DISEÑO GEOMETRICO DE CARRETERAS

INTRODUCCIÓN:

1.- DISEÑO GEOMETRICO DE CARRETERAS:

DEFINICION:

El diseño geométrico es la parte más importante del proyecto de una carretera,

estableciendo, con base en los condicionantes o factores existentes, la configuración geométrica definitiva del conjunto tridimensional que supone, para satisfacer al máximo los objetivos fundamentales, es decir, la funcionalidad, la seguridad, la comodidad, la integración en su entorno, la armonía o estética, la economía y la elasticidad.

La funcionalidad vendrá determinada por el tipo de vía a proyectar y sus

características, así como por el volumen y propiedades del tránsito, permitiendo una

adecuada movilidad por el territorio a los usuarios y mercancías a través de una

suficiente velocidad de operación del conjunto de la circulación.

La seguridad vial debe ser la premisa básica en cualquier diseño vial, inspirando todas las fases del mismo, hasta las mínimas facetas, reflejada principalmente en la

simplicidad y uniformidad de los diseños.

La comodidad de los usuarios de los vehículos debe incrementarse en consonancia

con la mejora general de la calidad de vida, disminuyendo las aceleraciones y,

especialmente, sus variaciones que reducen la comodidad de los ocupantes de los

vehículos. Todo ello ajustando las curvaturas de la geometría y sus transiciones a las velocidades de operación por las que optan los conductores a lo largo de los

alineamientos.

La integración en su entorno debe procurar minimizar los impactos ambientales,

teniendo en cuenta el uso y valores de los suelos afectados, siendo básica la mayor

adaptación física posible a la topografía existente.

CARACTERISTICAS GEOGRAFICAS:

Se encarga de determinar las características geométricas de una vía a partir de factores como el tránsito, topografía, velocidades, de modo que se pueda circular de una manera cómoda y segura.

El diseño geométrico de una carretera está compuesto por tres elementos

bidimensionales que se ejecutan de manera individual, pero dependiendo unos

de otros, y que al unirlos finalmente se obtiene un elemento tridimensional que

corresponde a la vía propiamente. Estos tres elementos, que se muestran en la

Figura 1, son:

Alineamiento horizontal: compuesto por ángulos y distancias formando un

plano horizontal con coordenadas norte y este.

Alineamiento vertical: compuesto por distancias horizontales y pendientes

dando lugar a un plano vertical con abscisas y cotas.

Diseño transversal: consta de distancias horizontales y verticales que a su vez generan un plano transversal con distancias y cotas.

Figura 1. Componentes del diseño geométrico

CLASIFICACION DE CARRETERAS:

SEGÚN SUS CARACTERISTICAS:

• Autopistas (AP). Son vías de dos o más calzadas, donde cada calzada es

unidireccional y está compuesta a su vez por dos o más carriles. Una

autopista debe garantizar un flujo completamente continuo, sin

intersecciones a nivel y donde todos los accesos y salidas estén dotados de

los correspondientes controles de modo que no interfieran o alteren el tráfico

que circula sobre esta.

• Carretera Multicarriles (MC). Al igual que las autopistas, se trata de vías

divididas donde cada calzada es unidireccional y compuesta por dos o más

carriles. La diferencia radica en que presenta controles parciales en sus

accesos y salidas.

• Carretera de dos carriles (CC). Se trata de vías de una sola calzada y doble

sentido de circulación, uno por carril. Presenta intersecciones a nivel y sus

accesos y salidas no tienen ninguna restricción.

3. CRITERIOS GENERALES PARA EL DISEÑO GEOMÉTRICO DE UNA CARRETERA

En la ejecución del diseño geométrico de una carretera existen una serie de factores

determinantes que, aplicados correctamente en el diseño, proporcionan carreteras seguras, de tráfico cómodo y aspecto agradable.

En este capítulo se presentan esos factores determinantes. Los mismos no proporcionan rangos para los valores de las características geométricas de la carretera, sino que dan criterios generales al diseñador para la concepción del proyecto.

En los capítulos siguientes de estas recomendaciones se dan los rangos permitidos, así como las excepciones, para los valores de los parámetros que determinan las características geométricas de la carretera.

3.1 FACTORES DETERMINANTES PARA LA ALINEACIÓN HORIZONTAL

a) La alineación será tan directa como sea posible, pero se ajustará a la topografía del terreno.

b) En general, el número de curvas se reducirá al mínimo.

c) Se evitará el uso de la máxima curvatura correspondiente a una velocidad dada. Se tratará de utilizar curvas abiertas, usando las más pronunciadas para las condiciones más críticas.

d) Debe evitarse cambios bruscos de alineación:

1) No deberán introducirse curvas pronunciadas al final de largas tangentes.

2) Se evitarán cambios bruscos de tramos con curvatura abierta a otros con curvaturapronunciada.

3) Donde haya que introducir curvas pronunciadas, la aproximación desde la zona decurvatura abierta se hará por medio de curvas con radio variable. El radio irádisminuyéndose hasta alcanzar el radio de la curva cerrada.

4) Se evitará el uso de curvas reversas pronunciadas.

e) En terraplenes largos y elevados, se evitará toda curvatura pronunciada.

3.2 FACTORES DETERMINANTES PARA LA ALINEACIÓN VERTICAL.

a) Se procurará, en lo posible, conseguir cambios graduales en el perfil en vez de numerosos cambios de rasante.

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b) Se evitarán las curvas verticales cóncavas pronunciadas. Este tipo de perfil es desagradable estéticamente y peligroso en las maniobras de adelanto.

c) En intersecciones a nivel es aconsejable utilizar la menor pendiente posible.

3.3 COMBINACIÓN DE ALINEACIÓN HORIZONTAL Y VERTICAL

Las alineaciones horizontales y verticales deberán proyectarse en conjunto, ya que ambas se complementan.

Las consideraciones siguientes proporcionan una buena combinación de alineación horizontal y vertical.

La planimetría y la rasante deben mantener entre sí un equilibro apropiado representandodeficiencias las combinaciones siguientes:

1) Alineaciones de tangentes de pequeñas curvaturas a costa de rampas largas o fuertes rasantes.

2) Curvaturas excesivas con rasante de pendiente baja.

La solución apropiada sería una condición intermedia entre las dos condiciones anteriores, dentro de las limitaciones de la topografía.

b) En curvas verticales convexas pronunciadas, no se utilizarán curvas horizontales. Estacondición resulta peligrosa porque el conductor no puede ver el cambio de alineaciónhorizontal, sobre todo en las noches. Esto puede evitarse si la curvatura horizontal abarca unalongitud mayor que la curvatura vertical.

c) No se utilizarán curvas horizontales cerradas en o cerca de una curva vertical cóncava pronunciada. Esta disposición produce un aspecto estético desagradable. Además, las

velocidades de los vehículos, especialmente de los pesados, son a menudo elevadas en las

partes bajas de las curvas verticales. Esto puede producir situaciones peligrosas, sobre todo

de noche.

d) En intersecciones, los vehículos pueden tener que frenar o parar, por lo cual, la curvatura

horizontal y las pendientes se harán lo menos pronunciadas posible.

4. DISEÑO DE CURVAS :

4.1 LA CURVA CIRCULAR

Para enlazar dos rectas finitas con distinta dirección se pueden trazar un gran

número de arcos circulares cuyo radio varia desde cero metros hasta un valor tal

que dicho arco elimine el tramo en tangente correspondiente a la recta más

corta. El valor del radio, escogido por el diseñador de la vía, depende de las

condiciones topográficas del sitio y de las limitaciones que imponen las leyes de la

mecánica del movimiento de los vehículos en una curva, para una determinada

velocidad de diseño, tal como se ha mencionado y se tratará más adelante.

Además de las condiciones topográficas y la velocidad de diseño, el radio de

una curva está también condicionado por las tangentes disponibles ya que al

aumentar el radio de una curva aumentan también sus tangentes. Otro criterio

importante a tener en cuenta en el momento de definir el radio de una curva es

el de la uniformidad ya que lo ideal es que el valor asumido no difiera demasiado

de los ya especificados evitando cambios bruscos en la velocidades. Cuando se

cambia de tipo de terreno esto obliga normalmente a un cambio en la

velocidad de diseño y si el cambio es mayor de 20 Km/h es necesario

especificar un tramo de transición que permita a los conductores adaptarse

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