvas en el mismo sentido, en especial en Terreno Llano y Ondulado Suave con velocidades de proyecto medias y altas. La Tabla 2 entrega valores deseables y mínimos según tipo de terreno y Vp Vp(Km/h) Terreno Llano y Ondulado Terreno Montañoso

30

40

110/55 25 55/30

50 140/70 70/40

60 170/85 85/50

70 195/98 95/65

80 220/110 110/90

90 250/125

100 110 120 280/150 305/190 330/250

3.3.4 Radios Mínimos Los radios mínimos para cada velocidad de proyecto, calculados bajo criterio de seguridad ante el deslizamiento, están dados por la expresión:

Vp 2 R min = 127(e max + f ) Rmín : Radio Mínimo Absoluto (m) Vp : Velocidad Proyecto (km/h) emáx : Peralte Máximo correspondiente a la Carretera o el Camino (m/m) f : Coeficiente de fricción transversal máximo correspondiente a Vp. Tabla 3. Valores Máximos para el peralte y la fricción Transversal emáx

f

Caminos Vp 30 a 80 Km/h

7%

0,265-V/602,4

Carreteras Vp 80 a 120 Km/h

8%

0,193-V/1134



23

Tabla 4. Radios Mínimos en Curvas Horizontales Camino s Colector es - Locales - Desarroll o Vp emáx Rmin f km/h (%) (m) 30 7 0,215 40 7 0,198 50 7 0,182 60 7 0,165 70 7 0,149 80 7 0,132 Carreteras - Aut opist as - Auto rrutas - Primarios 80 8 0,122 90 8 0,114 100 8 0,105 110 8 0,096 120 8 0,087

25 50 80 120 180 250 250 330 425 540 700

3.3.5 Longitud Mínima de Curvas Horizontales Dado que el desarrollo de la curva circular es directamente proporcional al producto de la deflexión asociada a la curva circular (ωc) por el radio de la misma, para radios en el orden del radio mínimo y/o deflexiones pequeñas, resultan desarrollos demasiados cortos que conviene evitar en razón de la adecuada percepción de la curva. Vp (Km/h) 40-60 70-90 100-120

2° 140 205 275

3° 125 190 250

4° 115 170 225

5° 100 150 200

6° 90 130 175

3.3.6 Pendiente Máxima de la Rasante La Tabla 5 establece las pendientes máximas admisibles según la categoría de la carretera o camino. Tabla 5. Pendientes Máximas Admisibles % CATEGORÍA Desarrollo Local Colector Primario Autorrutas Autopistas

≤30

¨10-12 -

40 ´10-9 9 -

50 9 9 -

60 8 8 -

VELOCIDAD DE PROYECTO (Km/h ) 70 80 8 8 8 6 6 5

90 5 5

100 4,5 4,5 4,5

110 -

3.3.7 Distancia de Frenado En todo punto de una Carretera o Camino, un conductor que se desplace a la Velocidad V, por el centro de su carril de tránsito, debe disponer al menos de la visibilidad equivalente a la distancia requerida para detenerse ante un obstáculo inmóvil, situado en el centro de dicho carril. Se considera obstáculo aquél de una altura igual o mayor que 0,20 m (h2), estando situados los ojos de conductor a 1,10 m (h1), sobre la rasante del eje de su carril de circulación. La Distancia de Frenado sobre una alineación recta de pendiente uniforme, se calcula mediante la expresión:

V t V2 Df = + 3,6 254 (fi + i ) 


120 4


Df = Distancia de Frenado (m) V = Vp o V* t = Tiempo de Percepción + Reacción (s) f1 = Coeficiente de Roce Rodante, Pavimento Húmedo i = Pendiente Longitudinal (m/m) + i Subidas respecto sentido de circulación - i Bajadas respecto sentido de circulación El primer término de la expresión representa la distancia recorrida durante el tiempo de percepción + reacción (dt) y el segundo la distancia recorrida durante el frenado hasta la detención junto al obstáculo (df). La Tabla 6 presenta los valores parciales calculados mediante la expresión citada y el valor redondeado adoptado para Df. Todo ello considerando que V* corresponde a la velocidad asignada al tramo y que los valores de “t” y “f1” se han actualizado de acuerdo a las tendencias vigentes a la fecha. Los valores allí consignados para Df son los mínimos admisibles en horizontal. En la Figura 2.2-1 se presentan los valores corregidos por efecto de la pendiente. Si en una sección de carretera o camino resulta prohibitivo lograr la Distancia Mínima de Visibilidad de Frenado correspondiente a V*, se deberá señalizar dicho sector con la velocidad máxima admisible, siendo éste un recurso extremo a utilizar sólo en casos muy calificados y autorizados por la Administradora Boliviana de Carreteras. Tabla 6. Distancia Mínima de Frenado V Km/h 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130

t s 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

f1 0,42

dt m 16,7

Df m 8,4

Df(m)

0,415

22,2

15,2

37,4

0,41

27,8

24

51,8

0,46

33,3

35,5

68,8

0,38

38,9

50,8

89,7

0,36

44,4

70

114,4

0,34

50

93,9

143,9

0,33

55,5

119,4

174,9

0,32

61,1

149

210,1

0,31

66,6

183

249,6

0,295

72,2

225,7

297,9

dt+df 25,1

Adopt. 25 31 38 44 52 60 70 80 90 102 115 130 145 166 175 192 210 230 250 275 300

3.3.8 Visibil idad de Frenado En sectores que se aparten del caso base, trazado recto con rasante en pendiente uniforme, el cálculo de los elementos deberá verificarse o efectuarse de modo de asegurar en todo punto, al menos una visibilidad equivalente a la distancia de frenado requerida.


24


25

Tabla 7. Visibilidad de Frenado en Puntos Singulares V(Km/h) →

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

% i + A D I B U S N E

(*) 0

% i A D A J A B N E

-1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

23 24 24 24 24 24 24 25 25 25 25 25 26 26 26 26 27 27 27 27 27

34 35 35 35 35 36 36 36 37 37 38 38 38 39 39 39 40 40 41 42 42

47 47 48 48 49 49 50 50 51 51 52 52 53 54 54 55 56 57 58 59 60

62 62 63 63 64 65 66 66 67 68 70 70 71 72 73 74 75 76 78 79 81

79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 90 91 92 94 96 97 99 101 103 105 108

99 100 102 103 104 106 107 109 111 113 115 116 119 121 123 126 128 131 134 138 141

122 124 126 128 130 132 134 136 139 141 145 147 150 153 156 160 164 168 173 178 183

147 149 152 154 157 159 162 165 168 171 175 179 183 187 191 196 201 207 213 220 227

175 177 180 183 187 190 193 197 201 206 210 215 220 225 231 238 244 252 260 268 278

205 208 212 216 220 224 229 233 239 244 250 256 262 269 277 285 294 303 313 324 337

241 245 250 255 260 265 271 277 284 290 300 306 314 323 333 344 355 368 382 397 414

3.3.9 Distancia Mínima de Adelantamiento La Distancia de Adelantamiento “Da”, equivale a la visibilidad mínima que requiere un conductor para adelantar a un vehículo que se desplaza a velocidad inferior a la de proyecto; esto es, para abandonar su Carril, sobrepasar el vehículo adelantado y retornar a su carril en forma segura, sin afectar la velocidad del vehículo adelantado ni la de un vehículo que se desplace en sentido contrario por el carril utilizado para el adelantamiento. De lo expuesto se deduce que la Visibilidad de Adelantamiento se requiere sólo en caminos con carriles para tránsito bidireccional. En carreteras con carriles unidireccionales no será necesario considerar en el diseño el concepto de distancia de adelantamiento, bastando con diseñar los elementos para que cuenten con la Visibilidad de Frenado. La línea de visual considerada en este caso será aquella determinada por la altura de los ojos de uno de los conductores (h1 = 1,10 m) en un extremo y la altura de un vehículo (h2 = 1,2 m) en el otro. Para simplificar la verificación se considerará que al iniciarse la maniobra todos los vehículos que intervienen se sitúan en el eje del carril de circulación que les corresponde, según el sentido de avance. El enfoque clásico elaborado por AASHTO para calcular Da, implica definir una serie de variables y situaciones que conforman un modelo, por lo general conservador, de las diferentes realidades que se presentan en la práctica. Contrastados los valores recomendados por AASHTO con los que se emplean en Alemania, España y Gran Bretaña, se adoptaron valores medios correspondientes a la tendencia europea, que son del orden de un 5 a 10% menores que los de AASHTO. La Tabla 8 entrega los valores mínimos a considerar en el diseño como visibilidades adecuadas para adelantar. El proyectista deberá verificar en las etapas iniciales del proyecto en que zonas se deberá prohibir el adelantamiento y así adaptar su trazado evitando sectores demasiado largos en que no se pueda ejecutar esta maniobra, según se discute en Las distancias de adelantamiento se dan en función de la Velocidad de Proyecto Vp, considerando que difícilmente se intentarán maniobras de adelantamiento respecto de vehículos que circulan a velocidades mayores.



Tabla 8. Distancia Mínima de Adelantamiento Vp (Km/h) 30 40 50 60 70 80 90 100

Dist ancia Mí nima d e Adelant amiento (m) 180 240 300 370 440 500 550 600

3.3.10 Anchura d e Carriles Si el número de carriles influye de gran manera en la capacidad y el nivel de servicio de la carretera, la anchura de cada uno de ellos es otro factor a tener en cuenta en este aspecto. Como veíamos en los capítulos dedicados al estudio del tráfico, la anchura del carril influye en la seguridad experimentada por el conductor, lo que propicia una mayor o menor velocidad de circulación. De todo ello se deduce que cuanto más alta sea la velocidad de proyecto de una vía, mayor deberá de ser la anchura de sus carriles, ya que el vehículo es más propenso a realizar basculaciones laterales. De lo contrario, la velocidad de circulación será menor y el nivel de servicio de dicha carretera se reducirá. La normativa española fija un ancho estándar de 3,50 m., aunque éste puede variarse en función del tipo de vía y los condicionantes topográficos y del entorno. Así, el abanico de anchuras permisibles va desde los 3,75 m. de las vías de alta velocidad hasta los 2,50 m. de determinadas vías particulares de reducido uso. Un ancho superior a este límite favorecería las maniobras de adelantamiento dentro del mismo carril, aparte de que el margen de movilidad del vehículo sería tan amplio que serían más frecuentes las trayectorias erráticas de los vehículos. Naturalmente, anchos inferiores a 2,50 m. impedirían la correcta circulación –e incluso el paso- de determinados vehículos. La anchura de los carriles puede emplearse como arma por parte del proyectista para forzar una disminución de velocidad al circular por determinadas zonas, como puedan ser travesías o tramos en obras. Tabla 9. Anchura del Carril en función de la Vía Tipo de Vía Autopistas y Autovías Carreteras convencionales y vías rápidas Vias de escaso tráfico de vehículos Carreteras de Montaña Vías arteriales y calles urbanas Vías locales urbanas de más de dos carriles por sentido Vías locales urbanas que sirvan a menos de 200 viviendas

Condición Vp˃100 80˂Vp˂100 Vp˂40

Anchura(m) 3,75 3,5

equiere gran movimiento de tierra

3

2,75 2,5

3.3.11 Pendiente Transversal (Bombeo) Una de las funciones que debe cumplir la sección transversal es la de drenar lateralmente el agua caída en el firme, para asegurar las mejores condiciones de seguridad en caso de lluvia. Para ello, se dispone una inclinación lateral en la plataforma –el bombeo- de forma que las aguas pluviales evacuen hacia los lados, donde serán recogidas por el sistema de drenaje longitudinal, generalmente cunetas. El valor de esta pendiente transversal oscila entre el 1 y el 4% según sea la calidad y acabado del pavimento. Un valor inferior al 1% ocasionaría problemas de desagüe, mientras que valores superiores al 4% exigirían un incómodo movimiento compensatorio por parte del conductor para evitar ser dirigido hacia el exterior de la calzada. El siguiente esquema muestra los diferentes rangos de pendientes y su empleo: Pablo Guillermo Coca Garabito

26


Tabla 10. Valores más frecuentes de la pendiente transversal Bombeo

Situación

1 - 1,5 %

Pavimentos uniformes y muy bien acabados.

2%

Valor habitual del bombeo en la calzada y los arcenes

2,50%

Zona de alto índice pluviométrico o donde las precipitaciones sean intensas

3-4%

Pavimentos poco uniformes o con irregularidades

4%

Zonas de la calzada no destinadas al tránsito de vehículos (bermas y medianas)

Peralte

En las curvas peraltadas, el valor de la pendiente transversal viene dado por el peralte

3.3.12 Bermas Las bermas son las franjas que flanquean el pavimento de la(s) calzadas(s). Ellas pueden ser construidas con pavimento de hormigón, capas asfálticas, tratamiento superficial, o simplemente ser una prolongación de la capa de grava en los caminos no pavimentados. En Pavimentos de Hormigón que consulten ensanches hacia la berma como parte del Diseño Estructural, la berma podrá contar con un sector en hormigón y el saldo para completar su ancho, se dará con una capa asfáltica de 0,05 m de espesor mínimo, apoyada sobre una base granular de CBR 80%, cuyo espesor será el existente entre la subbase y la cara inferior de la capa. Si el pavimento de hormigón no consulta un sobreancho estructural, la berma se construirá según se indica para los Pavimentos Asfálticos. En Pavimentos Asfálticos multicapas, la berma constituirá una prolongación de la capa de rodadura del pavimento, la que deberá tener un espesor mínimo de 0,05 m el que se mantendrá en la berma. En los Tratamientos Superficiales la berma se revestirá prolongando el tratamiento de la calzada hacia la berma. Si la carretera tiene una sola calzada, las bermas deben tener anchos iguales. En caso de tratarse de una carretera unidireccional con calzadas separadas, existirán bermas interiores y exteriores en cada calzada, siendo las primeras de un ancho inferior. Las bermas cumplen cuatro funciones básicas: proporcionan protección al pavimento y a sus capas inferiores, que de otro modo se verían afectadas por la erosión y la inestabilidad; permiten detenciones ocasionales; aseguran una luz libre lateral que actúa sicológicamente sobre los conductores, aumentando de este modo la capacidad de la vía, y ofrecen espacio adicional para maniobras de emergencia, aumentando la seguridad. Para que estas funciones se cumplan en la práctica, las bermas deben ser de un ancho constante, estar libres de obstáculos y deben estar compactadas homogéneamente en toda su sección. Para lograr dichos objetivos se consultan los sobreanchos de la plataforma “SAP”, que confinan la estructura de las bermas y en los que se instalarán las barreras de seguridad y la señalización vertical. 3.3.13 Sobreancho de Plataforma (SAP) La plataforma en terraplén tendrá siempre un SAP mínimo de 0,5 m que permita confinar las capas de subbase y base de modo que en el extremo exterior de la berma sea posible alcanzar el nivel de compactación especificado. Consecuentemente, en los 0,5 m exteriores del SAP no se podrá lograr la compactación máxima exigida por el resto de la plataforma por falta de confinamiento y riesgo por perdida de estabilidad del equipo de compactación autopropulsado. Toda vez que el SAP tenga un ancho mayor que 0,5 m, el ancho adicional adyacente a la berma deberá compactarse según las mismas exigencias especificadas para las bermas. En plataformas en corte, si la cuneta es revestida, se podrá prescindir del SAP como parte de la sección transversal, no obstante ello, al extender las capas de subbase y base se colocará inicialmente un sobreancho de 0,5 m para poder compactar adecuadamente el borde exterior de las bermas, material que se retira posteriormente para conformar la cuneta. Si la cuneta no lleva revestimiento la sección transversal debe considerar un SAP de 0,5 m, para separar las capas estructurales de las aguas que escurren por la cuneta. Si la plataforma en terraplén consulta la instalación de barreras de seguridad, salvo que se trate de Caminos Locales o de Desarrollo con Vp ≤ 50 km/h, el ancho mínimo del SAP será de 0,8 m, con el objeto de anclar el poste a 0,2 m del

extremo exterior del SAP y no invadir la berma con la barrera.


27

28


En Carreteras con VP ≥90 km/h el SAP será mayor que el mínimo para aumentar el espacio disponible para la

señalización vertical, ya que el tamaño de las señales aumenta con la Velocidad de Proyecto. (Ver anchos del SAP en la Tabla 11). Tabla 11. Sobreanchos de Bermas y SAP Anch o de Bermas

Número de cal zadas y categ or í a Veloci dad de Proyecto (K m/h)

"bi" interior (m)

S E L A N O I C C E R I D I N U S A D A Z L A C

AUTOPISTA

PRIMARIO Y AUTORUTA

COLECTOR

L A N O I C C E R I D I B A D A Z A C

Ancho d e SAP

"be" exterior (m)

"Si"interior(m)

"Se"exterior(m)

120

1,2

2,5

0,5-0,8

1,5

100

1

2,5

0,5-0,8

1

80

1

2,5

0,5-0,8

0,8

100

1

2,5

0,5-0,8

1

90

1

2,5

0,5-0,8

1

80

1

2

0,5-0,8

0,5-0,8

80

1

2

0,5-0,8

0,5-0,8

70

0,6-0,7

1,5

0,5-0,8

0,5-0,8

60

0,6-0,7

1

0,5-0,8

0,5-0,8

100-90

-

2,5

-

1

80

-

2

-

0,5-0,8

80

-

1,5

-

0,5-0,8

70

-

1,0-1,5

-

0,5-0,8

60

-

0,5-1

-

0,5-0,8

50

-

0,5-1

-

0,5

40

-

0-0,5

-

0,5

30

-

0-0,5

-

0,5

3.4 CURVAS HORIZONTALES 3.4.1 Curva Horizontal Sim ple Las curvas horizontales circulares simples son arcos de circunferencia de un solo radio que unen dos tangentes consecutivas, conformando la proyección horizontal de las curvas reales o espaciales. Por lo tanto, las curvas del espacio no necesariamente son circulares. En la Figura 3.1 aparecen los diferentes elementos geométricos de una curva circular simple. Tomando el sentido de avance de izquierda a derecha, dichos elementos son: PI= Punto de intersección de las tangentes o vértice de la curva. PC = Principio de curva; punto donde termina la tangente de entrada y empieza la curva. PT = Principio de tangente: punto donde termina la curva y empieza la tangente de salida. O= Centro de la curva circular. Δ = Ángulo de deflexión de las tangentes: ángulo de deflexión principal. Es igual al ángulo central subtendido por el arco PC.PT.

R= Radio de la curva circular simple: T= Tangente o subtangente: distancia· desde el PI al PC o desde el PI al PT. L = Longitud de curva circular: distancia desde el PC al PT a lo largo del arco circular, o de un polígono de cuerdas. CL = Cuerda larga: distancia en línea recta desde el PC al PT. E= Externa: distancia desde el PI al punto medio de la curva A. M= Ordenada media: distancia desde el punto medio de la curva A al punto medio de la cuerda larga B.



∆   2

T = R tan

∆   2

CL = 2R sen 

   1   − 1 E =R  cos ∆     2    

M

  ∆  = R 1− cos    2  

Lc

=

Gc =

c∆ Gc

=

π R

∆

180

1145,92 R


29


3.4.2 Curva Horizontal Compuesta Las curvas circulares compuestas son aquellas que están formadas por dos o más curvas circulares simples. A pesar de que no son muy comunes, se pueden emplear en terrenos montañosos, cuando se quiere que la carretera quede lo más ajustada posible a la forma del terreno o topografía natural, lo cual reduce el movimiento de tierras. También se pueden utilizar cuando existen limitaciones de libertad en el diseño, como por ejemplo, en los accesos a puentes, en los pasos a desnivel y en las intersecciones. 3.4.2.1 Curvas ci rculares co mpuestas de dos radios En la figura 3.2 aparecen los diferentes elementos geométricos de una curva circular compuesta de dos radios, definidos como: PI = Punto de intersección de las tangentes. PC = Principio de la curva compuesta. PT = Fin de la curva compuesta o principio de tangente. PCC = Punto común de curvas o punto de curvatura compuesta. Punto donde termina la primera curva circular simple y empieza la segunda. R, = Radio de la curva de menor curvatura o mayor radio. R1 =Radio de la curva de mayor curvatura o menor radio. O1 = Centro de la curva de mayor radio. O2= Centro de la curva de menor radio. Δ =Ángulo de deflexión principal. Δ 1= Ángulo de deflexión principal de la curva de mayor radio. Δ 2= Ángulo de deflexión principal de la curva de menor radio. T1= Tangente de la curva de mayor radio. T2= Tangente de la curva de menor radio. TL= Tangente larga de la curva circular compuesta. TC= Tangente corta de la curva circular compuesta.


30


Tc =

TL

=

R1 − R2 cos∆ − ( R1 − R 2 ) cos∆ 1 sen∆

R2

− R1 cos∆ + ( R1 − R2 ) cos∆ 2 sen∆

3.4.2.2 Curva circular compuestas de tres radios La Figura 3.47 muestra una curva compuesta de tres radios de longitudes diferentes tal que Rr>Ri>RJ 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 y localización de la curva circular compuesta es necesario determinar la tangente larga TL y la tangente corta TC.


31


TC =

TL

=

R1 − R3 cos∆ − ( R1 − R 2 ) cos ∆1 − ( R 2 − R 3 ) cos( ∆1 + ∆2 ) sen∆ R3

− R1 cos∆ + ( R1 − R2 ) cos( ∆ 2 + ∆ 3 ) + ( R 2 − R3 ) cos∆ 3 sen∆



Tε = T1 + T1 + Τ2 +



 

(T2 +T3 ) sen∆ 3 sen ( ∆ 2 + ∆ 3 )

Ts = T3 +  T1 + Τ2 +

 

  sen ( ∆ 2 + ∆ 3 )    sen ∆   

(T2 + T3 ) sen∆ 3 sen ( ∆ 2 + ∆3 )

  sen∆1   (T2 + T3 ) sen ∆ 2   +   sen∆2   sen ( ∆2 + ∆ 3 )


32


3.4.3 Curva Espi rales de Transici ón La incorporación de elementos de curvatura variable con el desarrollo, entre recta y curva circular o entre dos curvas circulares, se hace necesaria en carreteras y caminos por razones de seguridad, comodidad y estética. El uso de estos elementos permite que un vehículo circulando a la Velocidad Específica correspondiente a la curva circular, se mantenga en el centro de su carril. Esto no ocurre, por lo general, al enlazar directamente una recta con una curva circular, ya que en tales casos el conductor adopta instintivamente una trayectoria de curvatura variable que lo aparta del centro de su carril e incluso lo puede hacer invadir la adyacente, con el peligro que ello implica. La curva de transición surge debido a la necesidad de interponer un elemento que garantice una continuidad dinámica y geométrica entre los anteriores tipos de alineaciones: - La continuidad dinámica apunta al hecho de que la aparición de la fuerza centrífuga ocasionada al modificar la trayectoria se haga de manera gradual, de forma que el conductor pueda efectuar una maniobra de giro suave –con velocidad angular constante- para adecuarse a este cambio. - La continuidad geométrica va ligada a la anterior, y se refiere a la inexistencia de discontinuidades o puntos angulosos entre los elementos geométricos de dos alineaciones consecutivas, como puedan ser la curvatura o el peralte. Aparte de servir como enlace de otros tipos de alineaciones, la curva de transición se constituye como una alineación más, pudiendo existir tramos de vía compuestos exclusivamente por este tipo de curvas. Existen otra serie de parámetros auxiliares, aunque de gran utilidad a la hora de representar gráficamente o replantear la curva. Éstos son: (a) Tangente de entrada (o salida): Punto de tangencia entre la clotoide y la anterior (o siguiente) alineación recta. Coincide con el origen de coordenadas de la clotoide, por lo que también se llama tangente en el origen (O). (b) Tangente común: Se llama así al punto de contacto entre una alineación circular y una clotoide. Su característica principal es que los radios de la curva circular y del círculo osculador a la clotoide en dicho punto coinciden. (c) Retranqueo (ΔR): Distancia respecto de la tangente en el origen de la clotoide (eje de abscisas) a la que debe desplazarse el círculo osculador a la clotoide (R) en el punto de enlace con la siguiente alineación. ∆R = Y + R ( cosϕ − 1)

(d) Distancia X0: Distancia al origen de la clotoide de la proyección del centro del círculo osculador sobre la tangente de entrada. Xo

(C)

= X − Rsenϕ

(e) Tangente corta (Tc): Longitud del segmento tangente al círculo osculador de la clotoide, limitado por la tangente común y el eje de abscisas (X). Su pendiente se corresponde con el ángulo girado ( ϕ). Su valor viene dado por: Tc =


Y senϕ

33


(f) Tangente larga (TL): Distancia entre el origen de la clotoide y el punto de corte de la tangente corta con el eje de abscisas. Se calcula mediante la siguiente expresión: TL = X −

Y tanϕ

Otra de las características que posee la clotoide es su homotecia, propiedad que viene a decir que dos clotoides con distinto parámetro son semejantes, y que sus puntos de igual curvatura mantienen una razón constante con respecto a un punto fijo, llamado centro de homotecia. Esta propiedad geométrica que permite obtener sus características geométricas independientemente del valor de su parámetro. A este efecto, pueden confeccionarse tablas adimensionales como las que figuran en las páginas siguientes que relacionen las diferentes variables de la curva.

3.5

CURVAS VERTICALES

Una curva vertical es aquel elemento del diseño en perfil que permite el enlace de dos tangentes verticales consecutivas, tal que a lo largo de su longitud se efectúa el cambio gradual de la pendiente de la tangente de entrada a la pendiente de la tangente de salida, de tal forma que facilite una operación vehicular segura y confortable, que sea de apariencia agradable y que permita un drenaje adecuado. Se ha comprobado que la curva que mejor se ajusta a estas condiciones es la parábola de eje vertical. 3.5.1 Curva Verti cal Simé trica

La parábola utilizada para el enlace de dos tangentes verticales consecutivas debe poseer las siguientes propiedades: La razón de variación de su pendiente a lo largo de su longitud es una constante. La proyección horizontal del punto de intersección de las tangentes verticales está en la mitad de la línea que une las proyecciones horizontales de los puntos de tangencia extremos, donde empieza y termina la curva. Pablo Guillermo Coca Garabito

34


Los elementos verticales de la curva (cotas) varían proporcionalmente con el cuadrado de los elementos horizontales {abscisas). La pendiente de cualquier cuerda de la parábola, es el promedio de las pendientes de las líneas tangentes a ella en sus respectivos extremos. En la Figura 4.2, se presenta a la parábola de eje vertical, perfectamente simétrica. Los principales elementos que caracterizan esta parábola son: A= PIV = Punto de intersección vertical. Es el punto donde se interceptan las dos tangentes verticales. B = PCV= Principio de curva vertical. Donde empieza la curva. C = PTV= Principio de tangente vertical. Donde termina la curva. BC = L, = Longitud de la curva vertical, medida en proyección horizontal. VA= E, = Externa vertical. Es la distancia vertical del PIV a la curva. VD= f = Flecha vertical. P(x1, y1)= Punto sobre la curva de coordenadas (x1, y1). Q(x1, y2) = Punto sobre la tangente de coordenadas (x1, y2), situado sobre la misma vertical de P. QP= y Corrección de pendiente. Desviación vertical respecto a In tangente de un punto de la curva P. Valor a calcular. BE= x Distancia horizontal entre el PCV y el punto P de la curva. a = Ángulo de pendiente de la tangente de entrada. β = Ángulo de pendiente de la tangente de salida. Ϫ = Ángulo entre las dos tangentes. Ángulo de deflexión vertical. m=tan a = Pendiente de la tangente de entrada. n=tan β = Pendiente de la tangente de salida. i=tan Ϫ = Diferencia algebraica entre las pendientes de la tangente de entrada y de salida.

  x y = Ev   Lv  2

    

2


35


Puntos Máximos y Mínimos

 i  2 x  2Lv  i = m − ( −n ) m= pendiente de entrada, n= pendiente de salida y =

m  Lv  i 

x =

3.5.2 Curvas As imétric as Una curva vertical es asimétrica cuando las proyecciones horizontales de sus tangentes son de distinta longitud. Esta situación se presenta cuando la longitud de la curva en una de sus ramas está limitada por algún motivo. La Figura 4.6, ilustra este caso para una curva vertical cóncava. De acuerdo con la ecuación (4-l), las correcciones de pendiente para cada rama se calculan como:


36


x  y 1 = Ev  1   L1 

2

x  y 2 = Ev  2   L2 

2

Como m+n =i  i L1L2    2LV 

Ev = 

Puntos Máximos y Mínimos 2

x

=

nL2

=

mL1

2Ev

, referida desde el PTV

2

x

2Ev

, referida desde el PCV


37


3.5.3 Coeficiente angul ar de una curva verti cal El coeficiente angular kv de una curva vertical, define la curvatura de la parábola como una variación de longitud por unidad de pendiente. así: Kv =

LV i

(mts / %)

Entonces k, es la distancia horizontal en 111ctros, necesaria para que se efectúe un cambio del 1% en la pendiente de la tangente a lo largo de la curva, tal como se ilustra en la Figura 4.8.

3.5.4 Curva Vertical Convexa


38


3.5.5 Curva Vertical Cóncava

3.6 VISIBILIDAD EN CARRETERAS Una de las características más importantes que deberá ofrecer el proyecto de una carretera al conductor de un vehículo es la habilidad de ver hacia delante, tal que le permita realizar una circulación segura y eficiente. La distancia de visibilidad se define como la longitud continua da carretera que es visible hacia delante por el conductor de un vehículo que circula por ella. Esta distancia de visibilidad deberá ser de suficiente longitud, tal que le permita a los conductores desarrollar la velocidad de diseño y a su vez controlar la velocidad de operación de sus vehículos ante la realización de ciertas maniobras en la carretera, como lo pueden ser por la presencia de un obstáculo fijo sobre su carril de circulación, o el adelantamiento de un vehículo lento en carreteras de dos carriles dos sentidos, o el encuentro de dos vehículos que circulan por el mismo carril en sentidos opuestos en carreteras terciarias de calzadas angostas. Se distinguen para el diseño cinco tipos de visibilidad, bajo distintas circunstancias impuestas por el trazado de la carretera o la maniobra que se desea ejecutar. Los casos básicos aludidos son: − Visibilidad de Frenado − Visibilidad de Adelantamiento (Caminos Bidireccionales) − Visibilidad al Punto de Atención − Visibilidad en Intersecciones − Visibilidad para cruzar una Carretera o Camino Pablo Guillermo Coca Garabito

39


Algunos de estos parámetros se analizaron en la sección 3.3 “Parámetros de Diseño” Dentro de este apartado cabe hacer una distinción, ya que no será lo mismo la visibilidad existente en un acuerdo convexo que en uno cóncavo. Algunos autores hacen incluso una subdivisión entre acuerdos largos –aquéllos en los que la visibilidad queda encuadrada en la longitud del acuerdo- y acuerdos cortos, donde la visibilidad supera la longitud del propio acuerdo. La Instrucción española se restringe al caso de acuerdos largos, ya que en acuerdos cortos supone más restrictiva la condición estética. Así tendremos que, en los acuerdos convexos, la condición restrictiva del parámetro será la siguiente: Kv =

D2

(

2

h1 + h 2

)

2

Donde KV es el parámetro de la parábola en m D es la distancia de visibilidad requerida (parada o adelantamiento) h1 es la altura del punto de vista del conductor sobre la calzada en m (generalmente suele tomarse entre 1.10 y 1.20 m.) h2 es la altura del objeto sobre la calzada en m (Normalmente 0.15 m. en parada y 1.10 m. en adelantamiento) Los acuerdos cóncavos plantean otro tipo de problemática, ya que si bien durante el día no plantean problemas de visibilidad, por la noche ésta se restringe a la zona iluminada por los faros del vehículo. Así, una mayor curvatura del acuerdo –que se traduce en un valor del parámetro más pequeño- conllevará a priori una menor visibilidad disponible. La normativa española limita el valor del parámetro mediante la siguiente expresión: Kv =

D2 2( h − h2 + D ⋅ tgα )

Donde KV es el parámetro de la parábola en m D es la distancia de visibilidad requerida (generalmente parada) h es la altura de los faros del vehículo sobre la calzada en m (generalmente suelen tomarse 0.75 m.) h2 es la altura del objeto sobre la calzada en m α es el ángulo que el rayo de luz de mayor pendiente forma con el eje longitudinal del vehículo, normalmente 1º Debe advertirse que el haz de luz despedido por los faros del vehículo tiene un alcance máximo medio de 200 m. (ver Capítulo 10), por lo que todo valor de visibilidad –especialmente de adelantamiento- que sobrepase dicha longitud carece de sentido.


40


3.7 MOVIMIENTO DE TIERRAS Para el ingeniero proyectista de carreteras unas de las principales metas durante la elaboración de un proyecto es lograr la combinación de alineamientos y pendientes que, cumpliendo con las normas de trazado, permita la construcción de la carretera con el menor movimiento de tierras posible y con el mejor balance entre los volúmenes de excavación y relleno que se produzcan. Para el constructor de carreteras, el trabajo de mayor envergadura radica esencialmente en la ejecución del movimiento de tierras, partida que, generalmente, es la más abultada dentro del presupuesto y de cuya correcta realización y control dependerá no solo el éxito técnico de la obra, sino también los beneficios económicos que de su trabajo derive. El movimiento de tierras es una ciencia que abarca por consiguiente, tanto los cómputos métricos de los volúmenes a mover como los principios de ejecución del trabajo. Al aplicarla en gran escala exige la experiencia y los conocimientos de un ingeniero especialista. 3.7.1 Cubicación aproximada de tierras a) Las dos secciones están íntegramente en terraplén o en desmonte V=

A1 + A2

2

×L

b) Una sección en terraplén y la otra en desmonte Vt =

Vd

3.7.2 Criterios d e Talud

=

A1

2 A2

2

× L1 , Volúmen de terraplén × L2 , Volúmen de Desmonte

La determinación de los taludes adecuados para obtener cortes estables en roca implica un estudio cuidadoso de las características físicas y estructurales del material, a menudo complicadas por fallamientos, diaclasas, micro-pliegues o presencia de estratos muy bandos interestraficados con estratos duros. Por esta razón, el factor altura y la relación angular no pueden adoptarse como un factor fijo a lo largo de los taludes de corte de una vía. Como resultado de la interdigitación de rocas de distinta clase resulta muy a menudo que una roca capaz de proporcionar taludes óptimos cambia, a lo largo de un mismo corte, a roca de naturaleza menos favorable que exige taludes mas tendidos. Los cambios de buzamiento actúan de la misma manera toda vez que grupos de esquistos con buzamiento favorable, contra el talud pueden cambiar en el mismo corte a posiciones desfavorables. Como en la construcción mecanizada de las carreteras no es posible hacer cambios continuos de diseño, es necesario llegar a un talud óptimo promedio o talud de diseño. Los ángulos de taludes en corte y su altura crítica podrán obtenerse a base de los conceptos vigentes acerca de la inclinación y altura crítica de taludes en material homogéneo, tomando además muy en consideración el comportamiento de los taludes de corte en rocas similares en la misma región. Es así que diseños típicos han podido ser elaborados. La figura A-1 recoge lo que pudiera ser considerado experiencia de un grupo de ingenieros del Departamento de Carreteras de California.


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3.7.2.1 Consideracion es 1.- En ciertas secciones con terraplén se construyen taludes especiales con revestimiento de piedra, mampostería seca de piedra tosca, concreto armado y diferentes tipos de muros de contención. 2.- La mejor evidencia de un talud probable, es un talud existente en un material similar sometido a las variaciones del clima, de preferencia uno que se encuentre en las cercanías. 3.- Lo que se tiene que tomar también en consideración es la influencia del intemperismo, apareciendo fundamentalmente el efecto erosivo del agua y el viento, en taludes sin protección. para lo cual una cubierta vegetativa adecuada, prevendrá la mayor parte de los daños originados por el esfuerzo climático, para ello se debe seleccionar la vegetación adecuada a la inclinación del talud empleado. 4.- Un talud de corte con más de una inclinación se puede dar en dos casos básicos a).Cuando la inclinación con la cual el se inicia, a partir del borde exterior del fondo de la cuneta, debe ser disminuida más arriba, teniéndolo, al existir terrenos de inferiores características estructurales. b).Cuando se elige diseñar un talud de corte con banquetas, por ser esta solución, en el caso estudiado., preferible a un talud más tendido, ya sea único o quebrado. 5.- Las banquetas pueden ser diseñadas como permanentes. o transitorias si se prevé que ellos estén cubiertos con materiales desprendidos o derramados desde los siguientes. En ambos las banquetas deben tener un ancho mínimo que es función de las características geológicas del terreno y, en zonas de nevadas frecuentes, de la intensidad de éstas. En todo caso es necesario que dicho ancho permita el paso de maquinarias de construcción y conservación.. Sus inclinaciones transversales deben ser del orden del 4%, vertiendo hacia la pared del corte si son permanentes y no superiores al 1 : 5 (V:H), vertiendo hacia la plataforma, si son transitorios


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TALUDES TÍPICOS


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3.8 DRENAJE EN CARRETERAS Una curiosa forma de introducir este capítulo es hablar de la tormentosa relación amor-odio que el agua y la carretera han mantenido a lo largo de los tiempos; por un lado, el agua es un componente imprescindible en los procesos de compactación e incluso forma parte del hormigón empleado en pavimentos rígidos y obras de fábrica, así como en determinados compuestos bituminosos. Pero por otro lado, el agua “incontrolada” procedente de las precipitaciones o del subsuelo puede llegar a ser muy perjudicial para la propia estructura del firme, mermando su resistencia, plastificando los suelos, erosionando taludes o disolviendo en su seno aquellas partículas más susceptibles. Además, su presencia en la superficie modifica drásticamente las condiciones de rodadura de los vehículos, restándoles adherencia con el firme y haciendo más propensos los accidentes al favorecer el fenómeno del aquaplanning o hidroplaneo. Todo ello lleva al ingeniero de carreteras a tratar de diseñar sistemas de drenaje efectivos que evacuen y canalicen adecuadamente el agua, manteniéndola alejada de la zona de afección de la vía. Para ello se emplean diversos métodos hidrológicos de previsión de avenidas y cálculo de caudales máximos, sobre los cuales diseñar elementos que, en superficie o en profundidad, logren el objetivo deseado. La aparición de nuevas técnicas y materiales contribuye sin duda a mejorar este aspecto que redunda en la comodidad y seguridad de los usuarios de la carretera. 3.8.1 Sistemas de Drenaje Se define sistema de drenaje de una vía como el dispositivo específicamente diseñado para la recepción, canalización y evacuación de las aguas que puedan afectar directamente a las características funcionales de cualquier elemento integrante de la carretera. Dentro de esta amplia definición se distinguen diversos tipos de instalaciones encaminadas a cumplir tales fines, agrupadas en función del tipo de aguas que pretenden alejar o evacuar, o de la disposición geométrica con respecto al eje de la vía:  DRENAJE SUPERFICIAL: Conjunto de obras destinadas a la recogida de las aguas pluviales o de deshielo, su

canalización y evacuación a los cauces naturales, sistemas de alcantarillado o a la capa freática del terreno. Se divide en dos grupos: - Drenaje longitudinal: Canaliza las aguas caídas sobre la plataforma y taludes de la explanación de forma paralela a la calzada, restituyéndolas a sus cauces naturales. Para ello se emplean elementos como las cunetas, caces, colectores, sumideros, arquetas y bajantes. - Drenaje transversal: Permite el paso del agua a través de los cauces naturales bloqueados por la infraestructura viaria, de forma que no se produzcan destrozos en esta última. Comprende pequeñas y grandes obras de paso, como puentes o viaductos.


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 DRENAJE PROFUNDO: Su misión es impedir el acceso del agua a capas superiores de la carretera –especialmente al

firme-, por lo que debe controlar el nivel freático del terreno y los posibles acuíferos y corrientes subterráneas existentes. Emplea diversos tipos de drenes subterráneos, arquetas y tuberías de desagüe. Es práctica habitual combinar ambos sistemas para conseguir una total y eficiente evacuación de las aguas, aunque en ocasiones –zonas muy secas o con suelos impermeables- sólo es necesario emplear dispositivos de drenaje superficial. 3.8.2 Criterios d e Diseño A la hora de proyectar el drenaje de una carretera deben tenerse presentes una serie de factores que influyen directamente en el tipo de sistema más adecuado, así como en su posterior funcionalidad. Los más destacables son: (a) Factores topográficos: Dentro de este grupo se engloban circunstancias de tipo físico, tales como la ubicación de la carretera respecto del terreno natural contiguo –en desmonte, terraplén o a media ladera-, la tipología del relieve existente –llano, ondulado, accidentado- o la disposición de sus pendientes en referencia a la vía. (b) Factores hidrológicos: Hacen referencia al área de la cuenca de recepción y aporte de aguas superficiales que afecta directamente a la carretera, así como a la presencia, nivel y caudal de las aguas subterráneas que puedan infiltrarse en las capas inferiores del firme. (c) Factores geotécnicos: La naturaleza y características de los suelos existentes en la zona condiciona la facilidad con la que el agua puede llegar a la vía desde su punto de origen, así como la posibilidad de que ocasione corrimientos o una erosión excesiva del terreno. Las propiedades a considerar son aquellas que afectan a su permeabilidad, homogeneidad, estratificación o compacidad, influyendo también la existencia de vegetación. Una vez sopesados estos factores se procede al diseño de la red de drenaje, que deberá cumplir los siguientes objetivos: - Evacuar de manera eficaz y lo más rápidamente posible el agua caída sobre la superficie de rodadura y los taludes de la explanación contiguos a ella. Por supuesto, deberán evitar la inundación de los tramos más deprimidos de la vía. - Alejar del firme el agua freática, así como los posibles acuíferos existentes, empleando para ello sistemas de drenaje profundo. - Prestar especial atención a los cauces naturales, tales como barrancos o ramblas, disponiendo obras de fábrica que no disminuyan su sección crítica Para periodos de retorno razonables. Debe recordarse que las avenidas son la principal causa mundial de destrucción de puentes. - No suponer un peligro añadido para la seguridad del conductor, empleando para ello taludes suaves y redondeando las aristas mediante acuerdos curvos, evitando así posibles accidentes adicionales. - También debe cuidarse el aspecto ambiental, procurando que produzca el menor daño posible al entorno. Todos los anteriores puntos están como siempre supeditados a la economía de la obra, por lo que la solución adoptada debe tener en cuenta dos condicionantes adicionales: - El coste inicial de construcción e implantación del sistema de drenaje. - Los costes de reparación y mantenimiento de la infraestructura de drenaje a lo largo de la vida útil de la carretera. Pablo Guillermo Coca Garabito

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3.8.3 Elementos de dr enaje Superficial Las aguas pluviales caídas tanto sobre la calzada como sobre los desmontes adyacentes a la misma –en el caso de que existan- hacen necesario disponer elementos específicos destinados a recoger y canalizar longitudinalmente dichas precipitaciones. En el capítulo dedicado a drenaje se efectuará un análisis más exhaustivo acerca de la problemática de evacuación de las aguas pluviales en carreteras; por el momento, describiremos los elementos empleados para efectuar el drenaje longitudinal y que forman parte de la sección transversal: las cunetas, caces y sumideros. 3.8.3.1 Cuneta La cuneta puede definirse como una zona longitudinal situada en el extremo de la calzada y que discurre paralela a la misma, cuya misión es la de recibir y canalizar las aguas pluviales procedentes de la propia calzada –donde son evacuadas a través del bombeo- y de la escorrentía superficial del talud de desmonte si éste existe. Además de este función principal, las cunetas prestan otro tipo de funciones útiles para el correcto funcionamiento de la infraestructura viaria, como son: - Control del nivel freático. - Evacuación de las aguas infiltradas tanto en el firme como en el terreno circundante. - Servir de almacén eventual de la nieve retirada de la calzada. Las cunetas pueden construirse de diferentes materiales en función de la velocidad de circulación del agua en su seno, magnitud que depende directamente de la inclinación longitudinal de la cuneta, que suele coincidir con la adoptada para la vía. Una velocidad superior a la tolerable por el material causaría arrastres y erosiones del mismo, reduciendo la funcionalidad de la cuneta. Así, para bajas velocidades no es necesario efectuar ningún revestimiento, mientras que si ésta supera los 4.5 m/s. es necesario revestir las paredes de hormigón. Como ya se ha comentado, las cunetas suelen ubicarse generalmente en los laterales de la calzada, aunque éste no es el único lugar donde pueden encontrarse. Otras disposiciones propias de las cunetas son: (a) Cunetas de coronación de desmonte: Se colocan en la parte más alta del desmonte para evitar la erosión y arrastre de materiales que conforman talud, así como para aliviar parte del caudal que debería recoger la cuneta principal, interceptando la escorrentía de las laderas circundantes. (b) Cuneta de coronación de terraplén: Al igual que las anteriores, evitan que el agua recogida por la calzada penetre en el talud, lo que podría ocasionar arrastres e incluso el desmoronamiento parcial del terraplén. Son de menor tamaño, ya que únicamente deben evacuar el agua recogida en el firme. (c) Cuneta de pie de terraplén: Su misión es recoger las aguas que caen sobre el talud del terraplén y sobre el terreno circundante, sobre todo si su pendiente vierte hacia el propio relleno, ya que podría llegar a erosionar gravemente la base del mismo.


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Existen diversos tipos de secciones empleadas en la construcción de cunetas. Si bien es cierto que existen algunas secciones hidráulicamente mejores que otras, no es éste el único cometido que debe procurar la geometría de una cuneta. Sus parámetros de diseño son los siguientes: - Sección hidráulica apropiada para la evacuación del caudal máximo previsto para el correspondiente período de retorno, que normalmente se toma entre 5 y 20 años. - Garantizar de seguridad de los vehículos que accidentalmente abandonen la vía y penetren en la cuneta. A este efecto, deben evitarse secciones con pendientes abruptas y puntos angulosos, ya que pueden provocar el vuelco del vehículo. Si no puede garantizarse este aspecto, deben protegerse mediante barreras de contención, generalmente biondas. - Durabilidad de la infraestructura, empleando materiales adecuados y procurando una cuidada ejecución, de forma que se mantenga operativa con los mínimos costes de mantenimiento y reparación. - Simplicidad geométrica, de forma que su ejecución sea rápida, barata y eficaz. Actualmente, se emplean dos tipos de secciones: las triangulares –denominadas en V- y las trapeciales, representadas simbólicamente con la letra T. Las aristas vivas de dichas secciones deberán suavizarse con acuerdos de al menos 1.50 m. de radio por los motivos ya comentados de seguridad vial. También deben mencionarse las secciones reducidas de una anchura estricta, empleadas en carreteras de montaña.


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3.8.3.2 Caces y Sumideros Un caz es una franja estrecha situada longitudinalmente en los bordes de la calzada y cuyo cometido es recoger conducir las aguas superficiales y de escorrentía hasta un elemento de desagüe. Dado su reducido tamaño, se emplean únicamente para evacuar pequeños caudales, como los recogidos únicamente en la superficie de la calzada, o en zonas donde el espacio es limitado, como travesías y núcleos urbanos. Los caces desaguan con cierta frecuencia a un colector mediante unos elementos de conexión denominados sumideros o bajantes. Éstos suelen disponerse en general cada 25 ó 50 m., presentando diversas tipologías.


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3.9 REPLANTEO DE UNA CARRETERA En la parte de Anexos, se introduce 3.10 SEÑALIZACIÓN La señalización surge por la necesidad de mantener informado al conductor del vehículo acerca de las características de la vía por la que circula y del entorno por el que ésta discurre. En este sentido, la misión de la señalización vial se define en tres puntos: (a) Advertir de la existencia de peligros potenciales. (b) Informar de la vigencia de ciertas normas y reglamentaciones en un tramo determinado de vía. (c) Orientar al usuario mediante las oportunas indicaciones para que éste sepa en todo momento dónde está, hacia dónde va y qué dirección tomar para cambiar de destino. Para llevar a cabo estos principios, la señalización debe cumplir una serie preceptos fundamentales sin los cuales su eficacia es más que dudosa: (a) Claridad: La información debe ser presentada de forma que llame la atención del usuario y en zonas en que no dé lugar a una mala interpretación de la misma. (b) Sencillez: El código empleado debe ser comprensible por cualquier usuario capacitado para la conducción. Además, no conviene densificar el contenido de la información suministrada, ya que lo más seguro es que no se interprete correctamente. (c) Precisión: Es imprescindible que la información se suministre cuando el conductor la necesite, de forma que éste disponga de un tiempo de comprensión, decisión y reacción ante la advertencia visualizada. Tampoco debe suministrarse con demasiada antelación, ya que puede confundirlo. (d) Universalidad: La interpretación del código y la representación del mismo debe ser homogénea, de forma que todo usuario sea capaz de recibir la información independientemente de la zona, provincia, región o país donde se encuentre. Una correcta señalización –que cumpla las reglas y objetivos anteriormente expuestos- mejorará las condiciones de capacidad y seguridad de la vía, por lo que es un aspecto que no debe subestimarse. Un determinado porcentaje de accidentes se deben exclusivamente a la mala señalización de un tramo. Estas zonas, conocidas popularmente como puntos negros, añaden a un deficiente trazado o estado de conservación la inexistencia de una adecuada señalización que avise adecuada e incluso repetidamente de la peligrosidad en dicha zona. Dejando aparte los semáforos y las indicaciones de los agentes de tráfico, pueden diferenciarse tres tipos de señales: - Señalización vertical: Se sitúa en un plano perpendicular al eje de la vía. - Señalización horizontal o marcas viales: Se localiza sobre la propia vía. - Señales de balizamiento: Se encargan de encauzar o restringir el paso del flujo de vehículos. 3.10.1 Señalización Vertical Se entiende por señalización vertical el conjunto de elementos destinados a advertir, reglamentar o informar al usuario de una determinada vía con la debida antelación de determinadas circunstancias de la propia vía o de la circulación. Este tipo de señalización es sin duda la más importante y prevalece sobre la horizontal, ya que es a través de ella por donde el conductor recibe la mayor parte de la información. Para indicar su significación, las señales se valen de su forma, su color y su símbolo. El Código de Circulación español clasifica las distintas señales verticales según la información que suministran en: (a) Señales de peligro: Son de forma triangular con el vértice apuntando hacia arriba, enmarcadas con un borde rojo y fondo blanco, o amarillo en el caso de corresponder a una zona en obras. Indican la existencia de zonas cuyo trazado, regulación o emplazamiento puedan provocar situaciones de mayor riesgo para el conductor. Pablo Guillermo Coca Garabito

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(b) Señales de reglamentación: Tienen forma circular, pudiendo ser de prioridad, prohibición (borde rojo, fondo blanco), fin de prohibición, obligación (fondo azul, orla blanca) y restricción de paso. Se emplean para reglamentar y jerarquizar la accesibilidad y preferencia de las distintas vías. (c) Señales de indicación: De forma rectangular, su misión es facilitar al conductor la información correspondiente a la vía y sus servicios, las normas y el sentido de circulación que rigen en la misma. Se subdividen en: - Señales de indicaciones generales - Señales de carriles - Señales de servicio - Señales de orientación - Paneles complementarios - Otras señales Las señales deben colocarse en lugar visible para el conductor, aunque de forma que no constituyan un obstáculo adicional. Su emplazamiento se realizará normalmente en el espacio contiguo al arcén –denominado berma- y a una altura normalizada. Su tamaño también está normalizado, empleándose en carreteras convencionales señales triangulares de 90 cm. de lado, circulares de 60 cm. de diámetro y cuadradas de 60 cm. de lado. En vías de alta velocidad, estas dimensiones se aumentan en un 50%. Otro aspecto importante es que deben ser perceptibles por el conductor de forma que tenga el suficiente tiempo para realizar la maniobra. En el siguiente ejercicio se exponen los distintos criterios a considerar para su correcto emplazamiento. En las figuras de las páginas sucesivas, se resumen las principales señales de peligro y reglamentación empleadas.


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3.10.2 Señalización Horizontal: marcas vi ales Denominamos marcas viales a los elementos de señalización situados en la superficie de la plataforma de una vía y, caso de ser urbana, en sus bordillos. Suponen un complemento a la señalización vertical y tienen como principal misión encauzar el tráfico. Las marcas viales suelen ser blancas, aunque pueden adoptar otros colores según delimiten zonas de obras (naranja), de regulación de parada de vehículos (amarillo) o de estacionamiento (azul). Básicamente existen tres tipos de marcas viales: (a) Longitudinales: Discurren paralelas al eje de la calzada, empleándose fundamentalmente para separar sentidos de circulación, delimitar los carriles y vías especiales y ejercer funciones de regulación del tráfico. Pueden ser continuas o discontinuas, cuya su longitud de trazo irá en función de la velocidad específica de la vía. (b) Transversales: Son perpendiculares a la dirección de circulación y delimitan zonas de detención de vehículos o pasos de peatones y ciclistas. Al igual que las anteriores, pueden ser continuas y discontinuas. (c) Signos: En este grupo se engloban otros símbolos que pueden aparecer en el pavimento, tales como flechas de dirección, palabras (STOP, carriles bus taxi...) o cebreados, que delimitan zonas por la que está prohibido circular. Algunas de ellas también condicionen su longitud a la velocidad específica de la carretera.


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