CRITERIOS SOBRE ALINEAMIENTO HORIZONTAL Y VERTICAL

Distribución de “e” y “f”

Los métodos que se utilizan para la distribución de la sobreelevación o peralte (e) y el factor de fricción lateral (f) para contrarrestar la fuerza centrífuga en curvas con una determinada velocidad de diseño, son los cinco que se ilustran en la figura 4.9, con la misma numeración con que se enuncian a continuación:

Considera que existe una relación proporcional directa entre “e” y “f” y el inverso del radio de la curva horizontal. Este método además de simple, es lógico y tiene considerables méritos, aunque se recomienda incrementar las tasas de sobreelevación en el caso de curvas intermedias.

En este método las fuerzas centrífugas que actúan sobre el vehículo que viaja en curvas a la velocidad de diseño, se contrarrestan en proporción directa al factor de fricción, hasta que éste alcanza su valor máximo. En curvas cerradas el factor de fricción se mantiene a su máximo y la sobreelevación se aplica en su desarrollo hasta alcanzar el emax. Este método es particularmente ventajoso en vías urbanas de baja velocidad, donde resulta difícil proyectar las sobreelevaciones requeridas.

Las fuerzas centrífugas se contrarrestan en proporción directa al desarrollo de la sobreelevación hasta alcanzar su máximo, cuando el vehículo viaja en curvas a la velocidad de diseño. En curvas de ángulo pequeño el peralte se mantiene a su máximo y el factor de fricción lateral se incrementa en proporción directa al desarrollo de la curva hasta que alcanza su valor máximo. Este método resulta en fricciones negativas para curvas amplias e intermedias, después de lo cual la fricción lateral se incrementa rápidamente al máximo para curvas de radios mínimos.

Este método es similar al anterior, excepto que se basa en la velocidad promedio de ruedo, en lugar de la velocidad de diseño. Es un intento por superar las deficiencia del método 3, introduciendo la sobreelevación antes de que se alcance la velocidad de diseño.

En este método se mantiene una relación curvilínea entre “e” y “f” y el radio de la curva, que asemeja una forma parabólica asimétrica, con valores localizados entre los métodos 1 y 3. Este es el método recomendado para diseño, por representar una distribución práctica sobre el rango usual de curvaturas. La figura 4.10 ilustra el cálculo de la sobreelevación, cuando la curva de fricción lateral es la componente de un conjunto de esfuerzos de investigación y varía linealmente entre 0.16 a 50 kilómetros por hora, a 0.14 a 80 kilómetros por hora y a 0.10 a 110 kilómetros por hora. 

Fig. 4.9 Métodos para Distribuir la Superelevación y el Factor de Fricción Lateral

Fig. 4.10 Procedimiento para Desarrollar la Distribución Final de la

Superelevacion (e) aplicando el Método 5

Radios Mínimos y sus correspondientes Grados Máximos de Curva

Los radios mínimos son los valores límites de la curvatura para una velocidad de diseño dada, que se relacionan con la sobreelevación máxima y la máxima fricción lateral escogida para diseño.

Radios Curvas Horizontales de Transición

En los nuevos diseños se ha vuelto práctica común intercalar una curva de transición, que facilite a los conductores el recorrido seguro y cómodo de la curva, manteniendo el vehículo inscrito dentro de su carril y sin experimentar la violencia de la fuerza centrífuga que es propia de la circulación por dicha curva.

La longitud mínima de transición de la espiral (Le), se expresa de la siguiente forma:

L_e=0.0702 V^3/RC

V: Velocidad en kilómetros por hora.

R: Radio central de la curva, en metros

C: Tasa de incremento de la aceleración centrípeta, en m/seg³

Las longitudes de espirales en intersecciones se calculan de la misma manera que en carretera abierta, excepto que las espirales pueden tener longitudes menores ya que en las carreteras se aplican valores de C comprendidos entre 0.3 y 1.0, en tanto que en las intersecciones dicho valor puede estar entre 0.75 para velocidades de 80 kilómetros por hora y 1.2 para velocidades de 30 kilómetros por hora. Las longitudes mínimas de espirales, para los radios mínimos que gobiernan la velocidad de diseño, van desde 20 metros para velocidades de 30 kilómetros por hora y radios mínimos de 25 metros, hasta 60 metros para velocidades de 70 kilómetros por hora y radios mínimos de 160 metros.

Bajo todas las condiciones, excepto en condiciones climáticas extremas, se considera que los vehículos operarán en condiciones seguras si se aplican las curvas horizontales con las longitudes de transición y las sobreelevaciones indicadas.

En curvas con radio circular de 1,500 metros o más, no se necesitan transiciones, se pasa directamente de la tangente a la alineación circular. En esta situación se recomienda que el peralte se desarrolle 2/3 en la tangente y 1/3 al principio de la curva circular.

Sobreanchos en Curvas

Los sobreanchos son necesarios para acomodar la mayor curva que describe el eje trasero de un vehículo pesado y para compensar la dificultad que enfrenta el conductor al tratar de ubicarse en el centro de su carril de circulación. En las carreteras modernas con carriles de 3.6 metros y buen alineamiento, la necesidad de sobreanchos en curvas se ha disminuido a pesar de las velocidades, aunque tal necesidad se mantiene para otras condiciones de la vía.

Para establecer el sobreancho en curvas deben tomarse en cuenta las siguientes consideraciones:

En curvas circulares sin transición, el sobreancho total debe aplicarse en la parte interior de la calzada. El borde externo y la línea central deben mantenerse como arcos concéntricos.

Cuando existen curvas de transición, el sobreancho se divide igualmente entre el borde interno y externo de la curva, aunque también se puede aplicar totalmente en la parte interna de la calzada. En ambos casos, la marca de la línea central debe colocarse entre los bordes de la sección de la carretera ensanchada.

El ancho extra debe efectuarse sobre la longitud total de transición y siempre debe desarrollarse en proporción uniforme, nunca abruptamente, para asegurarse que todo el ancho de los carriles modificados sean efectivamente utilizados. Los cambios en el ancho normalmente pueden efectuarse en longitudes comprendidas entre 30 y 60 m.

Los bordes del pavimento siempre deben tener un desarrollo suave y curveado atractivamente, para inducir su uso por el conductor.

Los sobreanchos deben ser detallados minuciosamente en los planos constructivos y por medio de controles durante el proceso de construcción de la carretera o, alternativamente, dejar los detalles finales al Ingeniero residente de campo.

Una de las expresiones empíricas más utilizadas para calcular el sobreancho en las curvas horizontales es la siguiente:

S=n√(R(R^2-L^2 ) )+(0.10 V)/√R

S: Valor sobreancho, metros

n: Número de carriles de la superficie de rodamiento

L: Longitud entre el eje frontal y el eje posterior del vehículo de diseño, metros

R: Radio de curvatura, metros

V: Velocidad de diseño de la carretera, kilómetros por hora.

En la selección del sobreancho en curvas se debe tomar en consideración lo siguiente:

Sobreanchos menores de 0.60 metros, no son necesarios en las curvas.

Los sobreanchos calculados que se muestran en el cuadro 4.16 son para carreteras de dos carriles.

En carreteras de tres carriles los sobreanchos mostrados en el cuadro anterior deben afectarse por un factor de 1.5 y en carreteras de cuatro carriles multiplicar las cifras del cuadro por 2.

La longitud L de la fórmula es igual a 8 metros.

Los sobreanchos calculados por esta fórmula arrojan valores mayores que los de las tablas de la AASHTO, mostrados en el cuadro 4.16, por lo que deben tomarse como provistos de un margen de seguridad.

Los datos del cuadro 4.16 deben incrementarse desde 0.2 metros para radios de 250 a 400 metros hasta 0.6 metros para radios menores de 80 metros, cuando el tránsito incluya volúmenes significativos de vehículos tipo WB-19 (en Nicaragua, T3 S3).

La figura 4.12 ilustra la transición simple del peralte y el sobreancho en una curva circular, en tanto que la figura 4.13 muestra la forma de proyectar la transición del peralte y el sobreancho cuando existe una longitud de transición en espiral, Le.

La figura 4.14 muestra en planta como se mantiene inalterable la línea de la rasante longitudinal, mientras en la longitud de transición espiral se realiza el giro del peralte en relación al borde exterior o interior de la calzada. En perfil, el giro del peralte para la transición espiral se puede realizar alrededor del eje longitudinal, del borde interno y del borde externo de la calzada, según se ilustra en las figuras 4.15, 4.16 y 4.17, respectivamente.

Fig. 4.14 Diagrama de Transición Espiral del Peralte

Distancia de Visibilidad en Curvas Horizontales

Los controles que se utilizan para un diseño apropiado son la distancia de visibilidad y la velocidad de diseño, elementos que deben ser bien estudiados y revisados para conciliarlos con las condiciones del sitio, ya sea para recomendar cambios de alineamientos o remoción de obstrucciones, según la solución que califique de ser más factible.

La línea de vista es la cuerda de la

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