INTRODUCCION
La sección transversal de una carretera en un punto de ésta, es un corte vertical normal al alineamiento horizontal, el cual permite definir la disposición y dimensiones de los elementos que forman la carretera en el punto correspondiente a cada sección y su relación con el terreno natural. Para agrupar los tipos de carreteras se acude a normalizar las secciones transversales, teniendo en cuenta la importancia de la vía, el tipo de tránsito, las condiciones del terreno, los materiales por emplear en las diferentes capas de la estructura de pavimento u otros, de tal manera que la sección típica adoptada influye en la capacidad de la carretera, en los costos de adquisición de zonas, en la construcción, mejoramiento, mejoramiento, rehabilitación, mantenimiento y en la seguridad de la circulación. circulación. En el presente capítulo se describirán los elementos de la sección transversal normalizando sus dimensiones e inclinaciones, donde sea procedente. El diseño estructural del pavimento y obras de arte, si bien son determinantes en la sección transversal, son materia a ser normadas en otro documento, por ello se exponen aquí sólo aspectos geométricos que brinden coherencia al capítulo. Con respecto a distancias de visibilidad; En cualquier punto de la carretera el usuario tiene una visibilidad que depende, sin considerar las capacidades psicofísicas de los conductores, su experiencia u otros factores relacionados con la atención durante la conducción, por un lado, de la forma, dimensiones y disposición de los elementos de trazado, y por otro de la velocidad del vehículo. Además, para cada tipo de maniobra que realice el conductor se necesita una visibilidad mínima. Por tanto, para determinar la visibilidad mínima exigible de un tramo de carretera habrá que considerar qué maniobras se van a realizar y cuál es la velocidad de los vehículos en ese tramo. En la fase de diseño de una vía habrá que considerar la velocidad de proyecto y las maniobras permitidas para garantizar que en todo punto se dispone de la visibilidad que exige la normativa.
1
Generalidades: El diseño geométrico de la sección transversal, consiste en la descripción de los elementos de la carretera en un plano de corte vertical normal al alineamiento horizontal, el cual permite definir la disposición y dimensiones de dichos elementos, en el punto correspondiente a cada sección y su relación con el terreno natural.
La sección transversal varía de un punto a otro de la vía, ya que resulta de la combinación de los distintos elementos que la constituyen, cuyos tamaños, formas e interrelaciones dependen de las funciones que cumplan y de las características del trazado y del terren El elemento más importante de la sección transversal es la zona destinada a la superficie de rodadura o calzada, cuyas dimensiones deben permitir el nivel de servicio previsto en el proyecto, sin perjuicio de la importancia de los otros elementos de la sección transversal, tales como bermas, aceras, cunetas, taludes y elementos complementarios.
ELEMENTOS DE LA SECCION
TRANSVERSAL Los elementos que conforman la sección transversal de la carretera son: carriles, calzada o superficie de rodadura, bermas, cunetas, taludes y elementos complementarios (barreras de seguridad, ductos y cámaras para fibra óptica, guardavías y otros), que se encuentran dentro del Derecho de Vía del proyecto. En las Figuras 304.01 y 304.02, se muestra una sección tipo a media ladera para una autopista en tangente y una carretera de una calzada de dos carriles en curva.
2.1. CALZADA O SUPERFICIE DE RODADURA Parte de la carretera destinada a la circulación de vehículos compuesta por uno o más carriles, no incluye la berma. La calzada se divide en carriles, los que están destinados a la circulación de una fila de vehículos en un mismo sentido de tránsito.
2
Generalidades: El diseño geométrico de la sección transversal, consiste en la descripción de los elementos de la carretera en un plano de corte vertical normal al alineamiento horizontal, el cual permite definir la disposición y dimensiones de dichos elementos, en el punto correspondiente a cada sección y su relación con el terreno natural.
La sección transversal varía de un punto a otro de la vía, ya que resulta de la combinación de los distintos elementos que la constituyen, cuyos tamaños, formas e interrelaciones dependen de las funciones que cumplan y de las características del trazado y del terren El elemento más importante de la sección transversal es la zona destinada a la superficie de rodadura o calzada, cuyas dimensiones deben permitir el nivel de servicio previsto en el proyecto, sin perjuicio de la importancia de los otros elementos de la sección transversal, tales como bermas, aceras, cunetas, taludes y elementos complementarios.
ELEMENTOS DE LA SECCION
TRANSVERSAL Los elementos que conforman la sección transversal de la carretera son: carriles, calzada o superficie de rodadura, bermas, cunetas, taludes y elementos complementarios (barreras de seguridad, ductos y cámaras para fibra óptica, guardavías y otros), que se encuentran dentro del Derecho de Vía del proyecto. En las Figuras 304.01 y 304.02, se muestra una sección tipo a media ladera para una autopista en tangente y una carretera de una calzada de dos carriles en curva.
2.1. CALZADA O SUPERFICIE DE RODADURA Parte de la carretera destinada a la circulación de vehículos compuesta por uno o más carriles, no incluye la berma. La calzada se divide en carriles, los que están destinados a la circulación de una fila de vehículos en un mismo sentido de tránsito.
2
Ancho de calzada en tangente El ancho de la calzada en tangente, se determinará tomando como base el nivel de servicio deseado al finalizar el período de diseño. En consecuencia, el ancho y número de carriles se determinarán Mediante un análisis de capacidad y niveles de servicio. Clasificacion según el DG 2001 El ancho de los carriles depende de las dimensiones de los mayores vehículos que utilizan la vía, y de otras consideraciones: consideraciones:
Cuanto mayor sea la velocidad, mayor es la oscilación de la posición transversal del vehículo dentro del carril, y por tanto el ancho de éste debe ser mayor. Cuando el radio de curvatura es reducido, como en las vías de giro de las intersecciones y en la mayoría de los ramales de enlaces, y aun en algunas carreteras, es necesario un ancho mayor que el normal en tangente. El ancho de los carriles tiene, además, repercusiones sobre el nivel de servicio. El mínimo ancho de carril, teniendo en cuenta la presencia de camiones es de 3,00 m. con un estándar fuera de poblado de 3,50 ó 3,60 m.
2.2. bermas Franja longitudinal, paralela y adyacente a la calzada o superficie de rodadura de la carretera, que sirve de confinamiento de la capa de rodadura y se utiliza como zona de seguridad para estacionamiento de vehículos en caso de emergencias.
Cualquiera sea la superficie de acabado de la berma, en general debe mantener el mismo nivel e inclinación (bombeo o peralte) de la superficie de rodadura o calzada, y acorde a la evaluación técnica y económica del proyecto, está constituida por materiales similares a la capa de rodadura de la calzada.
Adicionalmente, las bermas mejoran las condiciones de funcionamiento del tráfico y su seguridad; por ello, las bermas desempeñan otras funciones en proporción a su ancho tales como protección al pavimento y a sus capas inferiores, detenciones ocasionales, y como zona de seguridad para maniobras de emergencia.
3
2.2.2. inclinacion de bermas En las vías con pavimento superior, la inclinación de las bermas, se regirá según la Figura 304.03.
En el caso de vías a nivel de afirmado: En el caso de afirmado las vías seguirán la inclinación del pavimento, en los casos de curvas se ejecutará el peralte indicado. En el caso que la berma se pavimente , será necesario añadir lateralmente a la misma para su confinamiento una banda de mínimo 0.5 m de ancho sin pavimentar, esta banda se le denomina sobre ancho de compactación ( s.a.c ) y puede permitir la localización de señalización y defensas. Para las carreteras de bajo tránsito:
La berma situada en la parte superior del peralte, tendrá en lo posible, una inclinación en sentido contrario al peralte igual a 4%, de modo que escurra hacia la cuneta. En los tramos en tangentes, las bermas tendrán una pendiente de 4% hacia el exterior de la plataforma. La diferencia algebraica entre las pendientes transversales de la berma superior y la calzada será siempre igual o menor a 7%. Esto significa que cuando la inclinación del peralte es igual a 7%, la sección transversal de la berma será horizontal y cuando el peralte sea mayor a 7% la berma superior quedará con una inclinación hacia la calzada, igual a la del peralte menos 7%
2.3. bombeo En tramos en tangente o en curvas en contra peralte, las calzadas deben tener una inclinación transversal mínima denominada bombeo, con la finalidad de evacuar las aguas superficiales. El bombeo depende del tipo de superficie de rodadura y de los niveles de precipitación de la zona. El bombeo puede darse de varias maneras, dependiendo del tipo de carretera y la conveniencia de evacuar adecuadamente las aguas, entre las que se indican: • La denominada de dos aguas, cuya inclinación parte del centro de la calzada hacia los bordes. • El bombeo de una sola agua, con uno de los bordes de la calzada por encima del otro. Esta solución es
una manera de resolver las pendientes transversales mínimas, especialmente en tramos en tangente de poco desarrollo entre curvas del mismo sentido. DG:2001-20013
4
2.3.1. casos de bombeo 2.4. peralte Inclinación transversal de la carretera en los tramos de curva, destinada a contrarrestar la fuerza centrífuga del vehículo. Para nuestro diseño emplearemos un peralte correspondiente a una zona rural y terreno ondulado o accidentado. - Valores del peralte (máximos y mínimos)
Las curvas horizontales deben ser peraltadas; con excepción de los valores establecidos fijados en la Tabla 304.04
Para calcular el peralte bajo el criterio de seguridad ante el deslizamiento según el DG 2001, y DG 2013 se utilizará la siguiente fórmula: Donde: p : Peralte máximo asociado a V V : Velocidad de diseño (km/h) R : Radio mínimo absoluto (m) F : Coeficiente de fricción lateral máximo asociado a V p=〖30〗^2/(127(30))-f El peralte mínimo será del 2%, para los radios y velocidades de diseño indicadas en la siguiente tabla:
2.4.1. transicion de bombeo a peralte En el alineamiento horizontal, al pasar de una sección en tangente a otra en curva, se requiere cambiar la pendiente de la calzada, desde el bombeo hasta el peralte correspondiente a la curva; este cambio se hace gradualmente a lo largo de la longitud de la Curva de Transición. Cuando no exista Curva de Transición, se desarrolla una parte en la tangente y otra en la curva. La Tabla 304.07 indica las proporciones del peralte a desarrollar en tangente.
En curvas de corta longitud o escaso desarrollo, se deberá verificar que el peralte total requerido se mantenga en una longitud al menos igual a V/3,6, expresado en metros (m). 5
Lp = ( 30 / 3.6) Lp = 8.333 m
La longitud mínima de transición para dar el peralte, puede calcularse de la misma manera que una espiral de transición y numéricamente sus valores son iguales. Para pasar del bombeo al peralte en carreteras de calzada única, existen tres procedimientos: • El primero consiste en girar la sección sobre el eje de la calzada . • El segundo, en girar la sección sobre el borde interior de la calzada. • El tercero, en girar la sección sobre el borde exterior de la calzada.
El primer procedimiento es más conveniente, por requerir menor longitud de transición y porque los desniveles de los bordes son uniformes; los otros dos casos se emplean en casos especiales.
TIPOS DE SECCIONES TRANSVERSALES.
Nivelación para la cubicación de terrecerías. Se presenta cuatro casos generales cuando se trata de tomar medidas en el campo para determinar los volúmenes de las tercerías.
EXCAVACIÓN HASTA UNA SUPERFICIE DE PROYECTO.
Cuando terreno se va a cortar o a rellenar hasta una superficie predeterminar nada, por ejemplo, al excavar el sótano para un edificio o para ni lar un terreno. Se pueden tomar secciones 1ransv a distancia cortas. Cuando se fija la rasante de la superficie terminada, se conoce el corte o terraplén en cada estación, y se puede calcular el volumen de la tercería.
6
EXCAVACIÓN DIC CEPAS.
Las cepas se excavan, por ejemplo, cuando se trata de construir un albañal o de instalar una tubería subterránea. Se hace una nivelación a lo largo de la línea propuesta. Cuando se ha fijado la rasante del fondo de la cepa, se puede calcular el corte en cada estación.
Cuando en las anchuras necesarias en el terreno y el fondo y su profundidad conocidas en cada estación, se puede calcular el volumen de la excavación.
SECCIONES TRANSVERSALES PARA PRÉSTAMOS.
Se trata de excavar una masa irregular de volumen desconocido en un lugar determina 0, como, por ejemplo, para extraer material para un terraplén de no pueden obtener datos suficientes para calcular el volumen tomando secciones transversales del lugar antes y después de que se ha extraído el material. Generalmente se estaca una línea con base cerca de momentos de sus costados, y se trazan líneas transversales a intervalos regulares. Se nivelan estas líneas transversales. Cuando se ha extraído el material, se vuelven a nivelar las líneas transversales. La diferencia entre la sección original y la final muestra el área cortada en cada línea transversal, con la que se determina el volumen.
SECCIONES TRANSVERSALES PARA CAMINOS O CANALES.
Se debe: excavar o terraplenar hasta una rasante dada a lo largo de una ruta como una carretera, ferrocarril, o canal, y, además, su sección trasversal debe tener una forma prescrita.
Levantamiento de secciones transversales. Con frecuencias obtiene la forma de la superficie de un lote estacando su superficie en forma de cuadricula con lados de 20, 10 o 5 m, determinan luego las elevaciones de los vértices y donde existan cambios de pendiente:
Secciones transversales para estudios preliminares. A menudo da se hacen trazos preliminares para ferrocarriles, carreteras, y canales; estos trazos consisten en poligonales a lo Largo de la ruta propuesta, las estaciones se marcan con estacas cada 20 m. L as elevaciones de las estaciones se determinan luego haciendo la nivelación para obtener el perfil, como ya se describió. Para obtener datos para los estudios y para estimar los volúmenes de las terrecerías, es costumbre determinar la forma del terreno a ambos lados de la poligonal, haciendo nivelaciones en Líneas transversales en ángulo recto a la poligonal, 7
generalmente en cada esta don. Comúnmente, las elevaciones se determinan con el nivel de mano en terreno quebrado y con el nivel de anteojo montado en te un piano.
Para cada línea transversal se determina la altura de Instrumento haciendo una lectura aditiva en el terreno en la estaca que marca el centro. Se va colocando luego el estadal en la línea transversal en los cambios de pendiente, y las distancias a las que se va colocando el estadal de la línea central se miden con una cm. (a de lona.
La dirección de las secciones transversales se determina a ojo cuando éstas son cortas; cuando son largas por medio de una brújula, tránsito, o una escuadra óptica, u otro instrumento adecuado
Los que suelen emplearse en levantamientos de vías terrestres se muestran a continuación. Para terreno plano se tiene la sección a un nivel y las secciones transversales generalmente se emplea en condiciones ordinarias de terreno. Un relieve muy quebrado puede exigir la sección a cinco niveles, o de hecho, la sección irregular. Una sección de transición y una sección en ladera, se presentan en terracerías al pasar de corte “excavación” o terreno “terraplén” en puntos, o laceras de cerros.
El desplome o inclinación de talud “relación entre la separación o corrimiento horizontal del parámetro y el desnivel unitario”, depende del tipo de suelo encontrado. Loa taludes de los rellenos tienen,
generalmente, mayor desplome que los de las excavaciones, donde el suelo queda en su estado natural.
ELEMENTOS DE LAS SECCIONES TRANSVERSALES
O Chaflán: Tanto derecho como izquierdo, son puntos de intersección entre el talud y el perfil natural del terreno.
Talud en corte: inclinación dada al terreno natural para lograr que sea estable una vez cortado. Se expresa en proporción horizontal: vertical (H: V).
O Explanación: Distancia horizontal media entre los dos chaflanes, representa el ancho total del movimiento de tierra, corte y relleno, en una sección transversal determinada. 8
O Calzada: Es la distancia entre el borde derecho y el borde izquierdo de la vía, definida por la suma de los carriles más las bermas.
O Carril: Lugar de la vía por donde viajan los vehículos. Una vía puede tener uno o más carriles en cada sentido.
Berma: Franja lateral, externa a los carriles, se usa para incrementar el nivel de seguridad en la maniobra.
ELEMENTOS DE UNA SECCION TRANSVERSAL EN RELLENO (Elemental)
9
SECCIONES TRANSVERSALES
Estas son normales al eje del trazo las formas de tomarla Pueden Ser :
1.- Nivel 2.- Teodolito 3.- Mediante relleno taquimétrico en el dibujo de la sección debe indicarse la altura de corte y relleno, las áreas de corte y relleno , así como N° de estacas y su cota. 4.- Eclimetro 5.- Estación Total
Dibujada la sección se procede a sacar las áreas, que puede ser tomada s a).
Por medio planímetro.
b).
Descomposición en figuras
c).
Método Gráfico
d) Autocad Una vez obtenida el área se procede a la cubicación, esto es, Cálculo de los Volúmenes de corte y relleno. FORMULA DEL PRISMOIDE (Prismatoide)
V
d
6
4 1
2
m
......(1)
Para : d = Distancia entre las bases o altura del prismatoide.
1, 2 = Area de las 2 bases. m = Area sección media 10
Método Gráfico Cálculo del Area de Sección Transversal
Otro procedimiento empleado para calcular el área de las secciones, consiste en dividir al superficie en fajas del mismo ancho, mediante líneas verticales con una separación K, igual entre todas . En términos generales se recomienda que la separación se de 3 mm.
Escala Vertical = Horizontal 1:100
El área de la sección anterior se obtiene por la fórmula : A = Area de la sección en m² A = K*
L
K = Separación constante entre líneas verticales (usualm.3mm ) L = Suma de las longitudes de las líneas verticales (en cm.)
Si al hacer la multiplicación en la fórmula anterior se toma en cta que c/cm representa u n metro, se debe dar a K un valor que representa fracciones de metro. Ejemplo.:
0.01 - 1m. K(x) = 0.003 / 0.01 = 0.3 0.00 - x 1
De esta forma la multiplicación de las equidistancias por la suma de las líneas verticales quedarán en m² al considerar los cm. de longitud de las líneas verticales como metro. CUBICACION DE CORTES Y RELLENOS : METODO DEL AREA MEDIA Este método de la suficiente aproximación para trabajos de carreteras . Siendo las secciones transversales normales a la vía, los volúmenes están dados por las fórmulas.
Vc
s s'
2
*D
VR
s
s'
*D
2
Siendo s y s’ las áreas de los perfiles transversales consecutivas, separadas por una
11
1er. Caso.- Si una sección está en corte y otro en relleno. S’ = Area de relleno s = Area de Corte
VC
s2 D
2 s s'
s2 D VR s s' 2
2do. Caso Si las secciones están a media ladera correspondiéndose las áreas de corte y las de relleno.
Se aplica la fórmula general :
V
C
S
S 1 2
* D
V R
S
S 1 2
* D
12
3er Caso. si una de las secciones está en corte completo o relleno completo y el otro está en media ladera . El volumen se descompone en 3 volúmenes parciales : (se traza recta que une los ejes)
a). Volumen de corte (2°Caso)
b). Volumen de Relleno
c). Volumen de Corte
S 1
S 1 2
* D
s2 D 11°Caso s s' 2
s 2 D s s' 2
4to. Caso.- Si las secciones están a media ladera pero no se corresponden las superficies de corte y relleno . Se traza entonces una línea ab y queda reducida a un caso particular de 1° caso.
D
S
2
D
13
DISTANCIA DE VISIBILIDAD
El trazado de una carretera, tanto en planta y alzado como la sección tipo adoptada, se diseña en relación directa con la velocidad a la que se desea que circulen los vehículos en condiciones de comodidad y seguridad aceptables. A su vez, la velocidad de proyecto adoptada debe estar definida en los estudios de carreteras correspondientes, en función de los siguientes factores:
-
las condiciones topográficas y del entorno,
-
las consideraciones ambientales,
-
la consideración de la función de la vía dentro del sistema de transporte,
-
la homogeneidad del itinerario o trayecto,
-
las condiciones económicas y
-
las distancias entre accesos y el tipo de los mismos.
En cualquier punto de la carretera el usuario tiene una visibilidad que depende, sin considerar las capacidades psicofísicas de los conductores, su experiencia u otros factores relacionados con la atención durante la conducción, por un lado, de la forma, dimensiones y disposición de los elementos de trazado, y por otro de la velocidad del vehículo. Además, para cada tipo de maniobra que realice el conductor se necesita una visibilidad mínima. Por tanto, para determinar la visibilidad mínima exigible de un tramo de carretera habrá que considerar qué maniobras se van a realizar y cuál es la velocidad de los vehículos en ese tramo.
En la fase de diseño de una vía habrá que considerar la velocidad de proyecto y las maniobras permitidas para garantizar que en todo punto se dispone de la visibilidad que exige la normativa.
Análogamente, si un tramo no dispone de visibilidad suficiente para realizar una determinada maniobra, ésta deberá prohibirse. Sin embargo, en cualquier tramo de carretera se debe disponer como mínimo de la visibilidad de parada en todos sus puntos.
La normativa que regula los aspectos técnicos de la visibilidad es la Norma 3.1-IC de Trazado, de la Instrucción de Carreteras, aprobada por Orden del Ministerio de Fomento de 27 de diciembre de 1999, cuyo objeto es la definición de la redacción de estudios en materia de trazado que proporcionen unas características adecuadas de funcionalidad, seguridad y comodidad de la circulación compatibles con consideraciones económicas y ambientales. En este marco, cobra especial importancia las especificaciones de visibilidad.
14
La instrucción considera las siguientes visibilidades: de parada, de adelantamiento y de cruce. El planteamiento que realiza la Norma en el cálculo de la visibilidad es análogo para las tres: en primer lugar se define la distancia de la maniobra (de parada, adelantamiento o cruce) como la longitud necesaria para que un vehículo tipo que circula a la velocidad de proyecto realice la maniobra una vez que toma la decisión de realizarla, y posteriormente se define la visibilidad de la maniobra como la visibilidad real que un conductor dispone en un determinado punto, considerando determinados parámetros como por ejemplo posición del punto de vista o condiciones de iluminación. Si la visibilidad de maniobra supera a la distancia de maniobra, se permitirá la misma, en caso contrario deberán adoptarse las medidas pertinentes (prohibir la maniobra, reducir la velocidad en ese tramo, modificar el trazado de la vía, etc).
1.1 Visibilidad con niebla
Las nieblas con una visibilidad entre 100 y 200 m afectan sensiblemente a la conducción segura de los usuarios de la vía, por lo que la señalización dinámica basada en el establecimiento de separaciones mínimas, uso del alumbrado antiniebla y recomendación de una serie de velocidades máximas ayudarán al conductor a adoptar las medidas de seguridad y de atención en la conducción óptimas.
Fig. 1 – Señalización dinámica aconsejada con nieblas (visibilidad entre 100 y 200 m).
Las nieblas con una visibilidad inferior a 100 m afectan de manera drástica y acusada a la seguridad vial de los usuarios de la vía, e incluso, a la propia fluidez del tráfico, por lo que se hace necesaria una señalización dinámica basada en el establecimiento de separaciones mínimas, uso del alumbrado antiniebla y recomendación de una velocidad máxima aconsejable inferior a 70 Km/h, e incluso, si se estima necesario, limitación de la velocidad.
Fig. 2- Señalización dinámica aconsejada con nieblas (visibilidad inferior a 100 m) . 15
2. DISTANCIA DE PARADA Y VISIBILIDAD DE PARADA
2.1 Dis tanci a de parada Se define como distancia de parada (Dp) la distancia total recorrida por un vehículo obligado a detenerse tan rápidamente como le sea posible, medida desde su situación en el momento de aparecer el objeto que motiva la detención. Comprende la distancia recorrida durante el tiempo de percepción y reacción y el de frenado. En la Instrucción se establece una ecuación con dos sumandos: el primero esel espacio recorrido por el vehículo a la velocidad de proyecto durante el tiempo de percepción y reacción, y el segundo el es espacio recorrido mientras dura la aplicación de los frenos hasta la detención total. D p
D pr
D f
Siendo: Dp: distancia de parada. Dpr: distancia de percepción y reacción. Df : distancia de frenado. El tiempo de percepción y reacción es el tiempo preciso para divisar un objeto en la calzada y reaccionar aplicando los frenos oscila entre 0,5 y 1 segundo, dependiendo de las características del conductor, condiciones meteorológicas, características del objeto, etc. Sin embargo, en la práctica y, a efectos de cálculo de la distancia de parada, se consideran normalmente valores superiores. Así, la AASTHO (American Association of State Highway and Transportation Officials) fija este tiempo en 1,5 segundos y la Instrucción Española en 2 segundos, cifra evidentemente conservadora. La distancia recorrida durante el tiempo de percepción y reacción es el producto de la velocidad inicial del vehículo por el tiempo de percepción y reacción (2 segundos).
D pr V • t pr V • 2
(v en m/s)
Por otro lado, el cálculo de la distancia de frenado será una aplicación inmediata del teorema de la conservación de la energía: igualando la energía cinética inicial a la energía de rozamiento disipada durante el frenado se puede deducir la distancia de frenado. Así resultará:
16
Siendo µr el coeficiente de rozamiento neumático-pavimento, m la masa del vehículo, g la aceleración de la gravedad (9,81 m/s2), Df la distancia de frenado y v la velocidad de circulación del vehículo (se adopta para el cálculo la velocidad de proyecto).
Si el frenado se produce en rampa o pendiente habrá que considerar además la inclinación de la rampa o pendiente (i) que adopta valores positivos si es rampa (pues se reduce la distancia de frenado) y negativos si es pendiente (aumenta la distancia de frenado):
en la que,
en la que,
V:
velocidad en km/h.
r :
coeficiente de rozamiento longitudinal rueda – pavimento (adimensional).
i:
inclinación de la rampa o pendiente (en tanto por 1). g: 2 aceleración de la gravedad (9,81 m/s ).
tpr :
tiempo de percepción y reacción (s).
Por tanto, la distancia de parada resulta ser
17
El valor de r es función de la velocidad del vehículo. La Instrucción Española 3.1.I.C. de Trazado, recoge los valores del coeficiente de rozamiento longitudinal para diferentes velocidades en una tabla. Para valores intermedios de velocidad se podrá interpolar linealmente en dicha tabl a.
Si no se desea aplicar la fórmula, en la figura 3.1. de la Norma 3.1.-IC. Trazado, se representan los valores de la distancia de parada en función de la velocidad, para distintas inclinaciones de la rasante (se ha reproducido dicha figura en el anexo al presente tema -figura 1-).
La visibilidad de parada se calculará siempre para condiciones óptimas de iluminación, excepto en el dimensionamiento de acuerdos verticales cóncavos, en cuyo caso se consideran las condiciones de conducción nocturna.
La visibilidad de parada será igual o superior a la distancia de parada mínima, siendo deseable que supere la distancia de parada calculada con la velocidad de proyecto incrementada en 20 Km/h. En cualquiera de estos casos se dice que existe visibilidad de parada.
Todos los puntos de un determinado trazado de cualquier carretera deben disponer de visibilidad de parada. En el caso de que las causas por las que no exista visibilidad de parada mínima sean suficientemente justificadas se establecerán medidas oportunas, como por ejemplo la reducción de velocidad de circulación mediante señalización fija.
. DISTANCIA DE ADELANTAMIENTO Y VISIBILIDAD DE ADELANTAMIENTO
Antes de definir la distancia y visibilidad de adelantamiento, es fundamental conocer el concepto de distancia mínima de seguridad, necesario para el c álculo de aquellas.
18
3.1 Distancia mínima de seguridad
Cuando dos vehículos marchan a la misma velocidad, uno tras otro, ha de existir una distancia mínima entre ellos necesaria para que si el conductor que va delante aplica los frenos, el que le siga pueda detener su vehículo sin alcanzar al primero.
Puede suponerse que la deceleración es la misma para ambos vehículos durante el frenado. Si tpr es el tiempo de percepción y reacción del segundo conductor y L la longitud media normal de un vehículo, resultará que la distancia mínima de seguridad (s) es:
s = V•tpr + L
Considerando un tiempo de percepción en esta maniobra de 2 segundos y una longitud media de vehículo de 6 metros, se obtiene la siguiente expresión:
donde,
s:
distancia mínima de seguridad en m.
V:
velocidad de proyecto en Km/h.
Esta fórmula conduce, en general, a valores altos; así en la práctica, la AASTHO propone la fórmula:
s = 0,189 V +6 (s en m, V en Km/h.) . Distancia de adelantamiento
La distancia de adelantamiento (Da) es la necesaria para que un vehículo pueda adelantar a otro o a varios de ellos que marchen por su misma vía a menor velocidad, en presencia de un tercero que circula por sentido opuesto sin peligro de colisión y sin obligar a disminuir la velocidad a este último.
19
La distancia de adelantamiento es muy superior a la de parada (cerca de tres veces para carreteras de 2 carriles y doble sentido de circulación). Por ello, puede resultar difícil y costoso conseguir la visibilidad de adelantamiento a lo largo de todo el trazado, especialmente en terreno montañoso.
La distancia necesaria para el adelantamiento depende de múltiples factores tales como: velocidad de los vehículos que intervienen en la maniobra, pericia de los conductores, condiciones meteorológicas, etc.
Las Instrucciones de Carreteras fijan estas distancias bien en base a observaciones empíricas, bien admitiendo determinadas hipótesis en la forma de realizarse la maniobra de adelantamiento para obtener así fórmulas que permitan su cálculo.
Dada la mayor complejidad del cálculo de la distancia de adelantamiento frente a la de parada, la Instrucción española no desarrolla la formulación de cálculo, sino que ofrece una tabla donde a partir de la velocidad de proyecto se obtiene la distancia de parada (tabla 3.2 de la Instrucción). Sin embargo se considera interesante comentar brevemente la justificación matemática de los valores adoptados en la mencionada tabla, basada en las formulaciones de la AASTHO.
La AASTHO formula las siguientes hipótesis para el cálculo de dicha distancia de adelantamiento:
1º. Que el vehículo que va a ser adelantado marcha a velocidad uniforme.
2º. Que el vehículo que va a realizar la maniobra de adelantamiento se ve obligado a circular a la misma velocidad que el vehículo que va delante de él hasta llegar al tramo con la necesaria visibilidad de adelantamiento.
3º. Que al llegar a dicha zona, el conductor del vehículo que va a adelantar, debe disponer del tiempo necesario para percatarse de que no viene ningún vehículo en dirección contraria.
4º. Que la maniobra de adelantamiento se realiza acelerando durante toda ella.
20
5º. Que al iniciarse la maniobra de adelantamiento, aparece un vehículo en sentido opuesto, a la velocidad de proyecto del tramo, vehículo que llega a la altura del que ha Teniendo en cuenta estas hipótesis se establece que la distancia de adelantamiento es una ecuación con tres sumandos, (como se observa en la figura 2 del anexo), según la expresión:
Da D1 D2 D3
El primer sumando D1 se corresponde a la distancia recorrida por el vehículo que adelanta durante el tiempo de percepción y reacción (tpr) necesario para iniciar la maniobra de adelantamiento, lógicamente circulando a la misma velocidad del vehículo adelantado, que condiciona su movimiento. La AASTHO considera este tpr igual a 3 segundos, ligeramente superior al de parada debido a la dificultad que entraña la toma de decisión de realizar el adelantamiento.
El segundo sumando corresponde a la distancia recorrida durante la maniobra de adelantamiento propiamente dicha, acelerando de forma constante desde la velocidad del vehículo adelantado durante el tiempo de duración de la maniobra de adelantamiento hasta rebasar al vehículo, más la distancia de separación de seguridad entre los dos vehículos, tanto al inicio como al final del adelantamiento.
El último sumando corresponde a la distancia recorrida por el por el vehículo que circula en dirección opuesta durante el tiempo que dura la maniobra de adelantamiento.
La diferencia de velocidad entre los vehículos adelantante y adelantado se estima en valores de 15, 20 y 30 Km/h, siendo 15 km/h el que mayor coeficiente de seguridad supone (pues implica una mayor duración del adelantamiento).
En cuanto a los valores de la aceleración los factores fundamentales que influyen son la velocidad específica, características mecánicas del vehículo y habilidad de los conductores. La AASTHO considera unos valores que se encuentran tabulados en función de la velocidad específica.
21
La fórmula adoptada por la Instrucción española se obtiene a partir de la fórmula AASTHO, utilizando el valor de diferencia de velocidad entre vehículos de 15 Km/h. Es, por consiguiente, una fórmula de carácter conservador. Con la aplicación de esta fórmula se llega a los valores de la tabla 3.2 de la Instrucción una vez redondeadas las distancias obtenidas.
. Visibilidad de adelantamiento
Se considerará como visibilidad de adelantamiento la distancia que existe a lo largo del carril por el que se realiza el mismo entre el vehículo que efectúa la maniobra de adelantamiento y la posición del vehículo que circula en sentido opuesto, en el momento en que puede divisarlo, sin que luego desaparezca de su vista hasta finalizar el adelantamiento.
La Instrucción de Carreteras 3.1.- IC. Trazado considera que el punto de vista del conductor al igual que el del vehículo contrario se sitúa a un metro con diez centímetros (1,10 m) sobre la calzada.
La distancia entre el vehículo que adelanta y el que circula en sentido opuesto, se medirá a lo largo del eje de la carretera.
Se procurará obtener la máxima longitud posible en que la visibilidad de adelantamiento sea superior a la distancia de adelantamiento (Da) en carreteras de dos sentidos en una calzada. Donde se obtenga, se dice que existe visibilidad de adelantamiento y su proporción deseable será del cuarenta por ciento (40%) por cada sentido de circulación y lo más uniformemente repartido que se pueda.
22
CONCLUSIONES
El ancho de la carretera, en la parte superior de la plataforma o corona, podrá contener además de la calzada, un espacio lateral a cada lado para bermas y para la ubicación de guardavías, muros o muretes de seguridad, señales y cunetas de drenaje.
La sección transversal resultante será más amplia en los territorios planos en concordancia con la mayor velocidad del diseño. En territorios ondulados y accidentados, tendrá que restringirse lo máximo posible para evitar los altos costos de construcción, e implementados con los elementos de seguridad necesarios que hayan sido identificados con los estudios de seguridad vial (Auditorias de seguridad vial en todas las etapas del Proyecto).
Visibilidad en Carreteras: La instrucción considera las siguientes visibilidades: de parada, de adelantamiento y de cruce. El planteamiento que realiza la Norma en el cálculo de la visibilidad es análogo para las tres: en primer lugar se define la distancia de la maniobra (de parada, adelantamiento o cruce) como la longitud necesaria para que un vehículo tipo que circula a la velocidad de proyecto realice la maniobra una vez que toma la decisión de realizarla, y posteriormente se define la visibilidad de la maniobra como la visibilidad real que un conductor dispone en un determinado punto, considerando determinados parámetros como por ejemplo posición del punto de vista o condiciones de iluminación.
23
BIBLIOGRAFIA http://www.buenastareas.com/ensayos/Secciones-Transversales-De-Carretera/25846886.html
http://www.miliarium.com/paginas/Normas/Trazado/AN01csecc_transv.asp
http://www.mtc.gob.pe/portal/transportes/caminos_ferro/manual/DG2001/volumen1/cap3/cap3.htm
http://es.scribd.com/doc/42100601/Secciones-Transversales
LIBRO: DISEÑO GEOMETRICO DE CARRETERAS DE JAMES CARDENAS
https://prezi.com/pdqsv91klelc/diseno-geometrico-de-las-secciones-transversales/
24
ANEXOS ESQUEMAS DE SECCIONES TRANSVERSALES TIPICAS
25
26
27
28
DISTANCIA DE VISIBILIDAD PARADA
29
DISTANCIA DE ADELANTAMIENTO
Velocidad específica (Km/h)
40
50
60
70
80
90
100
Distancias adelantamiento en calzadas con dos carriles en m.
200
300
400
450
500
550
600
30
FIGURA 3. VISIBILIDAD DE CRUCE
31
VISIBILIDAD EN CURVAS CIRCULARES
VISIBILIDAD EN INTERSECCIONES
VISIBILIDAD EN GLORIETAS
