Manual de Diseno Geometrico Invias 98

REPÚBLICA DE COLOMBIA

MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS

República de Colombia

MINISTERIO DE TRANSPORTE SANTAFÉ DE BOGOTÁ

1998 Modernizamos

la red vial

MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO PARA CARRETERAS 2 / 162

REPÚBLICA DE COLOMBIA INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS

REPÚBLICA DE COLOMBIA

Ministerio de Transporte Instituto Nacional de Vías

Rodrigo Marín Bernal Ministro de Transporte

Guillermo Gaviria Correa Director General-Instituto Nacional de Vías Hernán Otoniel Fernández Ordoñez Secretario General Técnico-I.N.V.

Yolanda Pinto de Tapias Secretaria General Administrativa-I.N.V. David González Herrera Jefe Oficina de Investigaciones y DesarrolloTecnológico

PERSONAS E INSTITUCIONES PARTICIPANTES

ASESOR EMPRESA Antonio López Rodríguez Antonio López y Cía Limitada

Germán Arboleda Vélez Ingeniería de Consulta Ltda James Cárdenas Grisales Universidad del Valle

Jaime Falla Lozano Falla Chamorro y Cía Pedro Helí Rincón Moreno Randicon Ingenieros Ltda

Sergio Pabón Lozano Projekta Ltda

ASESORÍA EXTERNA

Alfredo García García Universidad Politécnica de Valencia - España

Miguel Vallés Ruiz Tool S.A.-España

REVISIÓN Y COORDINACIÓN

Carlos Alberto Echeverry Arciniegas Ministerio de Transporte María Consuelo López Archiva Instituto Nacional de Vías

Agradecimientos especiales a: Guido Radelat Egües, Luis Arturo Ordoñez Casallas, Carlos Julio RomeroAntury, María del Pilar Galarza, Luis Alberto Arrázola Torres, Hernando Castaño Arboleda, Elizabeth GarcíaSalazar, Hilda Esperanza

Jimenez Chavez, Luz Perla Velasquez O. y Luis Alfredo Ramos.

Santafé de Bogotá, D. C., 1998



TABLA DE CONTENIDO

PRÓLOGO 9

INTRODUCCIÓN 10

FILOSOFÍA 11

PROCEDIMIENTO 14

1. LAS CARRETERAS 16

1.1 GENERALIDADES 16 1.2 DEFINICIÓN 16 1.3 CARACTERÍSTICAS 16 1.3.1 FACTORES 16 1.4 CLASIFICACIÓN 16 1.4.1 POR COMPETENCIA 16 1.4.2 SEGÚN SUS CARACTERÍSTICAS 17 1.4.3 SEGÚN EL TIPO DE TERRENO 17 1.4.4 SEGÚN VELOCIDAD DE DISEÑO 18 1.4.5 SEGÚN SU FUNCIÓN 18 1.5 CLASES DE PROYECTOS 19 1.5.1 PROYECTOS DE CONSTRUCCIÓN 19 1.5.2 PROYECTOS DE MEJORAMIENTO 19 1.5.3 PROYECTOS DE REHABILITACIÓN 19 1.5.4 PROYECTOS DE MANTENIMIENTO RUTINARIO 19 1.5.5 PROYECTOS DE MANTENIMIENTO PERIÓDICO 19

2 PLANEACIÓN 20

2.1 DEFINICIÓN 20 2.2 CATEGORÍAS ESTRATÉGICAS DEL PROCESO DE PLANEACIÓN 20 2.3 CICLO DE UN PROYECTO DE CARRETERA 20 2.3.1 ETAPA DE PREINVERSIÓN 20 2.3.2 ETAPA DE INVERSIÓN 23 2.3.3 ETAPA OPERACIONAL 23 2.3.4 EVALUACIÓN EXPOST 23

3 CRITERIOS DE DISEÑO 24

3.1 VELOCIDAD 24 3.1.1 OBJETO 24 3.1.2 DEFINICIONES 24 3.1.3 SELECCIÓN, DESIGNACIÓN Y REQUISITOS 27 3.2 VISIBILIDAD 29 3.2.1 PRINCIPIOS 29 3.2.2 DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA 29 3.2.3 DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE ADELANTAMIENTO 30



3.2.4 DISTANCIA DE VISIBILIDAD EN INTERSECCIONES 32 3.2.5 DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE ENCUENTRO 35 3.2.6 EVALUACIÓN DE LA VISIBILIDAD DE UN PROYECTO EN PLANOS 35 3.3. ALINEAMIENTO HORIZONTAL 37 3.3.1 ALINEAMIENTOS RECTOS Y CURVOS 37 3.3.2 PERALTE 38 3.3.3 SOBREANCHO DE LA CALZADA 49 3.3.4 VISIBILIDAD EN CURVAS HORIZONTALES 54 3.3.5 CURVAS DE TRANSICIÓN 56 3.3.6 EMPALME DE TRAMOS RECTOS Y CIRCULARES 65 3.4 ALINEAMIENTO VERTICAL 81 3.4.1 GENERALIDADES 81 3.4.2 PENDIENTES 81 3.4.3 CARRILES DE ASCENSO 82 3.4.4 CURVAS VERTICALES 87 3.5 SECCIÓN TRANSVERSAL 98 3.5.1 GENERALIDADES 98 3.5.2 ELEMENTOS 98 3.6 COORDINACIÓN DEL TRAZADO EN PLANTA CON EL PERFIL LONGITUDINAL 105 3.6.1 GENERALIDADES 105 3.6.2 LA VISIÓN DEL MOVIMIENTO 106 3.6.3 LA PERSPECTIVA VIAL 107 3.6.4 COMPOSICIÓN Y DISEÑO DE LOS ALINEAMIENTOS HORIZONTAL Y VERTICAL 112 3.6.5 MODELO DE SIMULACIÓN OPERACIONAL (PERFIL DE VELOCIDAD) 117 3.7 INTERSECCIONES A NIVEL 118 3.7.1 CARACTERÍSTICAS DE LAS INTERSECCIONES 118 3.7.2 DISEÑO 119 3.7.3 INTERSECCIONES NO SEMAFORIZADAS, CON PRIORIDAD POR PARE 119 3.7.4 ISLAS (O ISLETAS) 121 3.7.5 DISTANCIA DE VISIBILIDAD EN INTERSECCIONES 122 3.7.6 CRITERIOS DE DISEÑO DE INTERSECCIONES NO SEMAFORIZADAS, CON PRIORIDAD POR PARE 123 3.7.7 INTERSECCIONES ROTATORIAS, GIRATORIAS O GLORIETAS 124 3.8 PASOS A DESNIVEL DE VEHÍCULOS Y PEATONES 125 3.8.1 PASOS A DESNIVEL DE VEHÍCULOS 125 3.8.2 PASOS A DESNIVEL PARA PEATONES 130 3.9 DISEÑO GEOMÉTRICO EN PUENTES 131 3.10 DISEÑO GEOMÉTRICO DE TÚNELES 132 3.10.1 GENERALIDADES 132 3.10.2 ILUMINACIÓN 132 3.10.3 VENTILACIÓN 132 3.10.4 SENTIDOS DE CIRCULACIÓN VEHICULAR 132 3.10.5 ALINEAMIENTOS Y SECCIÓN TRANSVERSAL 133 3.11 PASOS POR ZONAS URBANAS Y SUBURBANAS 135 3.12 CRITERIOS DESDE EL PUNTO DE VISTA PAISAJÍSTICO Y ESTÉTICO PARA DISEÑO GEOMÉTRICO 136 3.12.1 EL TRABAJO PAISAJÍSTICO: CRITERIOS GENERALES 136 3.12.2 ACTIVIDADES BÁSICAS 136 3.12.3 ESTÉTICA VIAL 136 3.12.4 TRATAMIENTO DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL 137 3.12.5 CRITERIOS GENERALES 137 3.13 RECTIFICACIONES 137 3.13.1 JUSTIFICACIÓN 137 3.13.2 CRITERIOS GENERALES 137

4 ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD DEL DISEÑO GEOMÉTRICO 138



4.1 CONTROL DE PRODUCCIÓN 138 4.2 CONTROL DE RECEPCIÓN 138 4.3 CONTROL DEL DISEÑO DEL SERVICIO O DE LA ELABORACIÓN DE LA PROPUESTA TÉCNICA 138 4.4 CONTROL DE LA CALIDAD 139 4.4.1 ASPECTOS GENERALES 139 4.4.2 NIVELES DE CALIDAD 139 4.4.3 CONTROL DE ESPECIFICACIONES 140 4.4.4 CONTROL DEL PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN NUMÉRICA 140 4.4.5 REVISIÓN DE LOS INFORMES Y PLANOS 140 4.4.6 CONTROL DE LA CALIDAD FINAL 140

5. INFORMACIÓN TÉCNICA 141

5.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES 141 5.1.1 DESCRIPCIÓN 141 5.1.2 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS 141 5.2 CONSIDERACIONES AMBIENTALES 142 5.3 CRITERIOS DE PRESENTACIÓN DE LAS MEMORIAS 142 5.3.1 OBJETO DE LA MEMORIA 142 5.3.2 INFORMACIÓN A CONSIDERAR EN LA FASE DE INVERSIÓN 142 5.3.3 OTROS ESTUDIOS Y DATOS DE INTERÉS 144 5.4 CRITERIOS PARA LA PRESENTACIÓN DE PLANOS 144 5.4.1 CONSIDERACIONES GENERALES 144 5.4.2 PLANOS 145 5.4.3 OBJETO Y CONTENIDO DE LOS PLANOS 145 5.4.4 ASPECTOS DE PRESENTACIÓN, ESCALAS Y FORMATOS DE LOS PLANOS 148 5.5 FORMATO NEUTRO DE INTERCAMBIO DE INFORMACIÓN PARA GEOMETRÍA DEL TRAZADO EN PROYECTOS DE CARRETERAS 148 5.5.1 OBJETIVO 148 5.5.2 CONSIDERACIONES PREVIAS 149 5.5.3 PRINCIPIOS BÁSICOS A TENER EN CUENTA 149 5.5.4 ASPECTOS ESPECÍFICOS DE CADA ELEMENTO DEL FORMATO DE INTERCAMBIO 150

GLOSARIO 158

BIBLIOGRAFÍA 161



LISTA DE FIGURAS Figura 2.1. CICLO DE PROYECTO 21 Figura 3.2.1 MÍNIMA DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE ADELANTAMIENTO EN CARRETERAS DE DOS CARRILES DOS SENTIDOS 31 Figura 3.2.2 DISTANCIA DE VISIBILIDAD EN INTERSECCIONES, TRIÁNGULO MÍNIMO DE VISIBILIDAD 33 Figura 3.2.3 EVALUACIÓN Y PRESENTACIÓN DE LAS DISTANCIAS DE VISIBILIDAD EN PLANOS 36 Figura 3.3.1 FORMAS DE INCLINACIÓN DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL EN UN SECTOR RECTO, EMPLEADAS EN CARRETERAS 38 Figura 3.3.2 RELACIÓN PERALTE-RADIO Y VELOCIDAD-RADIO 40 Figura 3.3.3 DIAGRAMA DE PERFILES PARA TRANSICIÓN DEL PERALTE 42 Figura 3.3.4 DIAGRAMA DE PERFILES PARA TRANSICIÓN DEL PERALTE 43 Figura 3.3.5 DESARROLLO DEL PERALTE 44 Figura 3.3.6 FORMAS DE GIRAR LA CALZADA DE UNA VÍA 46 Figura 3.3.7 DESARROLLO DE LA RAMPA DE PERALTES CON SECCIÓN TRANSVERSAL NULA EN EL SECTOR DE LA TRANSICIÓN 47 Figura 3.3.8 DESARROLLO DE LA RAMPA DE PERALTES CON FORMA DE FILO EN LA TRANSICIÓN 48 Figura 3.3.9 GIRO DE LOS BORDES RESPECTO A SU EJE 49 Figura 3.3.10 SOBREANCHO DE EMPALMES ESPIRALIZADOS 50 Figura 3.3.11 GEOMETRÍA PARA DETERMINAR EL SOBREANCHO “S” 51 Figura 3.3.12 SOBREANCHO DE LA CURVA PARA UN CARRIL 53 Figura 3.3.13 DESCRIPCIÓN GRAFICA DE LOS ELEMENTOS GEOMÉTRICOS QUE INTERVIENEN EN LA DETERMINACIÓN DE LA FLECHA “M” 54 Figura 3.3.14 DETERMINACIÓN DE LA ORDENADA “M” A PARTIR DEL RADIO “R” Y LA VELOCIDAD DE DISEÑO “Vd” 55 Figura 3.3.15 RELACIÓN DE LONGITUD L Y COORDENADAS X, Y 59 Figura 3.3.16 CÁLCULO DE OTROS ELEMENTOS GEOMÉTRICOS 60 Figura 3.3.17 ELEMENTOS GEOMÉTRICOS DE LA ESPIRAL CLOTOIDE 61 Figura 3.3.18 VALOR DEL PARÁMETRO MÍNIMO CON RELACIÓN AL RADIO PARA CARRIL = 3.65m 64 Figura 3.3.19 DIFERENTES TIPOS DE EMPALME DE RECTA, CÍRCULO Y CLOTOIDE 66 Figura 3.3.20 EJEMPLO DE DOS ESPIRALES DE IGUAL PARÁMETRO QUE UNEN DOS ARCOS CIRCULARES DE DIFERENTE SENTIDO (EMPALME No. 4) 68 Figura 3.3.21 EJEMPLO DE DOS ESPIRALES DE IGUAL PARÁMETRO QUE UNEN DOS ARCOS CIRCULARES DE DIFERENTE SENTIDO (EMPALME No. 5) 69 Figura 3.3.22 EJEMPLO DE ESPIRAL QUE UNE A DOS ARCOS CIRCULARES DE IGUAL SENTIDO (EMPALME No. 7) 70 Figura 3.3.23 DETERMINACIÓN GRAFICA DE LA POLIGONAL BASE DEL PROYECTO SEGÚN EL EMPALME No. 771 Figura 3.3.24 EJEMPLO DE DOS ESPIRALES QUE UNEN DOS ARCOS CIRCULARES MEDIANTE UN ARCO CIRCULAR AUXILIAR (EMPALME No. 8) 73 Figura 3.3.25 EJEMPLO DE EMPALME DE DOS CLOTOIDES DE DIFERENTE PARÁMETRO EN UN PUNTO DE RADIO COMÚN 74 Figura 3.3.26 EMPALMES No. 4, 5 Y 6. CONSTRUCCIÓN GEOMÉTRICA 77 Figura 3.3.27 EMPALMES No. 7, 8, 10 Y 11. CONSTRUCCIÓN GEOMÉTRICA 78 Figura 3.4.1 LONGITUD CRITICA DE PENDIENTE ASUMIDA PARA UN CAMIÓN PESADO TÍPICO DE 300lb/HP O 135 kg/CV 83 Figura 3.4.2 LONGITUD CRÍTICA DE PENDIENTE ASUMIDA PARA UN CAMIÓN PESADO TÍPICO DE 200lb/HP O 90 kg/CV 83 Figura 3.4.3 DISMINUCIÓN DE LA VELOCIDAD DE UN CAMIÓN TIPO EN UNA RAMPA 84 Figura 3.4.4 INCREMENTOS DE LA VELOCIDAD CON CARRILES DE ASCENSO 86 Figura 3.4.5 CARRIL DE ASCENSO 87 Figura 3.4.6 TIPOS DE CURVAS VERTICALES 88 Figura 3.4.7 CURVA VERTICAL 89 Figura 3.4.8 CURVA VERTICAL ASIMÉTRICA Y CURVA VERTICAL SIMÉTRICA 90 Figura 3.4.9 CURVA VERTICAL CONVEXA 90 Figura 3.4.10 LONGITUDES Y PARÁMETROS MÍNIMOS CURVAS VERTICALES CONVEXAS 92 Figura 3.4.11 CURVA VERTICAL CONVEXA, CASO DV > L 92



Figura 3.4.12 CURVA VERTICAL CÓNCAVA, CASO DV < L 93 Figura 3.4.13 LONGITUDES Y PARÁMETROS MÍNIMOS CURVAS VERTICALES CÓNCAVAS 93 Figura 3.4.14 CURVA VERTICAL CÓNCAVA, CASO DV > L 95 Figura 3.4.15 MAL Y BUEN DISEÑO DE UNA CURVA VERTICAL DE CARRETERA 96 Figura 3.4.16 MAL Y BUEN DISEÑO DE UNA CURVA VERTICAL DE CARRETERA 96 Figura 3.4.17 MAL Y BUEN DISEÑO VERTICAL DE UN SECTOR DE CARRETERA 97 Figura 3.4.18 MAL Y BUEN DISEÑO VERTICAL DE UN SECTOR DE CARRETERA 97 Figura 3.4.19 MAL Y BUEN DISEÑO VERTICAL DE UN SECTOR DE CARRETERA 98 Figura 3.5.1 SECCIÓN TRANSVERSAL TÍPICA 99 Figura 3.5.2 CARRIL DE DESACELERACIÓN (TIPO PARALELO) 103 Figura 3.5.3 CARRIL DE DESACELERACIÓN (TIPO DIRECTO) 103 Figura 3.5.4 CARRIL DE ACELERACIÓN (TIPO PARALELO) 104 Figura 3.6.1 VARIACIÓN DEL CAMPO DE VISIÓN PERIFÉRICA EN FUNCIÓN DE LA VELOCIDAD 106 Figura 3.6.2 DISTANCIA DE ACOMODACIÓN EN FUNCIÓN DE LA VELOCIDAD 107 Figura 3.6.3 PÉRDIDA DE TRAZADO 107 Figura 3.6.4 PUNTO DE VISTA DEL CONDUCTOR 108 Figura 3.6.5 PROYECCIÓN CÓNICA 108 Figura 3.6.6 PERSPECTIVAS DE ALINEAMIENTOS SENCILLOS – PRIMER CASO 111 Figura 3.6.7 PERSPECTIVAS DE ALINEAMIENTOS SENCILLOS – PRIMER CASO 111 Figura 3.6.8 PERSPECTIVAS DE ALINEAMIENTOS SENCILLOS – PRIMER CASO 111 Figura 3.6.9 PERSPECTIVAS CON CAMBIO DE PENDIENTE LONGITUDINAL –SEGUNDO CASO 111 Figura 3.6.10 COORDINACIÓN SATISFACTORIA DE ALINEAMIENTOS CON CURVAS HORIZONTALES Y VERTICALES 112 Figura 3.6.11 MALA COORDINACIÓN DE ALINEAMIENTOS 113 Figura 3.6.12 COORDINACIÓN DEFICIENTE DE ALINEAMIENTOS 114 Figura 3.6.13 COORDINACIÓN SATISFACTORIA DE ALINEAMIENTOS 114 Figura 3.6.14 COORDINACIÓN SATISFACTORIA DE ALINEAMIENTOS 114 Figura 3.6.15 DEFICIENTE COORDINACIÓN DE ALINEAMIENTOS 115 Figura 3.6.16 EXCELENTES CONDICIONES DINÁMICAS DE CONDUCCIÓN 116 Figura 3.6.17 COORDINACIÓN DEFICIENTE DE ALINEAMIENTOS 116 Figura 3.7.1 INTERSECCIÓN TIPO SIN CANALIZAR 120 Figura 3.7.2 INTERSECCIONES TIPO “T” 121 Figura 3.7.3 INTERSECCIONES TIPO “Y” 121 Figura 3.7.4 INTERSECCIONES TIPO CRUZ 121 Figura 3.7.5 ISLETAS DIRECCIONALES 122 Figura 3.7.6 ISLETAS SEPARADORAS 122 Figura 3.7.7 ISLETAS PARA MOVIMIENTOS DIRECTOS A IZQUIERDA 123 Figura 3.7.8 TRIÁNGULO DE VISIBILIDAD 123 Figura 3.7.9 CARRIL DE SALIDA 123 Figura 3.7.10 CARRIL DE GIRO A LA IZQUIERDA 123 Figura 3.7.11 GLORIETA CONVENCIONAL 124 Figura 3.7.12 GLORIETAS PARTIDAS 125 Figura 3.7.13 GLORIETA PARTIDA SIN ISLETA DIVISORIA 125 Figura 3.7.14 GLORIETA DOBLEMENTE PARTIDA 125 Figura 3.8.1 ESQUEMAS DE SOLUCIÓN DE INTERSECCIÓN A DIFERENTE NIVEL 127 Figura 3.8.2 DIAGRAMA DE ESPACIOS LIBRES PARA PASOS INTERIORES 130 Figura 3.8.3 ACCESOS PASOS A DESNIVEL PEATONES 131 Figura 3.10.1 TÚNELES. SECCIÓN TÍPICA DE UNA GALERÍA. CIRCULACIÓN DE VEHÍCULOS BIDIRECCIONAL 133 Figura 3.10.2 TÚNELES. SECCIÓN TÍPICA DE DOBLE GALERÍA. CIRCULACIÓN VEHICULAR UNIDIRECCIONAL 133



LISTA DE TABLAS Tabla 1.1 TIPOS DE TERRENO......................................................................................................................................... 18 Tabla 1.2 VELOCIDADES DE DISEÑO SEGÚN TIPO DE CARRETERA Y TERRENO ................................................... 18 Tabla 2.1 TIPOS DE ESTUDIOS........................................................................................................................................ 23 Tabla 3.1.1 VELOCIDADES DE DISEÑO SEGÚN TIPO DE CARRETERA Y TERRENO................................................. 27 Tabla 3.1.2 VELOCIDADES DE MARCHA TEÓRICAS EN FUNCIÓN DE LA VELOCIDAD DE DISEÑO ........................ 28 Tabla 3.2.1 COEFICIENTES DE FRICCIÓN LONGITUDINAL PARA PAVIMENTOS HÚMEDOS.................................... 30 Tabla 3.2.2 DISTANCIAS DE VISIBILIDAD DE PARADA PARA TRAMOS A NIVEL ( 0=p ) SOBRE PAVIMENTOS HÚMEDOS.......................................................................................................................................................................... 30 Tabla 3.2.3 MÍNIMA DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE ADELANTAMIENTO PARA CARRETERAS DE DOS CARRILES DOS SENTIDOS................................................................................................................................................................. 31 Tabla 3.2.4 OPORTUNIDADES DE ADELANTAR POR TRAMOS DE CINCO KILÓMETROS......................................... 32 Tabla 3.2.5 DISTANCIAS RECORRIDAS EN LA APROXIMACIÓN A UNA INTERSECCIÓN SIN DISPOSITIVOS DE CONTROL, CUANDO LOS VEHÍCULOS SE DETIENEN .................................................................................................. 33 Tabla 3.2.6 DISTANCIAS MÍNIMAS DE VISIBILIDAD REQUERIDAS A LO LARGO DE UNA VÍA PRINCIPAL DE UNA CALZADA (Ancho 7.30 m), CON SEÑAL DE “PARE” EN LA VÍA SECUNDARIA ............................................................. 34 Tabla 3.3.1 DEFLEXIONES MENORES ENTRE TANGENTES......................................................................................... 38 Tabla 3.3.2 COEFICIENTES DE FRICCIÓN LATERAL ..................................................................................................... 39 Tabla 3.3.3 RADIOS MÍNIMOS ABSOLUTOS.................................................................................................................... 40 Tabla 3.3.4 VALORES MÁXIMOS Y MÍNIMOS DE LA PENDIENTE LONGITUDINAL PARA RAMPAS DE PERALTES. 44 Tabla 3.3.5 DIMENSIONES DE VEHÍCULOS PESADOS DE TIPO RÍGIDO, PRODUCIDOS EN COLOMBIA ................ 51 Tabla 3.3.6 VARIACIÓN DE LA ACELERACIÓN CENTRIFUGA....................................................................................... 63 Tabla 3.3.7 DETERMINACIÓN DEL PARÁMETRO MÍNIMO ( )mínA .............................................................................. 64 Tabla 3.4.1 RELACIÓN ENTRE PENDIENTE MÁXIMA (%) Y VELOCIDAD DE DISEÑO ................................................ 82 Tabla 3.4.2 VOLÚMENES MÍNIMOS DE TRÁNSITO PARA CONSIDERACIÓN DE CARRILES DE ASCENSO EN PENDIENTES PARA VARIOS PORCENTAJES DE CAMIONES DE DOBLE LLANTA .................................................... 84 Tabla 3.4.3 CRITERIO PARA EL ESTABLECIMIENTO DE UN CARRIL DE ASCENSO EN CARRETERAS................... 85 Tabla 3.5.1 ANCHOS DE ZONA MÍNIMOS........................................................................................................................ 98 Tabla 3.5.2 BOMBEO DE LA CALZADA ............................................................................................................................ 99 Tabla 3.5.3 ANCHO RECOMENDADO PARA CALZADA ................................................................................................ 101 Tabla 3.5.4 ANCHO RECOMENDADO PARA BERMAS ................................................................................................. 102 Tabla 3.5.5 VALORES INDICATIVOS PARA TALUDES.................................................................................................. 103 Tabla 3.5.6 LONGITUDES RECOMENDABLES PARA CARRILES DE CAMBIO DE VELOCIDAD................................ 104 Tabla 3.5.7 LONGITUD DE CARRILES DE ALMACENAMIENTO................................................................................... 105 Tabla 3.6.1 VISIBILIDAD DE LA CARRETERA EN FUNCIÓN DE LA VELOCIDAD ....................................................... 107 Tabla 3.6.2 ESPACIOS RECORRIDOS POR CAMBIOS DE VELOCIDAD ..................................................................... 118 Tabla 3.6.3 VELOCIDADES ESPECÍFICAS, PERALTES, COEFICIENTES DE FRICCIÓN Y RADIOS DE CURVATURA (para un peralte, e=8.0%) ................................................................................................................................................. 118 Tabla 3.7.1 RADIO EN LAS INTERSECCIONES EN FUNCIÓN DE LA VELOCIDAD DE GIRO .................................... 119 Tabla 3.7.2 DISTANCIA DE VISIBILIDAD Y LONGITUD DE LAS CURVAS VERTICALES EN RAMALES DE INTERSECCIONES .......................................................................................................................................................... 122 Tabla 3.7.3 CRITERIOS DE DISEÑO DE INTERSECCIONES NO SEMAFORIZADAS, CON PRIORIDAD POR “PARE”.......................................................................................................................................................................................... 123 Tabla 3.7.4 CRITERIOS DE DISEÑO DE GLORIETAS ................................................................................................... 125 Tabla 3.8.1 CAPACIDAD DE LAS VÍAS EN INTERSECCIONES A DESNIVEL .............................................................. 128 Tabla 3.8.2 LONGITUD MÍNIMA DE ENTRECRUZAMIENTO PARA UNA VELOCIDAD DE ENTRECRUZAMIENTO DE 50Km/h.............................................................................................................................................................................. 129 Tabla 3.8.3 VELOCIDAD DE DISEÑO, ANCHO DE CALZADA Y PENDIENTE EN VÍAS DE ENLACE.......................... 129 Tabla 3.8.4 RADIOS DE CURVATURA Y DISTANCIAS DE VISIBILIDAD EN VÍAS DE ENLACE.................................. 129 Tabla 3.8.5 CRITERIOS DE DISEÑO GEOMÉTRICO DE PASOS A DESNIVEL PARA PEATONES ............................ 130 Tabla 3.8.6 CARACTERÍSTICAS RECOMENDABLES DE LOS ACCESOS A PASOS PEATONALES A DESNIVEL ... 131 Tabla 3.11.1 CRITERIOS DE DISEÑO PARA PASOS DE CARRETERAS POR ZONAS URBANAS Y SUBURBANAS 135



PRÓLOGO

Más de veinticinco años han transcurrido desde que el Ministerio de Obras Públicas publicó el "Criterio Geométrico para Diseño de Carreteras". La evolución que en dicho lapso han tenido los vehículos de transporte automotor, con capacidad cada día mayor y con velocidades más elevadas, junto con la importancia que hoy se brinda a la seguridad y economía de los usuarios y a la protección del entorno ambiental, imponen a las carreteras el cumplimiento de condiciones técnicas muy rigurosas. Bajo esta perspectiva, el Instituto Nacional de Vías ha considerado oportuna la elaboración del presente manual, el cual contempla las disposiciones legales vigentes sobre la materia y tiene carácter de norma para el diseño geométrico de las carreteras nacionales. Se espera que el documento sirva, además, de buena referencia para quienes a través del ejercicio profesional o la docencia estén involucrados con las diferentes actividades del diseño vial. El Instituto Nacional de Vías reconoce la contribución hecha por el ingeniero Rubén Darío Olarte Rodríguez, quién preparó la versión preliminar del documento. Además, desea dar crédito al apoyo brindado por los ingenieros Antonio López Rodríguez, Germán Arboleda

Vélez, Jaime Falla Lozano, James Cárdenas Grisales, Pedro Helí Rincón Moreno y Sergio Pabón Lozano quienes, junto con los asesores externos Alfredo García García de la Universidad de Valencia-España y Miguel Vallés Ruiz, conformaron un comité técnico que, coordinado por el doctor David González Herrera y la ingeniera María Consuelo López Archila de la Oficina de Investigaciones y Desarrollo Tecnológico del Instituto, revisó y complementó la versión original y efectúo la redacción final del manual, el cual representa las mejores prácticas del diseño geométrico de carreteras en la actualidad. Al presentar a la comunidad vial colombiana este "Manual de Diseño Geométrico de Carreteras", el Instituto Nacional de Vías espera que su estudio y aplicación por parte de funcionarios públicos, educadores, universitarios, consultores, proyectistas y contratistas de construcción y mantenimiento, permita el desarrollo de una red nacional de carreteras acorde con las necesidades y expectativas de los colombianos del próximo siglo. Así mismo, agradece todos los comentarios que puedan ser de utilidad para el mejoramiento del documento en futuras ediciones.

HERNÁN OTONIEL FERNÁNDEZ ORDÓÑEZ Secretario General Técnico

Santafé de Bogotá, D. C., Agosto de 1.998



INTRODUCCIÓN En 1970 el entonces Ministerio de Obras Públicas y Transporte puso en vigencia la normatividad oficial que definía los criterios para diseñar tanto en planta como en perfil las carreteras de dos carriles que se construyeran a partir de esa fecha. Muchas fueron las bases que sirvieron para su elaboración, varios factores económicos determinantes, limitaciones mínimas y otros tipos de criterios, aunque de segundo orden, fueron la comodidad y seguridad con base en el estado del conocimiento de ese entonces. Hoy en día el parque automotor ha cambiado significativamente en cuanto a potencia, velocidad y comodidad ocasionando la elevación del estándar de calidad exigido por los usuarios de las vías. Priman en la actualidad criterios de seguridad y comodidad para garantizar al usuario el derecho de desplazamiento de un sitio a otro. También criterios que respeten los ecosistemas y patrimonio histórico son igualmente relevantes. Por otra parte las fronteras del conocimiento de la humanidad se han ampliado significativamente de esa época a la fecha y la comprensión del comportamiento humano al conducir es mucho mayor; todo esto ha hecho que muchos países hayan dado un cambio significativo en la normatividad que gobiernan sus diseños. El Instituto Nacional de Vías, entidad ejecutora de la política nacional en materia de infraestructura vial, consciente de la necesidad de contar con normas y especificaciones actualizadas para diseño geométrico de carreteras, acordes al cambiante parque automotor que las utiliza, ha preparado un documento que puede ser utilizado por los diseñadores como guía práctica en su labor cotidiana. El ámbito de aplicación de la presente norma son todas las carreteras de Colombia, y tiene por objeto lo siguiente: Unificar criterios de diseño geométrico Proporcionar a los usuarios que circulan por las carreteras del país, mediante una normativa adecuada para proyectos de diseño, unas garantías de seguridad y comodidad compatibles con la funcionalidad, integración ambiental, economía y la estética de la vía.

El manual se inicia estableciendo el planteamiento general tanto de la concepción del diseño, como de la práctica o procedimientos para el desarrollo del mismo. Así mismo se incluye una definición y clasificación de carreteras, clases de proyectos y un capítulo específico sobre planeación vial. Aquí se reúnen las normas y especificaciones necesarias para proyectar el diseño de una carretera. Sus diferentes capítulos recogen los criterios generales del diseño, las condiciones relativas a los alineamientos horizontal, vertical, sección transversal y los criterios generales que deben observarse, para obtener la conveniente coordinación entre todas ellas. En el resto de los capítulos se incluyen criterios para su aplicación en intersecciones, puentes, túneles, pasos por zonas urbanas y suburbanas, rectificaciones, paisajismo, estética y aseguramiento de la calidad. Igualmente se sugiere a las entidades territoriales que los criterios resultantes sean adoptados en los pliegos de condiciones o contratos y se pueda disponer de parámetros adecuados para calificar la viabilidad técnica de los proyectos. Así mismo podrá ser tomado como material de consulta para constructores, consultores, asesores e interventores, en el ejercicio de sus actividades profesionales, y para los estudiantes de Ingeniería Civil y de Vías y Transporte como apoyo fundamental para su formación académica. Esta publicación es el resultado de un laborioso trabajo de grupo que busca proporcionar al ingeniero un medio para desarrollar y evaluar aspectos relevantes de las vías. Los resultados que brinde el procedimiento no deben prevalecer sobre el juicio profesional, sino que deben usarse como información adicional que sirva de base parcial a ese juicio, justificando convenientemente las modificaciones que se introduzcan. No se incluyen otros elementos del diseño geométrico, tales como: rampas de frenado, carriles de adelanto, barreras de seguridad, ciclovías, etc., técnicas que permiten mejorar localmente los tramos más deficientes de carreteras de dos carriles en vez de convertirlas en vías de categoría superior, y que requerirían de la elaboración de documentos específicos.



FILOSOFÍA 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 ha de 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 ha de 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. La armonía o estética de la obra resultante tiene dos posibles puntos de vista: el exterior o estático, relacionado con la adaptación paisajística, y el interior o dinámico vinculado con la comodidad visual del conductor ante las perspectivas cambiantes que se agolpan a sus pupilas y pueden llegar a provocar fatiga o distracción, motivo de peligrosidad. Hay que obtener un diseño geométrico conjunto que ofrezca al conductor un recorrido fácil y agradable, exento de sorpresas y desorientaciones. La economía o el menor costo posible, tanto de la ejecución de la obra, como del mantenimiento y la explotación futura de la misma, alcanzando siempre una solución de compromiso con el resto de objetivos o criterios.

La elasticidad suficiente de la solución definitiva para prever posibles ampliaciones en el futuro. Los factores o requisitos del diseño a tener en cuenta son muy variados, pero se pueden agrupar en externos o previamente existentes, e internos o propios de la vía y su diseño. Los factores externos están relacionados, entre otros aspectos, con la topografía del terreno natural, la conformación geológica y geotécnica del mismo, el volumen y características del tránsito actual y futuro, los valores ambientales, la climatología e hidrología de la zona, los desarrollos urbanísticos existentes y previstos, los parámetros socio-económicos del área y la estructura de las propiedades. Toda esta información siempre es básica y previa al inicio del diseño geométrico, por lo que hay que empezar recopilando o extrayendo todos los datos precisos, para analizarlos y establecer las conclusiones y parámetros que afectan y condicionan realmente el diseño. Los factores internos del diseño contemplan las velocidades a tener en cuenta para el mismo, los efectos operacionales de la geometría especialmente vinculados con la seguridad exigible y los relacionados con la estética y armonía de la solución. En el diseño geométrico de carreteras la velocidad de los vehículos es un parámetro básico. La cuestión fundamental estriba en cual es la velocidad más apropiada en la que se debe basar el alineamiento. Históricamente el criterio clásico ha sido seleccionar y aplicar la velocidad de diseño, tal y como fue definida y adoptada en Estados Unidos en los años treinta, suponiendo que todos los vehículos van a circular y mantener uniformemente esa velocidad a lo largo de la vía. Su selección se basa principalmente en la clase o tipo de carretera y en las características topográficas y del entorno. Su aplicación permite establecer la referencia para algunos parámetros básicos del diseño, como radios mínimos, peraltes y visibilidades necesarias para determinadas maniobras. Durante las dos últimas décadas en algunos países se ha examinado el concepto clásico y modificado los métodos para tener en cuenta las disparidades manifiestas entre la velocidad de diseño y las velocidades normales de operación, especialmente en carreteras convencionales rurales. Mientras que el concepto de velocidad de diseño fue desarrollado en el convencimiento de que los conductores circularían a dicha velocidad, sin comprobación alguna, las



velocidades de operación observadas y entendidas como aquellas a las que los conductores optan para manejar sus vehículos, son en muchos casos discordantes con el criterio clásico. Por todo ello, aunque la velocidad de diseño sigue siendo un concepto y parámetro básico, aparecen interesantes diferencias en su selección y aplicación, al basarla más directamente en el comportamiento real de los conductores, satisfaciendo las expectativas de los mismos. Teniendo en cuenta que los conductores optan por un determinado nivel de velocidad en función del tipo de carretera por la que circulan y sus características geométricas, condicionados también por la configuración física de la topografía y los desarrollos urbanísticos del entorno, la selección de la velocidad de diseño ha de aproximarse lo máximo posible a ese nivel esperado, por lo que se establecen unos rangos de posibles velocidades de diseño para cada tipo de carretera y topografía, sin mucha holgura, para ofrecer una geometría que se acomode a las expectativas razonables de los conductores y, por tanto, sea segura y cómoda. El resto de factores y criterios condicionarán la selección definitiva de la más adecuada velocidad de diseño, entre ellos el volumen de tránsito esperado. El que se presente un mayor o menor nivel de demanda de tránsito no afecta las velocidades que pueden llegar a desarrollar los vehículos a efectos de garantizarles con la geometría su seguridad y comodidad en la circulación, puesto que las situaciones más comprometidas o críticas se producirán siempre con vehículos ligeros y circulación libre, es decir, automóviles circulando solos. Lo que si justificará, sin lugar a dudas, es una mayor o menor funcionalidad y, por tanto, rentabilidad de la inversión. Se hace inevitable una adecuada sectorización de la carretera a diseñar para que las diferentes velocidades de diseño seleccionadas se ajusten a las características mencionadas en cada tramo, siendo imprescindible que los tramos tengan una longitud mínima suficiente para que el conductor pueda hacer la lectura de la vía y su entorno, traduciéndola en un nivel de velocidades de operación acorde con la velocidad de diseño utilizada, escalonando progresivamente las distintas velocidades de diseño de los sucesivos tramos para favorecer la acomodación a las nuevas condiciones, evitando así los cambios bruscos. Como la velocidad de diseño se aplica para la determinación de las características mínimas de los parámetros básicos de la geometría, siempre se ha considerado conveniente la utilización de valores superiores cuando fuera posible, a pesar de seguir

suponiendo que la circulación se produciría a dicha velocidad. Así se generan velocidades de operación en algunas partes de la vía superiores a la velocidad de diseño, debido a que los conductores observan un alineamiento de condiciones más suaves que las mínimas o estrictas, por lo que se les invita a circular a una mayor velocidad. De esta forma se consumen los márgenes de seguridad disponibles, pudiendo llegarse a agotar con la peligrosidad que ello supone. Por tanto, aunque la velocidad de diseño siga siendo el parámetro básico e inicial del diseño geométrico, seleccionada estrechamente con las condiciones físicas de la vía y su entorno y, por tanto, con el nivel de velocidad al que van a desear operar los conductores, y que nos condiciona las características mínimas de los parámetros geométricos, no se puede seguir suponiendo que los conductores van a manejar siempre sus vehículos manteniendo esa velocidad, por lo que hay que estimar las velocidades de operación que pueden llegar a desarrollar a lo largo de cada uno de los elementos del alineamiento, diseñándolos en correspondencia con ellas y así garantizar la seguridad y comodidad de los usuarios de la carretera. Como una primera aproximación a las velocidades de operación se pueden emplear las velocidades específicas de cada uno de los elementos geométricos, por ejemplo, de curvas en planta, siendo éstas las velocidades inferidas de las características geométricas resultantes con base en los mismos criterios de seguridad y comodidad considerados para la aplicación de la velocidad de diseño. Es decir, que la velocidad específica de una determinada curva con radio superior al mínimo correspondiente a la velocidad de diseño del tramo, será equivalente a la velocidad de diseño que tuviera asociado ese radio como mínimo. Igualmente ocurriría con otro tipo de elementos del diseño. Por tanto, habrá toda una sucesión de velocidades específicas asociadas a cada uno de los elementos geométricos, no pudiendo ser nunca inferiores a la velocidad de diseño del tramo. Diseñando con las diferentes velocidades específicas siempre se mantendrán los márgenes de seguridad y comodidad dentro de cada elemento. Por ejemplo, estableciendo el peralte correspondiente a una curva de un determinado radio con base en su velocidad específica y no en función de la velocidad de diseño que puede llegar a ser muy inferior. Para una mejor estimación de las velocidades de operación de los diferentes elementos geométricos a lo largo de la carretera hay que apoyarse en el uso de un determinado modelo, evidentemente empírico, que tenga en cuenta todos o algunos de los parámetros



involucrados en la elección de una determinada velocidad para operar su vehículo, relacionados con las características físicas o geométricas de la carretera y su entorno. Se ha comprobado en diversos estudios e investigaciones que las velocidades de operación reales llegan a superar a las velocidades específicas en carreteras rurales con velocidades de diseño no superiores a 80-90 Km/h, sobre todo con la mejora paulatina que se produce en el rendimiento de los vehículos ligeros. Es en esos casos donde se hacen más necesarias unas estimaciones de las velocidades de operación adecuadas a las condiciones particulares o locales de cada país, abordando y desarrollando los estudios empíricos correspondientes, con sus revisiones periódicas. Los efectos operacionales de la geometría de la carretera vinculados con la seguridad afectan a la visibilidad necesaria para efectuar las maniobras que se desarrollan habitualmente en el manejo de los vehículos, la estabilidad de los vehículos en su circulación a lo largo de las curvas y la consistencia u homogeneidad de los diseños para garantizar al conductor unas evoluciones graduales y sencillas, que no conlleven sorpresas repentinas con respecto a lo esperado o deseado por el mismo. Los conductores precisan de suficiente visibilidad para desarrollar con seguridad y comodidad las maniobras necesarias en el manejo de los vehículos, relacionadas especialmente con la detención ante la presencia de un posible obstáculo sobre la calzada, el adelantamiento de otros vehículos más lentos, el cruce o la incorporación a otra carretera y el esquivamiento de otro vehículo en sentido contrario cuando la calzada es estrecha. Con el diseño geométrico hay que lograr unas distancias de visibilidad disponibles siempre superiores a las necesarias para las diferentes maniobras. En el caso de la parada obligatoria se trata de una maniobra de emergencia, impuesta al conductor, por lo que se debe garantizar la distancia de visibilidad de parada en cualquier punto de la carretera, condicionada principalmente por las correspondientes velocidades de operación o específicas de cada elemento y no por la velocidad de diseño, teniendo en cuenta los criterios anteriores, aunque a los efectos de este manual se considere sólo para la velocidad de diseño, resultando por tanto una distancia de parada mínima. Cuando un vehículo circula por una curva en planta se le debe permitir recorrerla con seguridad y comodidad para la velocidad de operación por la que opte al

afrontarla. La seguridad se introduce en el diseño garantizando la estabilidad del vehículo ante la fuerza centrífuga que tiende a desequilibrarlo hacia el exterior de la curva, oponiéndose a ella el peralte o inclinación transversal de la calzada y el rozamiento transversal movilizado entre las llantas y el pavimento. Por tanto, para cada velocidad de operación o específica se adopta un rozamiento transversal movilizable que sea seguro en condiciones críticas, como son pavimento mojado y estado desgastado de las llantas, y un peralte suficiente, obteniendo así el radio de la curva que genera la fuerza centrífuga que se puede contrarrestar con los valores anteriores seleccionados. De esa forma se produce siempre una relación directa entre el radio de una curva, su peralte y su velocidad específica, es decir, hay una relación biunívoca entre curvatura y velocidad específica. Esto mejora la seguridad, garantizando la estabilidad de los vehículos en las curvas al encontrar los conductores iguales condiciones para curvaturas semejantes, por lo que sus velocidades de operación se adecuan a las geometrías. Además, hay que lograr un diseño geométrico consistente, que disponga los elementos de la vía y sus características contribuyendo a minimizar las violaciones de las expectativas del conductor, de modo que éste perciba homogeneidad en el trazado y no sufra una variación brusca en el nivel de atención necesario para poder adaptarse a las condiciones geométricas variables de la carretera que en cada momento se encuentra. Para ello ha de haber una coherencia entre el diseño geométrico y los elementos para cada categoría de vía, ya que el conductor actúa de forma previsible en función de la experiencia acumulada a lo largo del tiempo, además de establecer una evolución continua de las características geométricas, ya que el conductor también responde ante la percepción de las características del itinerario a medida que se recorre. Los últimos factores internos están relacionados con la estética y armonía de la solución, desde el punto de vista del conductor, para lograr la mejor percepción posible de las características de la vía según se va recorriendo, procurando comodidad y seguridad al mismo. Por ejemplo, no es suficiente con establecer la continuidad de curvaturas geométricas, sino que hay que conseguir la adecuada percepción de la misma por el conductor, lo que obligará en determinadas circunstancias a aumentar las dimensiones de algunas curvas.



PROCEDIMIENTO El diseño de una vía se inicia con el reconocimiento o establecimiento de los corredores favorables que conecten los extremos del proyecto y unan puntos de paso obligado intermedios. Con la ayuda de imágenes de satélite, fotografías aéreas o cartografía existente, bien sea procedente de restituciones aerofotogramétricas o de topografía terrestre, se trazan las mejores rutas posibles a lo largo de la región o área afectada, teniendo en cuenta los factores externos más destacados, como las características geológicas, geotécnicas del terreno y ambientales del entorno, la climatología y el desarrollo urbanístico. Es imprescindible el recorrido visual in situ de las diferentes soluciones alternativas para su mejor evaluación. Respetando al máximo las condiciones externas, en esta primera etapa del diseño primarán los criterios económicos vinculados a los alargamientos de las soluciones y el costo de las obras de explanación, de arte (puentes, viaductos, muros) y túneles, quedando el resto de los objetivos supeditados en gran medida al perfeccionamiento de la solución definitiva. Seleccionado el corredor más favorable se inicia propiamente la fase de diseño geométrico para darle la forma física a la carretera más apropiada o adaptada a todos los requisitos intentando satisfacer al máximo los distintos objetivos del diseño. Como la carretera es una superficie continua y regular transitable, inserta en un espacio tridimensional, la reducción de su forma geométrica a un modelo matemático igualmente tridimensional resulta complicada y, por tanto, es poco empleada. Dado el predominio de la dimensión longitudinal que tienen las vías frente a la dimensión transversal, es habitual la simplificación del diseño geométrico, estudiando por un lado, la forma de la línea que describe en el espacio un punto representativo de la sección transversal denominado generalmente eje, y por otro lado, las sucesivas secciones transversales a él vinculadas. Sólo en los casos en que la vía acusa un marcado carácter tridimensional como, por ejemplo, en las intersecciones a desnivel, se puede recurrir para su mejor estudio al empleo de modelos informáticos, o la técnica de planos acotados, complementando los métodos bidimensionales que se describen a continuación. En casi todos los diseños se realizan dos análisis bidimensionales complementarios del mismo eje, prescindiendo en cada caso de una de las tres

dimensiones. Así, si no se toma en cuenta la dimensión vertical (cota), resulta el alineamiento en planta, que es la proyección del eje de la vía sobre un plano horizontal. La forma del alineamiento en planta es percibida por el conductor fundamentalmente como una sucesión continua y cambiante de rumbos o acimuts a lo largo del camino recorrido. Las formas geométricas planas (o alineaciones) que se utilizan para la definición del trazado en planta responden a modelos polinómicos, pudiendo ser rectas, curvas circulares o curvas de transición entre rectas y círculos, o entre distintas curvaturas del mismo sentido. Habitualmente los alineamientos se establecen de tal forma que se garantice, además de la continuidad de acimuts, la continuidad absoluta de curvaturas, obteniendo así una variación gradual de las fuerzas transversales que afectan la comodidad de los usuarios y la seguridad de los vehículos. Se requiere por tanto el uso de las curvas de transición. Si no se toma en cuenta más que la dimensión horizontal (la proyección del eje del camino recorrido, definido ya el alineamiento en planta del mismo) y, junto con ella, se considera la cota, resultará el alineamiento vertical o perfil longitudinal, que es percibido por el conductor como una sucesión de rasantes a lo largo del camino recorrido. Las formas geométricas planas que se utilizan para la definición del perfil longitudinal responden también a modelos polinómicos, pudiendo ser rectas de pendiente uniforme y empalmes verticales parabólicos que enlacen rasantes contiguas. Esta simplificación (alineamiento en planta / alineamiento vertical / sección transversal) resulta bastante práctica, incluso en los elementos del trazado que presentan un carácter bidimensional (intersecciones a nivel) o tridimensional (intersecciones a distinto nivel); dónde su aplicación adecuada permita también buenos resultados en el análisis. Sin embargo, no se debe olvidar que se trata de un modelo, y que si se quiere evitar la aparición de efectos no deseados, relacionados especialmente con la perspectiva apreciable por el conductor, el diseñador debe conseguir una coordinación adecuada entre el alineamiento en planta y el alineamiento vertical, de forma que queden satisfechas las exigencias correspondientes a los objetivos o criterios del diseño.



El procedimiento habitual de diseño geométrico de un alineamiento tiene una cierta naturaleza interactiva: se exige un alineamiento previo en planta por cada corredor considerado como favorable, y luego se estudia el perfil longitudinal al que da origen y, especialmente, su relación con el terreno natural y la coordinación con el alineamiento en planta. Toda separación del terreno natural incrementa el presupuesto de construcción; a veces, sobre todo en terrenos accidentados, es preciso tener en cuenta también la sección transversal. A continuación, se establece el alineamiento en planta a la vista de los resultados, obteniéndose un nuevo perfil longitudinal; y así sucesivamente hasta optimizar la solución definitiva por aproximaciones sucesivas, logrando un resultado apropiado o satisfactorio. El perfeccionamiento de los medios técnicos disponibles, fundamentalmente de la fotogrametría aérea, los ordenadores y las técnicas de simulación (perspectivas, maquetas y animaciones) han permitido una mejora muy importante de la técnica del trazado vial en los últimos años. Con las aplicaciones

informáticas se obtiene una mayor fiabilidad en los procesos, y una mayor rapidez y facilidad en los tanteos sucesivos, alcanzándose la interactividad en el diseño. La última fase del diseño geométrico consiste en la localización de la solución optimizada para su comprobación in situ y su perfeccionamiento final en su caso. Para ello se localiza en el terreno natural el eje, nivelándolo longitudinalmente y transversalmente en los puntos o secciones que se corresponden con perfiles transversales, habitualmente equidistantes cada 20 ó 25 metros. Con base en las cotas reales del terreno se lleva a cabo el diseño definitivo del perfil longitudinal y de las secciones transversales, ya que normalmente no es preciso mover el eje en planta, aunque no imposible empleando las herramientas informáticas apropiadas que faciliten la labor. De esa forma se puede obtener la geometría analítica y los planos finales del diseño geométrico efectuado y realizar las mediciones de las obras de explanación y pavimentos correspondientes.



1. LAS CARRETERAS 1.1 GENERALIDADES El transporte de pasajeros, así como el de carga, ha venido mostrando preferencia por el uso de las carreteras, debido a las facilidades que éstas ofrecen, bien sea por los costos de transporte, bien por la flexibilidad en su utilización. Estas condiciones, y otras más, influyen en el desarrollo económico de la región, con el consiguiente aumento de la producción y del consumo y mejora del nivel de vida de la población, por obra del sistema de transporte, en general, y de las carreteras en particular. Dadas las condiciones de COLOMBIA, el sistema de transporte por carretera hace patente la necesidad de una red eficiente, segura y cómoda, tanto para usuarios como para vehículos, dentro de principios de compatibilidad entre la oferta y la demanda. 1.2 DEFINICIÓN La carretera es una infraestructura de transporte cuya finalidad es permitir la circulación de vehículos en condiciones de continuidad en el espacio y el tiempo, con niveles adecuados de seguridad y de comodidad. Puede estar constituida por una o varias calzadas, uno o varios sentidos de circulación o uno o varios carriles en cada sentido, de acuerdo con las exigencias de la demanda de tránsito y la clasificación funcional de la misma. 1.3 CARACTERÍSTICAS 1.3.1 Factores Como integrantes del "sistema de transporte" las carreteras forman parte de la infraestructura económica del país y contribuyen a determinar su desarrollo; e intervienen en planes y programas a través de los proyectos. Estos, por tanto, deben responder a un contexto general de orden macroeconómico, el modelo de desarrollo, para maximizar su contribución al desarrollo del país. Hay diversos factores básicos que definen una carretera respecto a importancia, categoría, requerimientos técnicos, otros, para incorporarla al sistema vial; tales son: 1.3.1.1 Institucionales La Constitución Nacional y las necesidades puestas en evidencia por motivos de orden nacional y geopolítico,

por los planes de desarrollo y por los planes sectoriales del transporte; 1.3.1.2 Operacionales Se relacionan con el servicio para el cual la carretera debe ser proyectada, en armonía con las políticas oficiales como son: funciones, volumen y características del tránsito inicial y futuro, velocidad de operación, seguridad para el usuario y la comunidad, lugar dentro de la jerarquización del sistema vial, relación con otras vías y con la propiedad adyacente. 1.3.1.3 Físicos Los relacionados con la naturaleza, que imponen limitaciones al diseño por considerar, como son: relieve, hidrografía, geología y climatología, en la zona del proyecto. 1.3.1.4 Humanos y ambientales Se relacionan con los rasgos distintivos de la comunidad que se quiere servir y el ambiente circundante; los principales son: actividad económica de la zona de influencia, uso de la tierra, idiosincrasia de usuarios y peatones, impacto estético y efectos ambientales. 1.3.1.5 Costos En consideración a la optimización del uso de los recursos, el costo de una carretera debe estar asociado a la categoría del proyecto y comprende tres (3) acápites principales: costos de inversión, costos de operación de los usuarios y costos de mantenimiento a lo largo de la vida útil del proyecto. 1.4 CLASIFICACIÓN 1.4.1 Por competencia 1.4.1.1 Carreteras nacionales Son aquellas a cargo del Instituto Nacional de Vías. 1.4.1.2 Carreteras departamentales Son aquellas de propiedad de los departamentos, o las que la nación les ha transferido a través del Instituto Nacional de Vías (red secundaria) y el Fondo Nacional de Caminos Vecinales (red terciaria), o las que en un futuro les sean transferidas.



1.4.1.3 Carreteras distritales y municipales Son aquellas vías urbanas y/o suburbanas y rurales a cargo del Distrito o Municipio. 1.4.1.4 Carreteras veredales o vecinales Son aquellas vías a cargo del Fondo Nacional de Caminos Vecinales. 1.4.2 Según sus características 1.4.2.1 Autopistas Es una vía de calzadas separadas, cada una con dos o más carriles, con control total de acceso1 y salida. Se denomina con la sigla A.P.2 La autopista es el tipo de vía que proporciona un flujo completamente continuo. No existen interrupciones externas a la circulación, tales como intersecciones semaforizadas o controladas por señal de PARE. El acceso y salida desde la vía se produce únicamente en los ramales, que están proyectados para permitir las maniobras de confluencia y bifurcación a altas velocidades y por lo tanto, minimizando las alteraciones del tránsito de la vía principal. 1.4.2.2 Carreteras multicarriles Son carreteras divididas, con dos o más carriles por sentido, con control parcial3 o total de acceso y salida. Se denominan con la sigla M.C.4 1.4.2.3 Carreteras de dos carriles Constan de una sola calzada de dos carriles, uno por cada sentido de circulación, con intersecciones a nivel y accesos directos desde sus márgenes. Se denominan con la sigla C.C.5

1 Control Total de Acceso: El acceso desde el exterior se realiza exclusivamente a través de intersecciones a desnivel o mediante entradas y salidas directas a otras carreteras. 2 Sigla para: Autopistas: Es una vía de calzadas separadas, cada una con dos o más carriles, con control total de acceso y salida 3 Control Parcial o Total de Acceso: Además de los accesos a través de las intersecciones a desnivel o mediante entradas y salidas directas a otras carreteras, se pueden establecer otras mediante vías de servicio con entradas y salidas específicas. Se permiten intersecciones a nivel. 4 Sigla para: Carreteras Multicarriles: Son carreteras divididas, con dos o más carriles por sentido, con control parcial o total de acceso y salida 5 Sigla para: Carreteras de Dos carriles: Constan de una sola calzada de dos carriles, uno por cada sentido de circulación, con intersecciones a nivel y accesos directos desde sus márgenes

1.4.3 Según el tipo de terreno 1.4.3.1 Conceptos básicos Pendiente longitudinal del terreno es la inclinación natural del terreno, medida en el sentido del eje de la vía. Pendiente transversal del terreno es la inclinación natural del terreno, medida normalmente al eje de la vía. 1.4.3.2 Tipos de terreno Para Colombia, los terrenos se clasifican en plano, ondulado, montañoso y escarpado, de acuerdo con parámetros que se indican en la tabla 1.1. Se consideran las siguientes: a. Carretera típica de terreno plano. Es la combinación de alineamientos horizontal y vertical, que permite a los vehículos pesados mantener aproximadamente la misma velocidad que la de los vehículos ligeros. b. Carretera típica de terreno ondulado. Es la combinación de alineamientos horizontal y vertical que obliga a los vehículos pesados a reducir sus velocidades significativamente por debajo de las de los vehículos de pasajeros, sin ocasionar el que aquellos operen a velocidades sostenidas en rampa por un intervalo de tiempo largo. c. Carretera típica de terreno montañoso. Es la combinación de alineamientos horizontal y vertical que obliga a los vehículos pesados a circular a velocidad sostenida en rampa durante distancias considerables o a intervalos frecuentes. d. Carretera típica de terreno escarpado. Es la combinación de alineamientos horizontal y vertical que obliga a los vehículos pesados a operar a menores velocidades sostenidas en rampa que aquellas a las que operan en terreno montañoso, para distancias significativas o a intervalos muy frecuentes.



Tabla 1.1 TIPOS DE TERRENO

Terreno Inclinación máxima media de las líneas de máxima

pendiente (%) Movimiento de tierras

Plano (P) 0 a 5 Mínimo movimiento de tierras por lo que no presenta dificultad ni en el trazado ni en la explanación de una carretera.

Ondulado (O) 5 a 25 Moderado movimiento de tierras, que permite alineamientos más o menos rectos, sin mayores dificultades en el trazado y explanación de una carretera.

Montañoso (M) 25 a 75

Las pendientes longitudinales y transversales son fuertes aunque no las máximas que se puedan presentar en una dirección considerada; hay dificultades en el trazado y explanación de una carretera.

Escarpado (E) > 75

Máximo movimiento de tierras, con muchas dificultades para el trazado y explanación, pues los alineamientos están prácticamente definidos por divisorias de aguas en el recorrido de una vía.

1.4.4 Según velocidad de diseño En la tabla 1.2 se indica el tipo de carretera en función de la velocidad. Tabla 1.2 VELOCIDADES DE DISEÑO SEGÚN TIPO DE CARRETERA Y TERRENO

Velocidad de Diseño Vd (Km/h) Tipo de Carretera Tipo de Terreno 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Plano

Ondulado Montañoso

Carretera principal de dos calzadas

Escarpado Plano

Ondulado Montañoso

Carretera principal de una calzada

Escarpado Plano

Ondulado Montañoso

Carretera secundaria

Escarpado Plano

Ondulado Montañoso

Carretera terciaria

Escarpado 1.4.5 Según su función 1.4.5.1 Principales o de primer orden Son aquellas troncales, transversales y accesos a capitales de departamento que cumplen la función básica de integración de las principales zonas de producción y de consumo del país y de éste con los demás países.

1.4.5.2 Secundarias o de segundo orden Aquellas vías que unen cabeceras municipales entre sí y/o que provienen de una cabecera municipal y conectan con una principal.



1.4.5.3 Terciarias o de tercer orden Aquellas vías de acceso que unen las cabeceras municipales con sus veredas, o unen veredas entre sí. 1.5 CLASES DE PROYECTOS 1.5.1 Proyectos de construcción Es el conjunto de todas las obras de infraestructura a ejecutar en una vía proyectado, en un tramo faltante mayor al 30% de una vía existente y/o en variantes. Comprende, entre otras, las actividades de: • Desmonte y limpieza • Explanación • Obras de drenaje (alcantarillas, pontones, etc.) • Afirmado • Subbase, base y capa de rodadura • Tratamientos superficiales o riegos • Señalización vertical • Demarcación lineal • Puentes • Túneles 1.5.2 Proyectos de mejoramiento Consiste básicamente en el cambio de especificaciones y dimensiones de la vía o puentes; para lo cual, se hace necesaria la construcción de obras en infraestructura ya existente, que permitan una adecuación de la vía a los niveles de servicio requeridos por el tránsito actual y proyectado. Comprende, entre otras, las actividades de: • Ampliación de calzada • Construcción de nuevos carriles • Rectificación (alineamiento horizontal y vertical) • Construcción de obras de drenaje y sub-drenaje • Construcción de estructura del pavimento • Estabilización de afirmados • Tratamientos superficiales o riegos • Señalización vertical • Demarcación lineal • Construcción de afirmado Dentro del mejoramiento, puede considerarse la construcción de tramos faltantes de una vía ya existente, cuando éstos no representan más del 30% del total de la vía. 1.5.3 Proyectos de rehabilitación Actividades que tienen por objeto reconstruir o recuperar las condiciones iniciales de la vía de manera

que se cumplan las especificaciones técnicas con que fue diseñada. Comprende, entre otras, las actividades de: • Construcción de obras de drenaje • Recuperación de afirmado o capa de rodadura • Reconstrucción de sub-base y/o base y/o capa de

rodadura • Obras de estabilización 1.5.4 Proyectos de mantenimiento rutinario Se realiza en vías pavimentadas o no pavimentadas. Se refiere a la conservación continua (a intervalos menores de un año) de las zonas laterales, y a intervenciones de emergencias en la carretera, con el fin de mantener las condiciones óptimas para la transitabilidad en la vía. Las principales actividades de éstas son: • Remoción de derrumbes • Rocería • Limpieza de obras de drenaje • Reconstrucción de cunetas • Reconstrucción de zanjas de coronación • Reparación de baches en afirmado y/o parcheo en

pavimento • Perfilado y compactación de la superficie • Riegos de vigorización de la capa de rodadura • Limpieza y reparación de señales 1.5.5 Proyectos de mantenimiento periódico Se realiza en vías pavimentadas y en afirmado. Comprende la realización de actividades de conservación a intervalos variables, relativamente prolongados (3 a 5 años), destinados primordialmente a recuperar los deterioros de la capa de rodadura ocasionados por el tránsito y por fenómenos climáticos, también podrá contemplar la construcción de algunas obras de drenaje menores y de protección faltantes en la vía. Las principales actividades son: • Reconformación y recuperación de la banca • Limpieza mecánica y reconstrucción de cunetas • Escarificación del material de afirmado existente • Extensión y compactación de material para

recuperación de los espesores de afirmado iniciales • Reposición de pavimento en algunos sectores • Reconstrucción de obras de drenaje • Construcción de obras de protección y drenaje

menores • Demarcación lineal • Señalización vertical



2 PLANEACIÓN 2.1 DEFINICIÓN La planeación es un proceso continuo de previsión de los recursos y servicios requeridos para obtener objetivos determinados según un orden de prioridades establecido y que permite escoger la o las soluciones óptimas entre varias alternativas. 2.2 CATEGORÍAS ESTRATÉGICAS DEL PROCESO DE PLANEACIÓN La planeación se desarrolla en diferentes instancias jerarquizadas por niveles de responsabilidad y alcance. Los planes de desarrollo constituyen la categoría superior, a partir de la cual se desprenden las unidades de gestión, que dan solución a los problemas específicos de la población. Las unidades de gestión son los programas, subprogramas y proyectos, que por su carácter de medios de acción, subordinan sus objetivos y estrategias a los establecidos en los planes de desarrollo. Los planes de desarrollo comprenden el análisis de la problemática económica, social y ambiental a nivel nacional, departamental y municipal, a partir de la cual definen una estrategia de solución a seguir a mediano o largo plazo. La estrategia incluye la definición de los objetivos y metas del plan; de las políticas generales y sectoriales; de los principales programas de gobierno; y del plan de inversiones para el período analizado. El programa es la estrategia de acción cuyas directrices determinan los medios que articulados gerencialmente permiten dar una solución integral a problemas. El objetivo general de un programa, que por definición debe tener carácter multisectorial, generalmente corresponde a uno de los objetivos establecidos por el plan de desarrollo. A partir del objetivo general se definen objetivos específicos, las metas, los tipos de proyectos y el plan de inversiones del programa. Subprograma es la desagregación de un programa en grupos homogéneos de proyectos. Esta homogeneidad no corresponde a un criterio único, ya que puede definirse por tecnología, ubicación, tamaño, etc., de acuerdo con las necesidades particulares de clasificación de un programa. El objetivo general de un subprograma, generalmente, corresponde a un objetivo específico del programa.

El proyecto es la mínima unidad operacional que vincula recursos, actividades y componentes durante un período determinado y con una ubicación definida para resolver problemas o necesidades de la población. El objetivo general de un proyecto debe estar relacionado con algunos de los objetivos específicos de un programa o subprograma y, en consecuencia, con los objetivos del plan de desarrollo. 2.3 CICLO DE UN PROYECTO DE CARRETERA Un proyecto de carretera comienza en el momento en que se identifica el problema o necesidad por solucionar y termina en el momento en que se logra solucionar o satisfacer dicha necesidad alcanzando así los objetivos esperados por el proyecto. Las diferentes etapas por las que debe pasar el proyecto es lo que se llama ciclo del proyecto. Estas etapas son: preinversión, inversión y operacional, tal como se muestra en la figura 2.1. 2.3.1 Etapa de Preinversión En ella se realizan todos los estudios necesarios para tomar la decisión de realizar o no el proyecto. Tiene por objeto examinar la viabilidad del proyecto de carretera mediante la identificación del mismo, la preparación de su información técnica, financiera, económica y ambiental, el cálculo de cantidades de obra, de costos y beneficios, y la preparación de los bosquejos o anteproyectos que se requieran. Durante esta etapa, a partir de la idea del proyecto de carretera, se desarrollan los denominados estudios de preinversión, a saber: • Perfil del proyecto • Estudio de prefactibilidad (fase I) • Estudio de factibilidad (fase II) A continuación se explica brevemente cada uno de los términos anteriores: La idea del proyecto que consiste en identificar de forma muy preliminar la necesidad o problema existente y las acciones mediante las cuales se podría solucionar, se deriva de planes generales de desarrollo económico y social, de políticas generales, de planes sectoriales (Plan del Sector Transporte, por ejemplo), de otros proyectos o estudios o porque puede parecer atractivo emprender el proyecto. La idea, adecuadamente presentada, servirá de base para decidir acerca de la conveniencia de emprender estudios adicionales.



Figura 2.1. CICLO DE PROYECTO

IDEA

PERFIL DEL PROYECTO

PREFACTIBILIDAD

FACTIBILIDAD

DISEÑO DEFINITIVO

CONSTRUCCIÓNMEJORAMIENTOREHABILITACIÓN

MANTENIMIENTO RUTINARIOMANTENIMIENTO PERIÓDICO

EVALUACIÓN EX-POST

ETAPA DE PR

EINVER

SIÓN

ETAPA DE IN

VERSIÓ

NETAPA O

PERAC

IONAL

PROYECTOS POSTERGADOS

PROYECTOS ABANDONADOS

En muchos proyectos de acuerdo con el tipo del mismo y el estado de la vía, dos o más etapas pueden ocurrir simultáneamente



El perfil del proyecto sirve para reunir la información de origen secundario (proyectos similares, mercados, beneficiarios, aspectos ambientales, por ejemplo); verificar todas las alternativas del proyecto y estimar sus costos y beneficios de manera preliminar; realizar la versión preliminar del diagnóstico ambiental de alternativas; descartar algunas (o todas) de las alternativas y plantear cuáles son susceptibles de estudios más detallados. El estudio de prefactibilidad del proyecto es un proceso de descarte de alternativas y estudio de una, dos, o más de las mismas. En una primera parte se establece un diagnóstico económico preliminar y se definen las grandes orientaciones de los estudios técnicos, financieros, económicos y ambientales del proyecto. Posteriormente, se seleccionan las soluciones por evaluar, coordinando aspectos técnicos, financieros, económicos y ambientales (los técnicos basados principalmente en información existente: fotografías aéreas, restituciones, mapas, carteras de tránsito, otros; y el mínimo necesario de actividades y trabajos de campo). Más tarde se estiman costos y beneficios de cada una de las soluciones, se comparan éstas entre sí y con "una solución de referencia" (Alternativa sin Proyecto), sobre la base de indicadores económicos (relación beneficio - costo, B/C; tasa interna de retorno, TIR; valor presente neto VPN, tasa única de retorno, TUR, con los correspondientes análisis de sensibilidad), se eliminan las soluciones menos convenientes, para reducir el estudio a una, preferentemente, o dos, si así se justifica, en la etapa siguiente o de estudio de factibilidad. En general, a todo proyecto de carretera se le debe adelantar el estudio de prefactibilidad, con el fin de tener la información que permita al nivel decisorio de la entidad dueña del proyecto adoptar uno cualquiera de los tres siguientes caminos: efectuar la evaluación final y decidir invertir en la carretera; es decir, pasar a la etapa de inversión; descartar el proyecto u ordenar la realización del estudio de factibilidad. El estudio de factibilidad, que consiste en perfeccionar la alternativa recomendada en la prefactibilidad, tiene por objeto reducir al máximo la incertidumbre asociada con el proyecto de inversión en la carretera. En general, aquí se afinan los estudios de las soluciones, o se amplían los aspectos tanto técnicos como financieros, económicos y ambientales, con el fin de recomendar lo más conveniente y óptimo para la comunidad.

2.3.1.1 Contenido de los estudios de preinversión El contenido mínimo de cada uno de los estudios de preinversión de un proyecto de carretera es el siguiente: • Localización geográfica del proyecto • Descripción de la zona de influencia del proyecto • Aspectos técnicos del proyecto. Considerar como

mínimo: - Topografía - Geología y geotecnia - Tránsito - Valores ambientales - Climatología - Aspectos hidrológicos e hidráulicos - Criterios de diseño - Planteamiento de soluciones alternativas - Descripción de soluciones alternativas - Planos en planta y perfil sobre cartografía

existente de cada solución - Secciones transversales

• Esquemas de obras de drenaje y estructuras • Programa para la ejecución del proyecto (debe

comprender todas las actividades de la etapa de inversión del proyecto)

• Inversiones en el proyecto. En su cuantificación se tendrán en cuenta los siguientes costos: - Costo de los estudios de investigaciones

preparatorias y de los estudios técnicos detallados

- Costos de construcción - Costos de derechos de vía - Costos de administración (los requeridos para el

funcionamiento de la unidad dentro de la organización de la entidad ejecutora, responsable directa de administrar la ejecución del proyecto)

- Imprevistos • Costos de conservación • Costos de operación y de explotación • Financiación del proyecto • Flujo de caja del proyecto • Estudio comparativo de soluciones alternativas • Evaluación técnica • Evaluación económica y social • Evaluación ambiental (debe contemplar el

diagnóstico ambiental de soluciones alternativas) • Conclusiones



2.3.1.2 Nivel de los estudios técnicos y grado de exactitud de las cuantificaciones en la preinversión El nivel de los estudios técnicos y el grado de exactitud de las cuantificaciones en la preinversión, se muestran en la tabla 2.1. El estudio de las distintas soluciones alternativas se deberá realizar por el mismo equipo redactor y con el mismo nivel de precisión. Tabla 2.1 TIPOS DE ESTUDIOS

Tipo de estudio

Nivel de los estudios técnicos

Grado de exactitud de las cuantificaciones

Escala de precisión

Perfil del proyecto

Bosquejos 55 a 60%

Prefactibilidad Anteproyecto preliminar

65 a 70% 1:50000

Factibilidad Anteproyecto definitivo

75 a 80% 1:10000

2.3.2 Etapa de inversión La etapa de inversión, también llamada de ejecución, se inicia con la elaboración de los estudios técnicos definitivos (fase III). En esencia, comprende las siguientes actividades: • Conformación, dentro de la entidad dueña del

proyecto, o dentro de la organización del concesionario de la carretera, del grupo encargado de la Gerencia del Proyecto.

• Elaboración de los estudios técnicos definitivos, con preparación de planos detallados para la construcción de las obras, y con un grado de exactitud de las cuantificaciones de 90 a 100%. La escala mínima de diseño será de 1:2000 con precisión 1:1000. Se deben basar en los aspectos técnicos descritos en los estudios de preinversión.

• Gestiones relacionadas con la obtención de los recursos financieros previstos para el proyecto durante la preinversión.

• Preparación de licitaciones para la construcción de las obras, estudio de propuestas y adjudicación de contratos.

• Construcción de las obras.

• Supervisión o interventoría de la construcción de las obras.

• Presentación y entrega del proyecto construido a la entidad que se encargará de su operación y mantenimiento.

En esta etapa se realiza el seguimiento físico-financiero del proyecto, con el cual se busca garantizar la correcta utilización de los recursos de inversión asignados en el presupuesto. Este seguimiento permite observar las variaciones sobre lo previsto, determinar sus causas e introducir ajustes pertinentes. 2.3.3 Etapa operacional Esta etapa se inicia cuando los vehículos comienzan a circular sobre la vía. Durante la misma el mantenimiento o conservación de la carretera, tanto rutinario como periódico, es responsabilidad de la entidad dueña del proyecto o del concesionario de la misma. Generalmente, en los proyectos continuos (concesiones) la etapa de operación se presenta simultáneamente con la etapa de inversión. 2.3.4 Evaluación expost Para la correcta operación del proyecto, se recomienda realizar seguimiento y evaluación de resultados al proyecto. El propósito de este último es ayudar a asegurar la operación eficiente, identificando y abordando los problemas que surjan en la operación. La evaluación de los resultados, desde una perspectiva más amplia, intenta determinar las razones de éxito o de fracaso, con el propósito, en un futuro de replicar las experiencias exitosas y de evitar problemas ya presentados. La evaluación de resultados también debe dar información sobre la eficacia y efectividad de cada uno de los proyectos en el cumplimiento de los objetivos planteados en los estudios de preinversión.



3 CRITERIOS DE DISEÑO 3.1 VELOCIDAD 3.1.1 Objeto Los criterios que en esta sección se presentan tienen que ver con la variable velocidad, como elemento básico para el diseño geométrico de carreteras y como parámetro de cálculo de la mayoría de los diversos componentes del proyecto. Los conceptos y criterios que aquí se exponen tienen aplicación tanto para realizar diagnósticos en carreteras a mejorar y rehabilitar (mejoramiento y rectificación de alineamientos de carreteras existentes) como para el diseño geométrico de nuevas carreteras. La velocidad debe ser estudiada, regulada y controlada con el fin de que ella origine un perfecto equilibrio entre el usuario, el vehículo y la carretera, de tal manera que siempre se garantice la seguridad. El diseño geométrico de una carretera se debe definir en relación directa con la velocidad a la que se desea circulen los vehículos en condiciones aceptables de comodidad y seguridad. Por lo tanto, el objetivo principal del diseño geométrico de una carretera deberá ser el de proveer el servicio (oferta) para satisfacer el volumen de tránsito (demanda), de una manera segura, cómoda y económica, con una velocidad adecuada, que supuestamente hayan de seguir la mayoría de los conductores. 3.1.2 Definiciones Para propósitos de aplicación de los presentes criterios se deben tener en cuenta los siguientes conceptos relacionados con la velocidad. 3.1.2.1 Velocidad en general En general el término velocidad se define como la relación entre el espacio recorrido por un vehículo y el tiempo que se tarda en recorrerlo. Esto es, para un vehículo representa su relación de movimiento, usualmente expresada en kilómetros por hora (Km/h). Para el caso de una velocidad constante, ésta se define como una función lineal de la distancia y el tiempo, expresada por la fórmula:

t

dv =

Donde: v= velocidad constante, (Km/h) d = distancia, (Km) t = tiempo, (h) 3.1.2.2 Velocidad puntual Es la velocidad de un vehículo a su paso por un punto determinado o sección transversal de la carretera. La velocidad puntual debe medirse bajo las limitaciones del conductor, las características de operación del vehículo, el volumen de tránsito o presencia de otros vehículos, las condiciones ambientales, y las limitaciones de velocidad establecidas por los dispositivos de control. 3.1.2.3 Velocidad instantánea Es la velocidad correspondiente a cada uno de los vehículos que se encuentran circulando a lo largo de un tramo de la carretera en un instante dado. 3.1.2.4 Velocidad media temporal Es la media aritmética de las velocidades puntuales de todos los vehículos o parte de ellos, que pasan por un punto específico o sección transversal de una carretera durante un intervalo de tiempo seleccionado. Se dice entonces, que se tiene una distribución temporal de velocidades puntuales. Matemáticamente, para datos de velocidades puntuales no agrupados, la velocidad media temporal se debe calcular como:

n

v

v

n

i

i

t

∑== 1

Donde:

tv = velocidad media temporal, (Km/h)

iv = velocidad puntual del vehículo i, (Km/h)

n= número total de vehículos observados (tamaño de la muestra)



Para el caso de datos de velocidades puntuales agrupados, la velocidad media temporal se debe calcular como:

( )

n

vfv

m

iii

t

∑== 1

Donde: m= número de grupos de velocidad

if = número de vehículos en el grupo de velocidad i

iv = velocidad puntual del grupo i, (Km/h)

3.1.2.5 Velocidad media espacial Es la media aritmética de las velocidades instantáneas de todos los vehículos que en un instante dado se encuentran en un tramo de carretera. Se dice entonces, que se tiene una distribución espacial de velocidades instantáneas.

n

vv

n

ii

e

∑== 1

Donde:

ev = velocidad media espacial, (Km/h)

iv = velocidad instantánea del vehículo i, (Km/h)

n = número total de vehículos observados en el tramo Para un espacio o distancia dados, la velocidad media espacial también se puede calcular aproximadamente, dividiendo la distancia por el promedio de los tiempos empleados por los vehículos en recorrerla, así:

t

dve =

Donde:

ev = velocidad media espacial, (Km/h) d = distancia dada o recorrida, (Km)

t = tiempo promedio de recorrido, = n

tn

ii∑

=1 , (h)

it = tiempo empleado por el vehículo i en recorrer la

distancia d , (h) Por lo tanto, con base en las expresiones anteriores, la velocidad media espacial, también se puede calcular como:

∑=

=n

i i

e

v

nv

1

1

Donde:

ii t

dv =

Esta expresión es la media armónica, y que para un evento dado es la medida estadística que mejor lo describe. De allí que este es el indicador más apropiado que se debe utilizar. En este caso, como las velocidades iv son obtenidas en el tiempo para la

distancia dada d , éstas se refieren a las velocidades puntuales. Una forma aproximada que se puede utilizar para determinar la velocidad media espacial es a través de la correlación que existe con la velocidad media temporal, según la siguiente expresión:

t

tte

v

Svv

2

−≈

Donde:

2tS = varianza de la distribución de velocidades con

respecto al tiempo

( )n

vvS

n

i

ti

t

∑=

−= 1

2

2

De otro lado, la velocidad media temporal también se puede calcular en función de la velocidad media espacial, utilizando la siguiente ecuación de correlación:

e

eet

v

Svv

2

+≈



Donde:

2eS = varianza de la distribución de velocidades con

respecto al espacio

( )n

vvS

n

i

ei

e

∑=

−= 1

2

2

En este caso la velocidad instantánea iv del vehículo

i será la velocidad tomada en el espacio. 3.1.2.6 Velocidad de recorrido Es el resultado de dividir la distancia recorrida por un vehículo, desde el principio al fin del viaje, entre el tiempo total que emplea en recorrerla. En el tiempo total de recorrido están incluidas todas aquellas demoras operacionales debido a reducciones de velocidad y paradas provocadas por la carretera, el tránsito y los dispositivos de control, ajenos a la voluntad del conductor. También se le llama velocidad global o de viaje. Para todos los vehículos o para un grupo de ellos, la velocidad media de recorrido se calcula dividiendo la suma de sus distancias recorridas entre la suma de los tiempos totales de viaje. Si todos o el grupo de vehículos recorren la misma distancia, la velocidad media de recorrido se obtiene dividiendo la distancia recorrida por el promedio de los tiempos de recorrido. Por lo tanto, la velocidad media de recorrido es una velocidad media espacial o con base en la distancia. La velocidad de recorrido, individual o media, de los vehículos en una carretera existente es una medida de la calidad del servicio que ésta proporciona a los usuarios. Su medición permite realizar el diagnóstico respectivo. Por lo anterior y para propósitos de proyecto, es necesario conocer las velocidades de los vehículos que se espera circulen por la carretera para diferentes volúmenes de tránsito. 3.1.2.7 Velocidad de diseño La velocidad de diseño o velocidad de proyecto de un tramo de carretera es la velocidad guía o de referencia que permite definir las características geométricas mínimas de todos los elementos del trazado, en condiciones de comodidad y seguridad. Por lo tanto, ella representa una referencia mínima.

Se define como la máxima velocidad segura y cómoda que puede ser mantenida en una sección determinada de una vía, cuando las condiciones son tan favorables, que las características geométricas del diseño de la vía predominan. Todos aquellos elementos geométricos de los alineamientos horizontal, de perfil y transversal, tales como radios mínimos, pendientes máximas, distancias de visibilidad, peraltes, anchos de carriles y bermas, anchuras y alturas libres, etc., dependen de la velocidad de diseño y varían con un cambio de ella. Al proyectar un tramo de carretera, hay que mantener un valor constante para la velocidad de diseño. Sin embargo, los cambios drásticos y sus limitaciones mismas, pueden obligar a usar diferentes velocidades de diseño para distintos tramos. Se debe considerar como longitud mínima de un tramo la distancia correspondiente a dos kilómetros, y entre tramos sucesivos no se deben presentar diferencias en las velocidades de diseño superiores a los 20 Km/h. La selección de la velocidad de diseño depende de la importancia o categoría de la futura carretera, de los volúmenes de tránsito que va a mover, de la configuración topográfica del terreno, de los usos de la tierra, del servicio que se requiere ofrecer, de las consideraciones ambientales, de la homogeneidad a lo largo de la carretera, de las facilidades de acceso (control de accesos), de la disponibilidad de recursos económicos y de las facilidades de financiamiento. 3.1.2.8 Velocidad especifica La velocidad específica de un elemento de diseño, es la máxima velocidad que puede mantenerse a lo largo del elemento considerado aisladamente, en condiciones de seguridad y comodidad, cuando encontrándose el pavimento húmedo y las llantas en buen estado, las condiciones metereológicas, del tránsito y las regulaciones son tales que no imponen limitaciones a la velocidad. En una curva horizontal existe una relación biunívoca entre su radio y la velocidad específica. 3.1.2.9 Velocidad de marcha Denominada también velocidad de crucero, es el resultado de dividir la distancia recorrida entre el tiempo durante el cual el vehículo estuvo en movimiento, bajo las condiciones prevalecientes del tránsito, la vía y los dispositivos de control. Es una medida de la calidad del servicio que una vía



proporciona a los conductores, y varía durante el día principalmente por la variación de los volúmenes de tránsito. Para obtener la velocidad de marcha en un viaje normal, se debe descontar del tiempo total de recorrido, todo aquel tiempo en que el vehículo se hubiese detenido por cualquier causa. 3.1.2.10 Velocidad de operación En el diseño geométrico de carreteras, se entiende como velocidad de operación de un determinado elemento geométrico, la velocidad segura y cómoda a la que un vehículo aislado circularía por él, sin condicionar la elección de la velocidad por parte del conductor ningún factor relacionado con la intensidad

de tránsito, ni la meteorología, es decir, asumiendo un determinado nivel de velocidad en función de las características físicas de la vía y su entorno, apreciables por el conductor. También se interpreta la velocidad de operación como la velocidad a la que se observa que los conductores operan sus vehículos. 3.1.3 Selección, designación y requisitos 3.1.3.1 Velocidades de diseño Los presentes criterios establecen en la Tabla 3.1.1 el rango de las velocidades de diseño que se deben utilizar en función del tipo de carretera según su definición legal y el tipo de terreno.

Tabla 3.1.1 VELOCIDADES DE DISEÑO SEGÚN TIPO DE CARRETERA Y TERRENO

Velocidad de Diseño Vd (Km/h) Tipo de Carretera Tipo de Terreno 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Plano

Ondulado Montañoso


Escarpado Plano

Ondulado Montañoso


Escarpado Plano

Ondulado Montañoso


Escarpado Plano

Ondulado Montañoso

Carretera terciaria

Escarpado



3.1.3.2 Velocidades de operación y de marcha Normalmente se asimila la velocidad de operación al percentil 85 de la distribución de velocidades observadas en una localización determinada, es decir, se asume que hay un 15% de los vehículos que circulan a una velocidad superior a la de operación en el elemento. Para tener en cuenta el concepto, generalmente reconocido, sólo se consideran en el análisis de las velocidades las correspondientes a los vehículos livianos que circulan con un intervalo amplio, para no estar así condicionados por una circulación en caravana. Según se encuentre en la fase del estudio de una carretera existente o en el diseño de una nueva carretera, se podrán determinar las velocidades de operación en el primer caso, o simplemente estimarlas en el segundo, siempre considerando los distintos elementos geométricos a lo largo del trazado. Para la determinación de las velocidades de operación deberán tomarse datos de velocidades puntuales en la mitad de las curvas horizontales y de las rectas que tengan suficiente longitud. Así, se pueden obtener las sucesivas velocidades de operación o velocidades realmente prácticas como resultado o efecto operacional de la geometría de la vía. La estimación de las velocidades reales de operación deberá apoyarse en el uso de un determinado modelo matemático, que tenga en cuenta todos o algunos de los parámetros involucrados, relacionados con las características físicas o geométricas de la carretera y su entorno, tales como: radio de las curvas, peraltes, longitud, tipo de vía, ancho de calzada, ancho de bermas, pendiente longitudinal, topografía, entorno urbanístico, etc. De todos ellos, el más importante es el radio de las curvas horizontales. Con respecto a la velocidad de marcha mV y cuando

no se disponga de un estudio real de ella en campo bajo las condiciones prevalecientes a analizar, se tomarán como valores teóricos los comprendidos entre el 85% y el 95% de la velocidad de diseño, tal como se muestran en la Tabla 3.1.2

Tabla 3.1.2 VELOCIDADES DE MARCHA TEÓRICAS EN FUNCIÓN DE LA VELOCIDAD DE DISEÑO

3.1.3.3 Tamaño de la muestra de velocidades En el mejoramiento y rehabilitación de carreteras existentes, donde es necesario realizar evaluaciones de la calidad de la operación vehicular, que tengan que ver con la velocidad, deberá tomarse una muestra de tamaño:

2

=E

KSn

Donde: n = tamaño mínimo de la muestra (número de vehículos) K = constante correspondiente al nivel de confiabilidad deseado S= desviación normal de la muestra de velocidades, (Km/h) E = error normal permitido en la estimación de la velocidad media, (Km/h) Si se ha efectuado un análisis previo de velocidades en el lugar del estudio (muestra piloto), la desviación normal S de las velocidades y el error normal E de la media pueden ser de utilidad para determinar el tamaño mínimo n que conviene adoptar de una muestra, para llegar a una determinada exactitud con un nivel de confiabilidad dado a través de la constante K . En casos en los cuales no se hayan efectuado estudios anteriores y debido a que la variabilidad en las medidas de dispersión de velocidades es limitada, se sugiere una desviación normal promedio de 8.0 Km/h, como valor empírico para velocidades de punto en cualquier tipo de vía y tránsito. Igualmente, el error normal permitido puede fluctuar de ±8.0 Km/h a ±1.5 Km/h.

Velocidad de diseño Vd (Km/h)

30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Rangos de la

velocidad de

marcha Vm (Km/h)

25.5 a

28.5

34.0 a

38.0

42.5 a

47.5

51.0 a

57.0

59.5 a

66.5

68.0 a

76.0

76.5 a

85.5

85.0 a

95.0

93.5 a

104.5

102.0 a

114.0

Velocidad media de marcha

Vm (Km/h)

27.0 36.0 45.0 54.0 63.0 72.0 81.0 90.0 99.0 108.0



3.2 VISIBILIDAD 3.2.1 Principios 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 adelante, tal que le permita realizar una circulación segura y eficiente. La distancia de visibilidad se define como la longitud continua de carretera que es visible hacia adelante 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 puede ser por la presencia inesperada de un obstáculo sobre su carril de circulación, o el adelantamiento de un vehículo lento en carreteras de dos carriles dos sentidos, o la del cruce con una vía secundaria, o el encuentro de dos vehículos que circulan por el mismo carril en sentidos opuestos en carreteras terciarias de calzadas angostas. Por lo anterior, para el proyecto de carreteras, deberán tenerse en cuenta cuatro tipos de distancias de visibilidad: • Distancia de visibilidad de parada • Distancia de visibilidad de adelantamiento • Distancia de visibilidad de cruce • Distancia de visibilidad de encuentro 3.2.2 Distancia de visibilidad de parada Se considera como distancia de visibilidad de parada de un determinado punto de una carretera, la distancia necesaria para que el conductor de un vehículo que circula aproximadamente a la velocidad de diseño, pueda detenerlo antes de llegar a un obstáculo que aparezca en su trayectoria. La longitud requerida para detener el vehículo en las anteriores condiciones será la suma de dos distancias: la distancia recorrida durante el tiempo de percepción y reacción y la distancia recorrida durante el frenado.

La distancia recorrida durante el tiempo de percepción y reacción (adoptado en 2.0 segundos para efectos de proyecto) se mide desde el momento en que se hace visible el obstáculo hasta el instante en que se aplican los frenos. En esta distancia se supone que el vehículo circula con movimiento uniforme a la velocidad de diseño. La distancia recorrida durante el frenado se mide desde la aplicación de los frenos hasta el momento en que el vehículo se detiene totalmente, circulando con movimiento uniformemente desacelerado con velocidad inicial igual a la velocidad de diseño. La distancia de visibilidad de parada se calculará mediante la siguiente expresión:

( )pf

VVD

l

ddp ±

+=254

05562

Donde:

pD = distancia de visibilidad de parada, (m)

dV = velocidad de diseño, (Km/h)

lf = coeficiente de fricción longitudinal llanta-

pavimento p = pendiente de la rasante (tanto por uno), +

ascenso, - descenso El coeficiente de fricción longitudinal lf en pavimentos

húmedos para diferentes velocidades de diseño se obtendrá de la Tabla 3.2.1. En la Tabla 3.2.2 se presentan los valores recomendados para las distancias mínimas de visibilidad de parada para diferentes velocidades de diseño, para tramos de rasantes a nivel ( 0=p ). Cuando se tengan carreteras con pendientes de rasante con valores absolutos superiores al 3%, tanto en ascenso ( p+ ) como en descenso ( p− ), se deberán realizar las correcciones necesarias a las distancias de visibilidad de parada dadas en la tabla anterior para tramos a nivel.



Tabla 3.2.1 COEFICIENTES DE FRICCIÓN LONGITUDINAL PARA PAVIMENTOS HÚMEDOS


30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Coeficiente de fricción

longitudinal ( lf ) 0.440 0.400 0.370 0.350 0.330 0.320 0.315 0.310 0.305 0.300

Tabla 3.2.2 DISTANCIAS DE VISIBILIDAD DE PARADA PARA TRAMOS A NIVEL ( 0=p ) SOBRE PAVIMENTOS HÚMEDOS

Distancia de visibilidad de parada Dp (m) Velocidades de

diseño Vd (Km/h)

Distancia durante la percepción y reacción (m)

Coeficiente de fricción longitudinal

lf

Distancia durante el frenado (m) Calculada Redondeada

30 16.68 0.440 8.05 24.73 25

40 22.24 0.400 15.75 37.99 40

50 27.80 0.370 26.60 54.40 55

60 33.36 0.350 40.49 73.85 75

70 38.92 0.330 58.46 97.38 95

80 44.48 0.320 78.74 123.22 125

90 50.04 0.315 101.24 151.28 150

100 55.60 0.310 127.00 182.60 180

110 61.16 0.305 156.19 217.35 215

120 66.72 0.300 188.98 255.70 255

3.2.3 Distancia de visibilidad de adelantamiento Se dice que un tramo de carretera tiene distancia de visibilidad de adelantamiento, cuando la distancia de visibilidad en ese tramo es suficiente para que, en condiciones de seguridad, el conductor de un vehículo pueda adelantar a otro, que circula por el mismo carril a una velocidad menor, sin peligro de interferir con un tercer vehículo que venga en sentido contrario y se haga visible al iniciarse la maniobra de adelantamiento. La distancia de visibilidad de adelantamiento deberá considerarse únicamente para carreteras de dos carriles con tránsito en las dos direcciones, donde el adelantamiento se realiza en el carril del sentido opuesto. A efectos de aplicación del presente criterio, la distancia mínima de visibilidad de adelantamiento, de acuerdo a la Figura 3.2.1, se determinará como la suma de cuatro distancias así:

4321 DDDDDa +++=

Donde:

aD = distancia de visibilidad de adelantamiento, (m)

1D = distancia recorrida durante el tiempo de percepción y reacción (2.0 segundos) del conductor que va a efectuar la maniobra, (m)

2D = distancia recorrida por el vehículo adelantante

durante el tiempo desde que invade el carril del sentido contrario hasta que regresa a su carril (8.5 segundos, valor experimental), (m)

3D = distancia de seguridad, una vez terminada la

maniobra, entre el vehículo adelantante y el vehículo que viene en la dirección opuesta, recorrida durante el tiempo de despeje (2.0 segundos, valor experimental), (m)

4D = distancia recorrida por el vehículo que viene en

sentido opuesto (estimada en 2/3 de 2D ), (m)



Figura 3.2.1 MÍNIMA DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE ADELANTAMIENTO EN CARRETERAS DE DOS CARRILES DOS SENTIDOS

Vale la pena anotar, que hasta tanto no se hagan oficiales los resultados de las investigaciones que sobre el tema viene adelantando el Instituto Nacional de Vías con las Universidades del Cauca y Pedagógica y Tecnológica de Colombia, se utilizará como guía para el cálculo de la distancia mínima de visibilidad de adelantamiento el esquema básico seguido por la AASHTO, a excepción de que la distancia 1D se

realiza durante el tiempo de percepción y reacción (2.0 segundos) y la distancia 2D se efectúa durante 8.5 segundos. La reducción en este último tiempo, tiene precisamente en cuenta que en la realidad un alto porcentaje de los adelantamientos en Colombia se realizan en menores distancias que la distancia de visibilidad requerida. Por razones de seguridad se supone que la maniobra de adelantamiento se realiza a la velocidad de diseño, y según lo anterior su distancia mínima deberá calcularse mediante la siguiente expresión:

da VD 5≈

Donde:

aD = distancia de visibilidad de adelantamiento, (m)


En la Tabla 3.2.3 se presentan los valores mínimos recomendados para la distancia de visibilidad de adelantamiento, calculados con la anterior expresión para carreteras de dos carriles dos sentidos.

Tabla 3.2.3 MÍNIMA DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE ADELANTAMIENTO PARA CARRETERAS DE DOS CARRILES DOS SENTIDOS


Máxima distancia de visibilidad de adelantamiento

Da (m)

30 150

40 200

50 250

60 300

70 350

80 400

90 450

100 500

Se deberá procurar obtener la máxima longitud posible en que la visibilidad de adelantamiento sea superior a la mínima de la tabla anterior. Por lo tanto, como norma de diseño se debe proyectar, para carreteras de dos carriles dos sentidos, tramos con distancia de visibilidad de adelantamiento, de manera que en tramos de cinco kilómetros, se tengan varios subtramos de distancia mayor a la mínima especificada, de acuerdo a la velocidad de diseño. En el establecimiento de estos tramos deberá tenerse en cuenta la topografía, la velocidad de diseño y el volumen de tránsito futuro o esperado en el año de diseño. Como una guía en la Tabla 3.2.4, se recomienda la frecuencia con la que se deben presentar las oportunidades de adelantar o el porcentaje mínimo



habilitado para adelantamiento en el tramo, de acuerdo a la velocidad de diseño. Tabla 3.2.4 OPORTUNIDADES DE ADELANTAR POR TRAMOS DE CINCO KILÓMETROS


30 – 50 60 – 80 90 – 100

Longitud mínima con Distancia de visibilidad de adelantamiento (%)

20 30 40

3.2.4 Distancia de visibilidad en intersecciones La presencia de intersecciones rurales a nivel, hace que potencialmente se puedan presentar una diversidad de conflictos entre los vehículos que circulan por una y otra vía. La posibilidad de que estos conflictos ocurran, puede ser ampliamente reducida mediante la provisión apropiada de distancias de visibilidad de cruce y de dispositivos de control acordes. El conductor de un vehículo que se aproxima por una vía principal a una intersección a nivel, debe de tener una visibilidad libre de obstrucciones, de toda la intersección y de un tramo de la vía transversal (vía secundaria) de suficiente longitud tal que le permita reaccionar y efectuar las maniobras necesarias para evitar una colisión. La distancia mínima de visibilidad de cruce considerada como segura, bajo ciertos supuestos sobre las condiciones físicas de la intersección y del comportamiento del conductor, se halla relacionada directamente con la velocidad de los vehículos y las distancias recorridas durante el tiempo percepción-reacción y el correspondiente de frenado. Por lo anterior, en las intersecciones a nivel deberá existir una visibilidad continua a lo largo de las vías que se cruzan, incluyendo sus esquinas, que le permita a los conductores que simultáneamente se aproximan, verse mutuamente con la debida anticipación y así evitar colisiones. Ante una situación de éstas, el conductor que circula por la vía secundaria deberá tener la posibilidad de disminuir la velocidad y parar en la intersección con la vía principal, sea que ésta disponga de señales de "PARE" o no. Para cada caso, las relaciones entre el espacio, el tiempo y la velocidad, definen el triángulo de visibilidad requerido, libre de obstrucciones, o el establecimiento de las modificaciones necesarias en la velocidad de aproximación a los accesos cuando se usa un triángulo

de visibilidad de dimensiones menores a la requerida. El triángulo de visibilidad en la aproximación a los accesos de una intersección se muestra en la parte superior de la Figura 3.2.2. Por lo tanto, cualquier objeto ubicado dentro del triángulo de visibilidad, lo suficientemente alto, que se constituya en una obstrucción a la visibilidad lateral, deberá ser removido. Por otra parte, después de que un vehículo se ha detenido en el acceso de una intersección por la presencia de una señal de "PARE", su conductor deberá tener la suficiente distancia de visibilidad para realizar una maniobra segura a través del área de la intersección, ya sea para cruzar de frente la vía principal o para girar a la derecha o a la izquierda sobre ella. Simultáneamente deberá proveerse la suficiente distancia de visibilidad a los conductores que viajan sobre la vía principal, la cual deberá ser al menos igual a la distancia que recorre el vehículo sobre la vía principal durante el tiempo que le toma al vehículo de la vía transversal en realizar su maniobra de cruce o giro. La parte inferior de la Figura 3.2.2 muestra el triángulo de visibilidad requerido bajo esta condición. De acuerdo a lo anterior, la distancia de visibilidad de cruce en intersecciones se debe analizar bajo dos condiciones: • Condición "A": Intersección sin dispositivos de

control, permitiendo a los vehículos detenerse. • Condición "B": Intersección con señal de "PARE"

en la vía secundaria. 3.2.4.1 Condición "A": Intersección sin dispositivos de control, permitiendo a los vehículos detenerse Se refiere a la condición mostrada en la parte superior de la Figura 3.2.2, que tiene que ver con intersecciones donde no existen señales de "CEDA EL PASO" o de "PARE" o bien sin semáforo. Esta condición supone que los vehículos deberán realizar un "PARE" total, por lo que los conductores deberán estar en posibilidad de distinguir la intersección con la suficiente anticipación, para detener sus vehículos de una manera segura antes de llegar a ella. Por lo tanto, de acuerdo a la parte superior de la Figura 3.2.2, el triángulo mínimo de visibilidad se definirá por la distancia mínima de visibilidad de parada, según lo muestra la Tabla 3.2.5.



Figura 3.2.2 DISTANCIA DE VISIBILIDAD EN INTERSECCIONES, TRIÁNGULO MÍNIMO DE VISIBILIDAD

Tabla 3.2.5 DISTANCIAS RECORRIDAS EN LA APROXIMACIÓN A UNA INTERSECCIÓN SIN DISPOSITIVOS DE CONTROL, CUANDO LOS VEHÍCULOS SE DETIENEN


30 40 50 60 70 80

Distancia recorrida da, db (m) 25 40 55 75 95 125



3.2.4.2 Condición "B": Intersección con señal de "PARE" en la vía secundaria Se refiere a la condición mostrada en la parte inferior de la Figura 3.2.2, que tiene que ver con intersecciones donde el tránsito de la vía secundaria es controlado con señales de "PARE". La distancia de visibilidad para una maniobra de cruce de la vía principal por un vehículo detenido en la vía secundaria, está basada en el tiempo que le toma a este vehículo en despejar la intersección, y la distancia que recorre un vehículo sobre la vía principal a la velocidad de diseño durante el mismo tiempo. La distancia mínima de visibilidad de cruce necesaria a lo largo de la vía principal deberá calcularse mediante la siguiente expresión:

( )( )21278.0 ttVd d +=

Donde: d = distancia mínima de visibilidad lateral requerida a lo largo de la vía principal, medida desde la intersección, (m)

dV = velocidad de diseño de la vía principal, (Km/h)

1t = tiempo de percepción y reacción del conductor que cruza (adoptado en 2.0 segundos)

2t = tiempo requerido para acelerar y recorrer la

distancia S , cruzando la vía principal, (s) En el tiempo 1t está incluido el tiempo necesario para que el conductor de un vehículo detenido por el "PARE" sobre la vía secundaria vea en ambas direcciones sobre la vía principal y deduzca si dispone del intervalo suficiente para cruzarla con seguridad y para que engrane su velocidad , previamente al arranque. El tiempo 2t necesario para recorrer la distancia S

depende de la aceleración de cada vehículo. La distancia S se calcula como la suma de:

LWDS ++= Donde: D = distancia entre el vehículo parado y la orilla de la calzada de la vía principal (adoptada como 3.00 m) W = ancho de la calzada principal, (m) L = longitud total del vehículo, (m)

Por tanto, el valor de 2t , se debe obtener de la fórmula:

( )( )a

LWDt

8.9

22

++=

Donde: D = 3.00 m W = ancho de la calzada principal o anchura del total de carriles, (m) L = 18.00 m para vehículos articulados (tracto-

camiones) 10.00 m para vehículos pesados rígidos (camiones y buses) 5.00 m para vehículos livianos (autos)

a = aceleración del vehículo que realiza la maniobra de cruce, en m/s2 0.055 para vehículos articulados 0.075 para vehículos pesados rígidos 0.150 para vehículos livianos Como ilustración, en la Tabla 3.2.6 se presentan las distancias mínimas de visibilidad, requeridas para cruzar con seguridad la intersección en ángulo recto de una vía principal de ancho de calzada 7.30 metros y dos sentidos de circulación, partiendo desde la posición de reposo en la vía secundaria ante una señal de "PARE", para diferentes tipos de vehículos. Para vías con anchos superiores, o mayor número de carriles, o con separador central, se deberán utilizar las expresiones anteriores, para calcular la distancia mínima de visibilidad lateral. Tabla 3.2.6 DISTANCIAS MÍNIMAS DE VISIBILIDAD REQUERIDAS A LO LARGO DE UNA VÍA PRINCIPAL DE UNA CALZADA (Ancho 7.30 m), CON SEÑAL DE “PARE” EN LA VÍA SECUNDARIA

Distancia a lo largo de la vía principal a partir de la intersección d1d2 (m)

Tipo de vehículo que realiza el cruce

Velocidad de diseño en la vía principal

Vd (Km/h) Liviano Pesado rígido

Pesado articulado

60 109 157 204

70 128 184 238

80 146 210 272

90 164 236 306

100 182 262 340



3.2.5 Distancia de visibilidad de encuentro En las carreteras terciarias de una calzada y sin diferenciación de carriles, la distancia de visibilidad de encuentro es la longitud mínima disponible de carretera, visible para los conductores que circulan en sentidos opuestos, obligados a llevar a cabo la maniobra para esquivarse. Esta longitud debe ser lo suficientemente larga, para permitirle a los vehículos que viajan a la velocidad de diseño en sentidos contrarios, esquivarse y cruzarse con seguridad a una velocidad de 10 Km/h. Esta distancia se debe determinar con base a un tiempo de percepción-reacción de un segundo y una deceleración similar a la de frenado hasta esquivarse y cruzarse a una velocidad de 10 Km/h, mediante la siguiente relación:

Donde:

eD = distancia de visibilidad de encuentro, (m)


lf = coeficiente de fricción longitudinal llanta-

pavimento p = pendiente de la rasante (tanto por uno), +

ascenso, - descenso 3.2.6 Evaluación de la visibilidad de un proyecto en planos El estudio adecuado de las visibilidades de un proyecto, sólo se puede conseguir con el empleo de aplicaciones informáticas que permitan la apropiada consideración de las tres fases del diseño de una forma coordinada, no obstante a falta de estos métodos a continuación se expone un método simplificado para la evaluación correspondiente. La distancia de visibilidad es un elemento que debe tenerse en cuenta desde el principio del proyecto, dada la importancia que tiene tanto en la seguridad como en la capacidad de la futura carretera.

Las distancias de visibilidad, tanto de parada como de adelantamiento, se pueden medir directamente utilizando aplicaciones informáticas o específicas, anotándolas a intervalos frecuentes, usualmente cada 20 ó 25 metros, sobre los planos planta-perfil. De esta manera el diseñador podrá apreciar de conjunto todo el trazado y realizar un proyecto más equilibrado. En carreteras de dos carriles con dos sentidos de circulación, deben medirse las distancias de visibilidad de parada y adelantamiento; en carreteras de dos calzadas separadas es suficiente el análisis de visibilidad de parada. Para efecto de la medición de las distancias de visibilidad se deben considerar las siguientes alturas: • Altura de los ojos del conductor, medida sobre la

superficie del pavimento: 1.15 metros. • Altura del objeto que debe ver el conductor y que

obliga a parar: 0.15 metros. • Altura del objeto en la maniobra de adelantamiento,

que cubre la altura de la mayoría de los autos: 1.35 metros.

3.2.6.1 Evaluación y presentación de la visibilidad en planta Como la visibilidad en planta está limitada por la presencia de obstrucciones laterales tales como puentes, edificaciones, vallas, cercas, vegetación alta, etc., es necesario que ellas aparezcan en los planos para realizar la evaluación. Cuando la obstrucción se debe a los taludes de la secciones en corte, se deben dibujar en la planta la líneas o trazas del talud a 0.65 metros (promedio entre 1.15 y 0.15 metros) sobre la calzada para distancia de visibilidad de parada y a 1.25 metros (promedio entre 1.15 y 1.35 metros) para distancia de visibilidad de adelantamiento. Para ilustrar como se realiza la medición de las distancias de visibilidad de parada y adelantamiento en planta, a manera de ejemplo, en la parte superior de la Figura 3.2.3, el vehículo que pasa por la sección de abscisa K4+000 y que circula hacia la derecha, en cada caso (traza del talud a 0.65 metros o a 1.25 metros), dispondrá aproximadamente en planta de 200 metros como distancia de visibilidad de parada y de 260 metros como distancia de visibilidad de adelantamiento.

( ) ( ) ( )

−−+

+−+=

pf

V

pf

VVD

l

d

l

dde 254

100254

100278.02

22



Figura 3.2.3 EVALUACIÓN Y PRESENTACIÓN DE LAS DISTANCIAS DE VISIBILIDAD EN PLANOS



Si las anteriores distancias son mayores que las distancias mínimas de parada y adelantamiento calculadas a la velocidad de diseño (Tablas 3.2.2 y 3.2.3), se dice entonces que en planta el tramo a partir de la abscisa K4+000 tiene suficiente distancia de visibilidad como para que el conductor de un vehículo que circula a esa velocidad de diseño pueda realizar una parada con seguridad o una maniobra de adelantamiento sin limitar la capacidad de la carretera. 3.2.6.2 Evaluación de la visibilidad en perfil Se recomienda el empleo de una reglilla transparente o de plástico, de bordes paralelos separados 1.35 m a la escala vertical del perfil, con dos líneas paralelas situadas a 0.15 m y 1.15 m del borde superior. La parte inferior de la Figura 3.2.3, ilustra la forma como se debe realizar el chequeo de las distancias de visibilidad en perfil para un vehículo ubicado en la sección de abscisa K4+080. En la rasante en esta abscisa se coloca el "cero" de la reglilla, la cual se gira hasta que su borde superior sea tangente al perfil del proyecto. En estas condiciones, la distancia desde la estación inicial (K4+080) hasta el punto del perfil intersectado por la paralela a 0.15 m indicará la distancia de visibilidad de parada disponible en el perfil, 185 metros en este caso. De igual manera, la distancia desde la estación inicial (K4+080) hasta el punto del perfil intersectado por la paralela a 1.35 m indicará la distancia de visibilidad de adelantamiento disponible, 278 metros en este caso. De nuevo, si las anteriores distancias son mayores que las distancias mínimas de parada y adelantamiento calculadas a la velocidad de diseño (Tablas 3.2.2 y 3.2.3), se dice entonces que en perfil el tramo a partir de la abscisa K4+080 tiene suficiente distancia de visibilidad como para que el conductor de un vehículo que circula a esa velocidad de diseño pueda realizar una parada con seguridad o una maniobra de adelantamiento sin limitar la capacidad de la carretera. Con estas distancias de visibilidad de parada y adelantamiento así medidas tanto en planta como en perfil, en carreteras de dos carriles dos sentidos de circulación, se podrá determinar las zonas en donde se debe prohibir la maniobra de adelantamiento y en donde se debe limitar la velocidad mediante una adecuada señalización. Esto a su vez determinará el porcentaje de longitud de carretera habilitada para efectuar tales maniobras, útil en el cálculo de la capacidad de la carretera.

3.3. ALINEAMIENTO HORIZONTAL Los elementos geométricos de una carretera deben estar convenientemente relacionados, para garantizar una operación segura, a una velocidad de operación continua y acorde con las condiciones generales de la vía. Lo anterior se logra haciendo que el proyecto sea gobernado por un adecuado valor de velocidad de diseño; y, sobre todo, estableciendo relaciones cómodas entre este valor, la curvatura y el peralte. Se puede considerar entonces que el diseño geométrico propiamente dicho se inicia cuando se define, dentro de criterios técnico-económicos, una velocidad de diseño para el caso. El alineamiento horizontal está constituido por alineamientos rectos, curvas circulares, y curvas de grado de curvatura variable que permiten una transición suave al pasar de alineamientos rectos a curvas circulares o viceversa o también entre dos curvas circulares de curvatura diferente. El alineamiento horizontal debe permitir una operación suave y segura a la velocidad de diseño. 3.3.1 Alineamientos rectos y curvos Durante el diseño de una carretera nueva se deben evitar tramos en planta con alineamientos rectos demasiado largos. Tales tramos son monótonos durante el día, especialmente en zonas donde la temperatura es relativamente alta, y en la noche aumentan el peligro de deslumbramiento, por las luces del vehículo que avanza en sentido opuesto. Es preferible reemplazar grandes alineamientos (superiores a 1.5 Km), por curvas amplias de grandes radios (2000 a 10000 m) que obliguen al conductor a modificar suavemente su dirección y mantengan despierta su atención. Para vías de sentido único no tiene objeto utilizar radios superiores a 10000 m; pero en el caso de doble vía (en ambos sentidos), las condiciones de visibilidad pueden implicar radios superiores. Como elemento de curvatura variable en el desarrollo se utilizará la clotoide, por razones de seguridad, comodidad y estética. Tanto en la fase de diseño como en la de ejecución se podrán utilizar los grados sexagesimales o centesimales, aunque en cualquier caso los últimos presentan una precisión superior.



3.3.1.1 Sección transversal en recta La Figura 3.3.1. muestra las formas de inclinación de la sección transversal de acuerdo con el número de carriles, calzadas y la dirección del tránsito, empleadas en un sector recto de carretera. Con el fin de facilitar el drenaje, la inclinación transversal mínima para capa de rodadura pavimentada es del 2%. Figura 3.3.1 FORMAS DE INCLINACIÓN DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL EN UN SECTOR RECTO, EMPLEADAS EN CARRETERAS

Para carreteras convencionales de una calzada y dos carriles, con tránsito en las dos direcciones, se puede disponer de una sección transversal en forma de techo, también llamada bombeo normal, o en casos especiales con inclinación única. Si se tiene dos calzadas de dos o tres carriles con separador central, se puede tratar cada calzada en forma independiente dándole a cada calzada la inclinación más conveniente, teniendo en cuenta las condiciones de drenaje de la zona. 3.3.1.2 Curvas circulares Las curvas circulares se corresponden con una curvatura constante, la cual es inversamente proporcional al valor del radio. En el diseño de carreteras corresponde a un elemento geométrico de curvatura rígida. La longitud del arco circular se determina multiplicando el valor del radio y el ángulo de deflexión o de giro del arco circular en radianes ( c∆ ):

cc RL ∆= *

Donde:

cL : Longitud del arco circular, (m)

c∆ : Angulo de giro del arco circular, en radianes

R : Radio del arco circular, (m) 3.3.1.3 Deflexiones menores entre tangentes Para ángulos de deflexión entre dos tangentes menores o iguales a 6°, en el caso de que no puedan evitarse, se realizará la unión de las mismas mediante una curva circular, sin clotoides, de radio tal que cumpla con los criterios de la Tabla 3.3.1 Tabla 3.3.1 DEFLEXIONES MENORES ENTRE TANGENTES

Ángulo entre alineamientos 6º 5º 4º 3º 2º

Radio mínimo (m) 2000 2500 3500 5500 9000

3.3.1.4 Entretangencias Se presenta este análisis, teniendo en cuenta dos situaciones. a. Curvas de distinto Sentido. Considerando el empleo de curvas de transición, puede prescindirse de tramos de entretangencia rectos. Si el alineamiento se hace con curvas circulares únicamente, la longitud de entretangencia debe satisfacer la mayor de las condiciones dadas por la longitud de transición, de acuerdo con los valores de pendiente mínima para rampa de peraltes y por espacio recorrido a la velocidad de diseño en un tiempo no menor de 5 segundos. b. Curvas del mismo sentido. Por su misma naturaleza, deben considerarse indeseables en cualquier proyecto de carreteras, por la inseguridad y disminución de la estética que representan. Para garantizar la comodidad y seguridad del usuario, la entretangencia para el diseño en terreno ondulado, montañoso y escarpado con espirales, no puede ser menor a 5 segundos y para diseños en terreno plano con arcos circulares, no menor a 15 segundos de la velocidad de diseño. Como por dificultades del terreno, son a veces imposibles de evitar, se debe intentar siempre el reemplazo por una sola. 3.3.2 Peralte El peralte es la inclinación transversal, en relación con la horizontal, que se da a la calzada hacia el interior de la curva, para contrarrestar el efecto de la fuerza centrífuga de un vehículo que transita por un alineamiento en curva. Dicha acción está contrarrestada también por el rozamiento entre ruedas y pavimento.



El análisis de las fuerzas que actúan sobre el vehículo cuando este se mueve alrededor de una curva de radio constante, indica que el peralte máximo está dado por la ecuación:

R

Vfe t 127

2

=+

Donde: e : Peralte en metros por metro

tf : Coeficiente de fricción lateral

V : Velocidad del vehículo, (Km/h) R : Radio de la curva, (m) 3.3.2.1 Coeficiente de fricción lateral Está determinado por numerosos factores, como estado de las superficies en contacto, velocidad del vehículo, presión de inflado etc. Sobre la determinación de valores prácticos para diseño se han realizado innumerables pruebas por parte de diferentes organizaciones, las cuales han llegado a algunas conclusiones: • El coeficiente de fricción es bajo para velocidades

altas. • Se adoptan los coeficientes de fricción lateral, dados

en la tabla 3.3.2. Tabla 3.3.2 COEFICIENTES DE FRICCIÓN LATERAL

Velocidad específica (Km/h) 30 40 50 60 70

Fricción lateral 0.180 0.172 0.164 0.157 0.149

80 90 100 110 120 130 140 150

0.141 0.133 0.126 0.118 0.110 0.100 0.094 0.087

3.3.2.2 Valor máximo del peralte Para carreteras de tipo rural se fija un peralte máximo de 0.08, el cual permite mantener aceptables velocidades específicas y no incomodar a vehículos que viajan a velocidades menores.

3.3.2.3 Radios mínimos absolutos Los radios mínimos absolutos para esta velocidad de diseño, calculados con el criterio de seguridad ante el deslizamiento, están dados por la expresión:

( )máxtmáxm fe

VR

2

127 +=

Donde:

mR : Radio mínimo absoluto, (m)

V : Velocidad específica, (Km/h)

máxe : Peralte máximo asociado a V , en tanto por uno

máxtf : Coeficiente de fricción lateral máximo,

asociado a V . La tabla 3.3.3 condensa los radios mínimos absolutos para las velocidades específicas indicadas; y sólo podrán ser usados en situaciones extremas, deberá evitarse su incorporación sorpresiva en tramos que superan las características mínimas, solamente se deben usar para situaciones extremas. Normalmente resultan justificados radios superiores al mínimo, con peraltes inferiores al máximo, que resultan más cómodos tanto para los vehículos lentos (disminuyendo la incidencia de tf negativos), como

para vehículos rápidos (que necesitan menores tf ). Si

se decide emplear radios mayores que el mínimo, habrá que elegir el peralte en forma tal que la circulación sea cómoda, tanto para los vehículos lentos como para los rápidos. 3.3.2.4 Relación del peralte, radio y velocidad específica La figura 3.3.2 permite obtener el peralte y el radio para una curva que se desea diseñar para una velocidad específica determinada. El uso del ábaco establece una relación única entre los elementos de diseño: radio, peralte y velocidad, con la cual se obtendrá diseños cómodos y seguros. Igualmente permite establecer el peralte y la velocidad específica para una curva que se desea diseñar con un radio dado.



Tabla 3.3.3 RADIOS MÍNIMOS ABSOLUTOS

Radio mínimo (m) Velocidad específica (Km/h)

Peralte recomendado (emáx)

Fricción lateral (ft máx)

Factor e +ft Calculado Redondeado

30 8.0 0.180 0.260 27.26 30 40 8.0 0.172 0.252 49.95 50 50 8.0 0.164 0.244 80.68 80 60 8.0 0.157 0.237 119.61 120 70 8.0 0.149 0.229 168.48 170 80 7.5 0.141 0.216 233.30 235 90 7.0 0.133 0.203 314.18 315 100 6.5 0.126 0.191 413.25 415 110 6.0 0.118 0.178 535.26 535 120 5.5 0.110 0.170 687.19 690 130 5.0 0.100 0.150 887.14 890 140 4.5 0.094 0.139 1110.29 1100 150 4.0 0.087 0.127 1395.00 1400

Figura 3.3.2 RELACIÓN PERALTE-RADIO Y VELOCIDAD-RADIO



Para curvas con radio comprendido entre 30 metros y 170 metros, el peralte deberá ser del 8% con variación de velocidad específica entre 30 y 70 Km/h respectivamente. Para valores mayores del radio, el peralte se deduce de acuerdo con la ecuación de equilibrio que relaciona el radio, el peralte, la fricción transversal y la velocidad específica. Las curvas con radio comprendido entre 4000 y 7000 metros, tendrán el 2% de peralte y una velocidad específica de 150 Km/h. Existen curvas de radio amplio mayores a 7000 metros las cuales no requieren peralte, es decir la sección transversal corresponde al bombeo normal con inclinación transversal del 2%. 3.3.2.5 Transición del peralte Las longitudes de transición, se consideran a partir del punto donde el borde exterior del pavimento comienza a levantarse, partiendo de un bombeo normal, hasta el punto donde se conforma el peralte total para cada curva, la longitud de transición para terrenos ondulado, montañoso y escarpado corresponde a la longitud de la espiral más la distancia requerida, de acuerdo con la pendiente de la rampa de peraltes, para levantar el borde externo del bombeo normal a la nivelación con el eje. Para terrenos planos con uso de espirales cuyo radio y longitud sea alto, la longitud de transición puede ser igual a la longitud de la espiral. Estos valores de la pendiente garantizan no solamente la comodidad de la marcha de los vehículos, sino una buena apariencia de la carretera; y cualquiera que sea el sistema seguido para conformar el peralte total, no deben ser excedidos. 3.3.2.6 Desarrollo del peralte Para realizar la transición del peralte, se utilizan los siguientes métodos (Figuras 3.3.3 y 3.3.4). • Girando el pavimento de la calzada al rededor de su

línea central, el más empleado, que permite un desarrollo más armónico y provoca menor distorsión de los bordes de la corona.

• Girando el pavimento alrededor de su borde interior, cuando, si se peralta alrededor del eje central, se produce una depresión acentuada de su cuneta interior, para mejorar la visibilidad de la curva; o para evitar dificultades en el drenaje superficial de la carretera, en secciones en corte.

• Girando el pavimento alrededor de su borde exterior, cuando se quiere destacar la apariencia del trazado.

En las curvas circulares, con tramos sin espiral, la transición del peralte se desarrolla una parte en la tangente y la otra en la curva, exigiéndose en el PC y en el PT de la misma entre un 60% y un 80% del peralte total, prefiriéndose valores promedios de este intervalo. 3.3.2.7 Longitud de transición Las Figuras 3.3.3 y 3.3.4 relacionan la longitud de transición del peralte y la longitud del arco de espiral, de acuerdo con la sección transversal empleada en recta y a la posición del eje de giro. La transición del peraltado se debe realizar conjuntamente con la de la curvatura, en tal forma que calzada y bermas formen un solo plano en las secciones peraltadas. Para la determinación numérica del desplazamiento vertical de los bordes de pavimento con respecto al eje, en la transición de la sección transversal, de bombeo normal al peralte establecido de acuerdo con la curvatura, la Figura 3.3.5 indica la longitud de transición, con respecto a la ubicación de los puntos principales TE y EC, la cual se establece mediante la relación:

XLL et +=

Donde:

tL : Longitud de transición, (m)

eL : Longitud de espiral, (m)

X : Longitud de desarrollo del bombeo normal, (m).



Figura 3.3.3 DIAGRAMA DE PERFILES PARA TRANSICIÓN DEL PERALTE



Figura 3.3.4 DIAGRAMA DE PERFILES PARA TRANSICIÓN DEL PERALTE

3.3.2.8 Rampa de peraltes Se define la rampa de peraltes, como la diferencia relativa que existe entre la inclinación del eje longitudinal de la calzada y la inclinación del borde de la misma, y se determina por:

aL

ee ifs *

−=∆

Donde:

s∆ : Inclinación longitudinal de la rampa de peraltes,

(%)

L : Longitud del tramo correspondiente, (m)

fe : Peralte al finalizar el tramo, (%)

ie : Peralte al iniciar el tramo, (%)

a : Distancia del eje de giro al borde de la calzada La tabla 3.3.4 presenta los valores máximos y mínimos de la pendiente longitudinal para la rampa de peraltes. La pendiente mínima, está determinada, para cualquier velocidad de diseño como la décima parte de la distancia entre el eje de giro y el borde de la calzada, figura 3.3.5.



Figura 3.3.5 DESARROLLO DEL PERALTE

Se toman valores de la AASHTO - 1994, para velocidades comprendidas entre 70 y 120 Km/h, se adoptan otros valores para el rango de velocidades restantes. Tabla 3.3.4 VALORES MÁXIMOS Y MÍNIMOS DE LA PENDIENTE LONGITUDINAL PARA RAMPAS DE PERALTES

Pendiente relativa de rampa de peraltes Velocidad específica (Km/h) Máxima (%) Mínima (%)

30 1.28 40 0.96 50 0.77 60 0.64 70 0.55 80 0.50 90 0.48

100 0.45 110 0.42 120 0.40 130 0.40 140 0.40 150 0.40

0.1*a



3.3.2.9 Formas de girar la calzada de una vía En los proyectos de carretera, se debe tener especial cuidado con el drenaje longitudinal y transversal de la superficie del pavimento, la cual es girada normalmente con respecto al eje central de la vía. Al efectuar la rotación de los bordes de pavimento, se pueden presentar sectores con superficie plana, que pueden llegar afectar las condiciones dinámicas de los vehículos, originado por falta de drenaje, lo que puede convertirse en factor de accidentalidad. Para terrenos especialmente planos, en los cuales la pendiente longitudinal del eje de la vía sea menor que el 1% y largas longitudes de espiral proyectadas, se debe controlar en forma especial las condiciones mínimas aceptadas para la pendiente de la rampa de peraltes (Ver Tabla 3.3.4). En caso de ser inferior se debe levantar la rampa hasta el mínimo admisible y mediante valor arbitrario de pendiente lograr el peralte máximo, tal como lo muestra la Figura 3.3.6. en los en que s∆ es menor al mínimo especificado.

La Figura 3.3.7(a), muestran en detalle el diseño de una rampa de peraltes, en un sector corto en el cual se presenta cambio de dirección en la inclinación de la calzada; en este ejemplo la pendiente de la rampa de

peraltes s∆ es mayor a la mínima especificada, por lo

tanto su pendiente será única. La Figura 3.3.7(b), muestra el diseño de una rampa de peralte con cambio de dirección de la calzada, en la cual la pendiente longitudinal s∆ es menor a la

mínima especificada. Como ésta se produce en un sector largo, se utiliza una rampa de peraltes con dos pendientes, para mejorar la condición de drenaje cerca a la sección transversal de inclinación nula. La Figura 3.3.8, muestra un sector largo de transición en el cual se presenta cambio de dirección en la inclinación de la calzada; en este ejemplo, la pendiente longitudinal de la rampa de peraltes s∆ es pequeña

debido a las largas longitudes de espiral. Con el fin de mejorar la condición del drenaje se aumenta la pendiente de la rampa de peraltes hasta el valor mínimo aceptado, efectuando el cambio de sección transversal, con una inclinación hacia los bordes del pavimento en forma de filo, con lo cual se evita la sección transversal de inclinación nula del ejemplo dado en la Figura 3.3.7; esta forma de desarrollo se utiliza especialmente para terrenos de configuración plana.



Figura 3.3.6 FORMAS DE GIRAR LA CALZADA DE UNA VÍA



Figura 3.3.7 DESARROLLO DE LA RAMPA DE PERALTES CON SECCIÓN TRANSVERSAL NULA EN EL SECTOR DE LA TRANSICIÓN



Figura 3.3.8 DESARROLLO DE LA RAMPA DE PERALTES CON FORMA DE FILO EN LA TRANSICIÓN

3.3.2.10 Desarrollo del peralte con separador central En el diseño de carreteras de doble calzada, la inclusión de un separador en la sección transversal afecta en cierta forma el tratamiento del desarrollo del peralte. De acuerdo con la Figura 3.3.9. existen tres métodos generales del desarrollo de peraltes, dependiendo del ancho del separador y de la sección transversal, éstos son: • Método A: La totalidad de la vía incluyendo el

separador, es peraltado como una sección plana, ver Caso 2 Figura 3.3.9.

• Método B: El separador es mantenido en un plano horizontal y los dos pavimentos en forma separada son rotados alrededor de los bordes del separador, ver Caso 3 Figura 3.3.9.

• Método C: Para el desarrollo del peralte, las calzadas son tratadas en forma separada, con una diferencia variable en la elevación de los bordes del separador central, ver Caso 4 Figura 3.3.9.

El caso 2 es necesariamente limitado a separadores estrechos del orden de uno a dos metros y moderadas ratas de peralte máximo, para evitar grandes diferencias en la elevación de los bordes extremos del pavimento a causa de la inclinación del separador. En el método de rotar alrededor del centro del separador,



los controles en el diseño del peralte serán similares a aquellos de la Figura 3.3.7(a), si la sección transversal en la recta es el bombeo normal. Figura 3.3.9 GIRO DE LOS BORDES RESPECTO A SU EJE

El caso 3 se aplica para anchos mayores del separador, hasta del orden de 10 metros, sosteniendo los bordes del separador central a nivel. La diferencia en elevación de los extremos de los bordes del pavimento es limitada por el peralte del pavimento y de valor relativamente menor que el existente en el caso 2. El desarrollo del peralte para este caso se hace con los bordes del separador como perfil de control, en el

cual un pavimento es rotado alrededor de su borde derecho y el otro alrededor de su borde izquierdo. El caso 4 se aplica para anchos de separadores intermedios y mayores, en los que la diferencia de elevación de los bordes del pavimento son mínimos. 3.3.2.11 Curvas amplias que no requieren peralte Las curvas horizontales amplias no requieren peralte; el tránsito que entra a una curva tiene algún peralte en la sección de bombeo normal, mientras que el tránsito en dirección contraria, tiene un peralte que resulta adverso o negativo. En estos casos, la fricción lateral requerida para contrarrestar la fuerza centrífuga, es pequeña y el peralte es negativo; de cualquier forma una pendiente única transversal positiva es deseable para llegar a contrarrestar mejor la fuerza centrífuga. La determinación de la mínima curvatura para la cual se requiere peralte, o de otra forma, la máxima curvatura para la cual la sección transversal con bombeo normal es adecuada, constituye una forma de control aplicable a todas las velocidades de diseño. Cuando se usa este método, se debe asegurar que la sección transversal sea suficiente para proveer un buen drenaje y así reducir la posibilidad de que los vehículos puedan patinar sobre el piso húmedo. La figura 3.3.2 muestra en la relación peralte vs radio, que en curvas con radios superiores o iguales a 7000 metros, la sección transversal en la curva corresponde al bombeo normal. 3.3.3 Sobreancho de la calzada La calzada en algunas curvas es a veces ensanchada, para que las condiciones de operación de los vehículos en ella, sean iguales a las encontradas en la tangente, tal ensanchamiento se denomina sobreancho. Este es necesario para ciertas curvas, debido a que los vehículos ocupan un ancho mayor, cuando transitan sobre el sector curvo, ya que las ruedas traseras siguen una trayectoria diferente, hacia el interior de la curva con respecto a las ruedas delanteras, debido a la rigidez y geometría del vehículo, lo que ocasiona dificultad a los conductores para mantener el vehículo en el carril, ver Figura 3.3.10(a).



Figura 3.3.10 SOBREANCHO DE EMPALMES ESPIRALIZADOS



3.3.3.1 Determinación de valores de diseño El sobreancho necesario en una curva puede calcularse en función de: • Ancho de la calzada en recta. • Radio de la curva horizontal, para la cual se desea

determinar el sobreancho. • Distancia comprendida entre la parte delantera y el

eje trasero del vehículo de diseño adoptado, Ver Tabla 3.3.5.

Tabla 3.3.5 DIMENSIONES DE VEHÍCULOS PESADOS DE TIPO RÍGIDO, PRODUCIDOS EN COLOMBIA

Marca y tipo a

(m) b

(m) d

(m) e

(m) L

(m)

1 Bus Chevrolet 580 5.75 2.00 3.07 2.45 7.75

2 Bus Chevrolet B-60 5.54 0.78 2.57 2.40 6.32

3 Camión Chevrolet C-70 4.80 0.82 2.03 2.40 5.62

4 Volqueta Chevrolet C-70 3.78 0.82 1.21 2.40 4.60

La Figura 3.3.11 muestra el análisis geométrico hecho mediante la ubicación de dos vehículos en una curva, para la determinación matemática del sobreancho necesario. Mediante la siguiente relación se puede calcular su valor, para lo cual se asume R en vez de R1 (la pequeña diferencia no afecta los cálculos); el sobreancho para un solo carril está dado por:

( ) 222 LRSR −=−

22 LRRS −−= Para cualquier número de carriles:

( )22 LRRnS −−=

O empleando con igual precisión la fórmula:

R

LnS

2

2

=

Donde: S : Sobreancho de la calzada, (m) R : Radio de la curva, (m) L : Distancia entre eje trasero y parte delantera, (m) n : Número de carriles por calzada

Figura 3.3.11 GEOMETRÍA PARA DETERMINAR EL SOBREANCHO “S”



Se asume un valor para L de 8 metros, que corresponde al vehículo de diseño un bus tipo 580, según la Tabla 3.3.5. Se puede determinar el sobreancho de la vía de acuerdo con la relación geométrica anteriormente dada o empleando el gráfico de la Figura 3.3.12, para cualquier valor del radio R, el cual está elaborado teniendo en cuenta un carril; para calzada de n carriles, se determinará el sobreancho multiplicando por n, el valor dado en el gráfico correspondiente, en términos generales dicho valor se calcula mediante la siguiente relación:

RnS

32=

Los valores de sobreancho calculados podrán ser redondeados, para obtener valores que sean múltiplos de 0.10 metros. Para anchos de calzada en recta ≥ 7.00 metros, no se requiere sobreancho, salvo en curvas con ángulo de deflexión mayor a 120°. El valor del sobreancho, estará limitado para curvas de radio menor a 160 metros y se debe aplicar solamente en el borde interior de la calzada. En el caso de colocación de una junta central longitudinal o de demarcación, la línea se debe fijar en toda la mitad de los bordes de la calzada ya ensanchada. Se recomienda detallar completamente el sobreancho en los planos de construcción y de esta forma facilitar su interpretación. 3.3.3.2 Longitud de transición y desarrollo del sobreancho La Figura 3.3.10 (a), (b) y (c), muestran la distribución del sobreancho en los sectores de transición y circular, con la cual se forma una superficie adicional de calzada, que facilita al usuario especialmente de vehículo pesado maniobrar con facilidad. En la Figura 3.3.10 (a), la repartición del sobreancho se hace en forma lineal, empleando para ello, la longitud de transición de la sección transversal, de esta forma

se puede conocer el sobre ancho deseado en cualquier punto, usando la siguiente relación matemática.

nn LL

SS =

Donde:

nS : Sobreancho deseado en cualquier punto, (m)

S : Sobreancho calculado para la curva, (m)

nL : Longitud arbitraria, a la cual se desea determinar

el sobreancho, (m) L : Longitud de transición de la sección transversal, (m) La distribución del sobreancho cuando un arco de espiral empalma dos arcos circulares de radio diferente y del mismo sentido, tal como se presenta en los empalmes Nos. 7, 8, 10 y 11 (figura 3.3.27), se debe hacer aplicando la siguiente relación matemática, la cual se obtiene a partir de una distribución lineal; la Figura 3.3.10 (c), describe los elementos utilizados en el cálculo.

( )L

LSSSS n

n 121 −+=

Donde:

nS : Sobreancho deseado en cualquier punto, (m)

1S : Sobreancho calculado para el arco circular de menor curvatura, (m)

2S : Sobreancho calculado para el arco circular de

mayor curvatura, (m)

nL : Longitud arbitraria, a la cual se desea determinar

el sobreancho, (m) L : Longitud del arco de transición, (m)



Figura 3.3.12 SOBREANCHO DE LA CURVA PARA UN CARRIL



3.3.4 Visibilidad en curvas horizontales La visibilidad de la vía en una curva en planta puede verse limitada por obstáculos situados en el interior de la misma: taludes en corte, vegetación, muros de contención, barreras de seguridad, que limitan la visibilidad. Para evitar esta restricción, debe existir una distancia mínima permitida entre el eje del carril interior, que se toma como trayectoria del vehículo, el radio R1 (figura 3.3.13), y el obstáculo lateral, que permite a lo largo del sector circular conservar siempre una distancia de visibilidad de parada mayor o igual a la mínima especificada.

En general, en el interior de una curva horizontal hay que despejar, por tanto, de obstáculos en una zona determinada por la envolvente de las visuales entre puntos cuya distancia es igual a la de visibilidad deseada, ver Figura 3.3.13. Por lo mismo, el proyectista debe determinar la flecha (M) del arco subtendido por la curva que pasa por el punto de obstrucción lateral, que coincide con la dirección de la visual entre el vehículo y el obstáculo.

Figura 3.3.13 DESCRIPCIÓN GRAFICA DE LOS ELEMENTOS GEOMÉTRICOS QUE INTERVIENEN EN LA DETERMINACIÓN DE LA FLECHA “M”



3.3.4.1 Análisis geométrico La Figura 3.3.13 muestran el análisis geométrico mediante el cual se determina el valor mínimo de la flecha (M) aceptable, para proveer al conductor de la distancia de visibilidad de parada admisible en cualquier curva. Esta distancia al obstáculo lateral puede calcularse mediante la siguiente relación:

−=

11

65.281

R

DVPcosRM

en la cual

41

CSRR −−=

Donde: M : Flecha u ordenada, distancia del eje del carril interior al obstáculo, (m)

1R : Radio del eje del carril interior, que se asimila a la trayectoria del vehículo, (m) R : Radio de cálculo de la curva horizontal, (m) DVP : Distancia de visibilidad de parada, (m) S : Sobreancho de la curva, correspondiente al radio R , (m)

4

C: Cuarta parte de la calzada, dispuesta en recta, (m)

El gráfico correspondiente a la Figura 3.3.14, permite determinar la distancia mínima requerida M , según el valor del radio 1R , de tal manera que los vehículos puedan disponer en toda la trayectoria curva de por lo menos la mínima distancia de visibilidad de parada.

Figura 3.3.14 DETERMINACIÓN DE LA ORDENADA “M” A PARTIR DEL RADIO “R” Y LA VELOCIDAD DE DISEÑO “Vd”



3.3.4.2 Otros aspectos por considerar • Las curvas deben proyectarse con amplia visibilidad,

de acuerdo con el tipo de servicio que debe prestar la carretera, según su clasificación. Esto se consigue fácilmente en terrenos planos, sin mayor incidencia en los costos de la vía.

• En terrenos montañosos, garantizar una buena visibilidad exige, a menudo, fuertes inversiones, pero un estudio llevado con acierto debe conducir a considerable mejoramiento de las curvas, siguiendo al máximo la topografía de la zona.

• En zonas donde no pueden eliminarse los objetos, para garantizar una visibilidad adecuada, es inevitable limitar la velocidad.

• En carreteras de dos carriles, si no se puede despejar la zona para que las curvas tengan la visibilidad requerida, se deben establecer restricciones al adelantamiento en curva.

3.3.5 Curvas de transición En un diseño donde se utilizan elementos geométricos rígidos como la línea recta y los arcos circulares, cualquier móvil que entre en una curva horizontal o salga de la misma, experimenta un cambio brusco debido al incremento o disminución de la fuerza centrífuga, que se efectúa en forma instantánea, lo que produce incomodidad en el usuario. El conductor sigue generalmente un camino conveniente de transición, lo que puede originar la ocupación de una parte del carril adyacente, cuando se inicia el recorrido de la curva, lo que representa un peligro si el carril aledaño es para tránsito de sentido contrario. Salvo cuando se tienen curvas de radios grandes, donde también se pueden usar pero no es estrictamente necesario, lo indicado es emplear las curvas de transición. Son las curvas de transición alineaciones de curvatura variable con su recorrido; y su objeto es suavizar las discontinuidades de la curvatura y el peralte. Se evita con ellas, por tanto, un cambio brusco de la aceleración radial, y en el control de la dirección del vehículo; y se dispone de longitudes suficientes, que permiten establecer un peralte y un sobreancho adecuados, modificar el ancho de la calzada y realzar la estética de la vía. 3.3.5.1 Tipos de espirales Durante el proceso de desarrollo de nuevas tecnologías aplicadas al diseño de carreteras en países europeos, se han utilizado especialmente tres tipos de espirales; las que se describen así:

• Clotoide o Espiral de Euler, cuya expresión más simple es:

2ARL =

que corresponde a la radioide de arcos, clotoide, espiral de Euler o espiral de Cornu, para diferenciarla de otras espirales (Espiral de Arquímedes, Espiral Logarítmica, Espiral Hiperbólica). • La lemniscata de Bernoulli, cuya expresión más

simple es:

r

C=ρ

Constante =C donde se toma el arco de la curva de transición por el vector r. • La parábola cúbica, tiene por expresión:

C

Xy

6

3

=

velocidad la con variable Constante, C = tiene el inconveniente de no poder ser localizada por deflexiones. De éstas, la más utilizada es la clotoide, teniendo en cuenta que su aplicación es relativamente sencilla. 3.3.5.2 La clotoide Corresponde a la espiral con más uso en el diseño de carreteras, sus bondades con respecto a otros elementos geométricos curvos, permiten obtener carreteras cómodas, seguras y estéticas. Las principales ventajas de las espirales en alineamientos horizontales son las siguientes: • Una curva espiral diseñada apropiadamente

proporciona una trayectoria natural y fácil de seguir por los conductores, de tal manera que la fuerza centrífuga crece o decrece gradualmente, a medida que el vehículo entra o sale de una curva horizontal.

• La longitud de la espiral se emplea para realizar la transición del peralte y la del sobreancho entre la sección transversal en línea recta y la sección transversal completamente peraltada y con sobreancho de la curva.

• El desarrollo del peralte se hace en forma progresiva, con lo que se consigue que la pendiente



transversal de la calzada sea, en cada punto, la que corresponde al respectivo radio de curvatura.

• La flexibilidad de la clotoide y las muchas combinaciones del radio con la longitud, permiten la adaptación a la topografía, y en la mayoría de los casos la disminución del movimiento de tierras, para obtener trazados más económicos.

Con el empleo de las espirales en autopistas y carreteras, se mejora considerablemente la apariencia en relación con curvas circulares únicamente. En efecto, mediante la aplicación de espirales se suprimen las discontinuidades notorias al comienzo y al final de la curva circular (téngase en cuenta que sólo se utiliza la parte inicial de la espiral), la cual se distorsiona por el desarrollo del peralte, lo que es de gran ventaja también en el mejoramiento de carreteras existentes. Ecuaciones paramétricas La clotoide se puede definir como una curva tal que su radio es inversamente proporcional a su longitud. Su ecuación intrínseca es:

2ALR = entonces

R

AL

2

=

Donde: L : Longitud desde el origen a los puntos indicados, (m) R : Radios en los puntos indicados, (m) A : Parámetro de la clotoide, (m)

Parámetro A a. Consideraciones generales - Por definición, en las clotoides la curvatura varía gradualmente desde cero (0) en la tangente, hasta un valor máximo correspondiente al de la curva circular espiralizada, ya que el radio de la curva, en cualquier punto de la espiral, varía con la distancia desarrollada a lo largo de la misma, manteniendo su parámetro A constante. Es decir, aún cuando el radio y la longitud de los distintos puntos de la clotoide tienen diferentes valores, estos están ligados entre sí, de modo que su producto es un valor constante, pudiéndose fácilmente calcular uno de ellos cuando se conoce el valor del otro;

- En relación con el punto de curvatura nula (R = , L = 0) o tangente de entrada, todas las clotoides son homotéticas, siendo precisamente A el factor de homotecia, que define su magnitud. La variación de A, por tanto, genera familias de curvas; - Las clotoides de parámetro A grande, aumentan lentamente su curvatura y, por consiguiente, son aptas para la marcha rápida de los vehículos. Las espirales de parámetro A pequeño aumentan rápidamente su curvatura y, por consiguiente, se utilizan para velocidades de marcha reducida; - El parámetro A, al fijar el tamaño de la clotoide, fija la relación entre R (radio), L (longitud) y q (ángulo central de la espiral). b. Cálculo Si en la fórmula A2=RL hacemos R=L, entonces: A = R = L, y el punto en que tal cosa ocurre es el punto paramétrico de la clotoide, punto en el cual el radio de curvatura y la longitud del arco desde el origen son iguales. En el punto paramétrico corresponde un arco entre las tangentes de 28°38’52”. 3.3.5.3 Ángulo de giro de la espiral clotoide Si A²= RL; R= A²/L. De la Figura 3.3.15:

dLRd e =θ

2A

LdL

R

dLd e ==θ

∫∫ =L

A

LdLd

02

0

θ

θ

R

L

R

A

A

L

A

Le 22

5.02 2

2

2

2

2

2

====θ

(Rad) ,2 eRL θ=

Ecuaciones paramétricas Deducción

2

2

2A

Le =θ y de la figura 3.3.15.



eee dLsendydLdxRddL θθθ === ;cos ;

Entonces, ee dL

ARddL θθ

2

== ; y

ee

e

eee dA

dL

AdLdx θθ

θθθθ cos

2coscos

2

===

y

ee

e

eee dsenA

dsenL

AdLsendy θθ

θθθθ

2

2

===

asimismo

∫=θ

θθθ

0

cos

2e

e

e dA

X , (1)

∫=θ

θθθ

02e

e

e dsenA

Y , (2)

(1) y (2) son las ecuaciones paramétricas de la clotoide. Cálculo Por series:

.......!8!6!4!2

1cos8642 θθθθθ +−+−=

.......!9!7!5!3

9753 θθθθθθ +−+−=sen

Con lo que las ecuaciones (1) y (2) quedarían como se indica:

∫

+−+−=

θ θθθθθθθθ

0

8642

.......!817!613!49!25

12cos

xxxxd eeee

ee

e

e

∫

+−+−=

θ θθθθθθθθθ

0

9753

.......!919!715!511!373

2xxxx

dsen eeee

eee

e

+−= .....

!49!2512

42

xxAX ee

e

θθθ ;

+−= .....

!511!3732

53

xxAY ee

e

θθθθ ;

o finalmente:

−+−= .....

93602161012

642eee

eAXθθθθ (3)

−+−= .....

7560013204232

753eee

eAYθθθθθ (4)

Donde eθ se mide en radianes.

El cálculo de X y de Y se puede obtener por computadores (u ordenadores) o en calculadoras programables o mediante tablas que requieren interpolar valores.



Figura 3.3.15 RELACIÓN DE LONGITUD L Y COORDENADAS X, Y

3.3.5.4 Elementos de la espiral clotoide Los elementos de la clotoide (ver Figura 3.3.16) pueden determinarse utilizando las siguientes expresiones matemáticas: - Longitud de la curva espiral

eee ARR

AL θθ === 2

2

; eθ en radianes.

- Coordenadas en cualquier punto de la espiral

+−+−=

!8*17!6*13!4*9!2*51

8642eeee

eLXθθθθ

, donde eθ en radianes; de la misma forma

( ) ( ) ( )

−+−=

!613!49!251

6

12

4

8

2

4

C

L

C

L

C

LLX eee

e ,

donde C =constante 22A

−+−=

!7*15!5*11!3*73

753eeee

eLYθθθθ

donde eθ en radianes; de la misma forma

( ) ( ) ( )

−+−=

!715!511!373 7

14

5

10

3

62

C

L

C

L

C

L

C

LLY eeee

e

donde C =constante 22A - Disloque de la espiral

( )1cos −+=∆ eRYR θ

- Longitud de abscisa media

eM senRXX θ.−=

- Longitud de la tangente larga

eL

YXT

θtan−=

-Longitud de la tangente corta

eC sen

YT

θ=



Figura 3.3.16 CÁLCULO DE OTROS ELEMENTOS GEOMÉTRICOS

- Longitud de la tangente del sistema de empalme

( )RRXT Me ∆+∆+=2

tan

- Longitud de la externa o bisectriz del sistema de empalme

RRR

Ee −∆∆+=

2cos

- Angulo de la cuerda larga de la espiral

=X

Yarctanφ

- Cuerda de la espiral

22 YXCL += La Figura 3.3.17, muestra la localización de cada uno de los elementos geométrico de un empalme espiral - círculo - espiral.



Figura 3.3.17 ELEMENTOS GEOMÉTRICOS DE LA ESPIRAL CLOTOIDE

3.3.5.5 Consideraciones adicionales sobre el cálculo de elementos En un empalme simétrico de clotoide y clotoide, se pueden determinar todos los elementos geométricos de la espiral partiendo de la externa (Ee) y del ángulo de deflexión (); mediante las siguientes expresiones:

eeEY θcos= ; donde eθ=∆2



!7*15!5*11!3*73

753eeee

YL

θθθθ−+−

=

Los elementos geométricos restantes se determinan por las expresiones matemáticas antes enunciadas. En un empalme de clotoide-círculo-clotoide por ejemplo, podemos determinar algunos puntos, ángulos, longitudes de arco y longitudes de tangente que caracterizan ese tipo de unión o empalme. La Figura 3.3.17 muestra cada uno de estos elementos y su relación gráfica con los demás, lo que facilita su identificación y aplicación en el diseño, y se debe además utilizar en todos los informes y demás documentos en los cuales la espiral clotoide tenga aplicación. Los valores de R∆ y MX , se pueden determinar en

función del ángulo de giro eθ , y del radio R ; así:

−+−=∆

...!8*15!6*11!4*7!2*3

8642eeee

R

R θθθθ

−+−= ...

!7*13!5*9!3*5

753eee

eM

R

X θθθθ

3.3.5.6 Elementos de cálculo para localizar una espiral clotoide Las coordenadas x e y de un plano cartesiano con origen en el TE o ET, están dadas por las siguientes fórmulas:

−+−=

!6*13!4*9!2*51

6

12

4

8

2

4

C

L

C

L

C

LLx

−+−=

!7*15!5*11!3*73 7

14

5

10

3

62

C

L

C

L

C

L

C

LLy

sustituyendo 22AC =

( ) ( ) ( )

−+−=

!6213!429!2251

62

12

42

8

22

4

A

L

A

L

A

LLx

dividiendo por A los dos miembros de la igualdad:

−

+

−=!6*2*13!4*2*9!2*2*5

16

12

4

8

2

4

A

L

A

L

A

L

A

L

A

x

haciendo A

L=l , podemos determinar x

−+−=

!6*2*13!4*2*9!2*2*5 6

13

4

9

2

5lll

lAx

Donde: x : Corresponde a la coordenada sobre el eje X para

cada estación medida a partir del origen TE o del punto ET, (m). A : Parámetro de la espiral clotoide por localizar, (m). l : Relación entre, la longitud absoluta por el arco de la clotoide que se desea localizar L y el parámetro A ;

A

L=l (adimensional)

De igual forma para y ,

−+−=

!7*15!5*11!3*73 7

14

5

10

3

62

C

L

C

L

C

L

C

LLy

y sustituyendo 22AC =

( ) ( ) ( ) ( )

−+−=

!7215!5211!3272372

14

52

10

32

6

22

2

A

L

A

L

A

L

A

LLy

−

+

−

=!7*2*15!5*2*11!3*2*72*3 7

14

5

10

3

62

A

L

A

L

A

L

A

L

A

L

A

y

haciendo A

L=l , podemos determinar y

Determinación del valor y para un punto arbitrario cualquiera sobre el eje Y



−+−=

!7*2*15!5*2*11!3*2*72*3 7

15

5

11

3

73llll

Ay

Donde: y : Corresponde a la coordenada sobre el eje Y, para

cada estación medida a partir origen TE o del punto ET. A : Parámetro de la espiral clotoide por localizar. l : Relación entre la longitud absoluta del arco de la clotoide que se desea localizar L y el parámetro A , (adimensional). 3.3.5.7 Valores límite en el diseño de una espiral clotoide Las bondades del arco de transición denominado Clotoide, en comparación con el empleo del arco circular, son evidentes, cuando en el diseño se utilizan los siguientes valores límite, como una medida de mantener condiciones geométricas y dinámicas de conducción aceptables: a. Determinación del parámetro mínimo de la clotoide,

mínA .

El parámetro mínimo de la clotoide, se establece con base en el estudio y análisis de tres criterios relacionados, con la comodidad y seguridad del usuario de la vía. El valor del parámetro de diseño, se tomará de acuerdo con la envolvente superior de los valores determinados para cada uno de los criterios establecidos. La tabla 3.3.7 establece los valores obtenidos en el desarrollo de cada criterio, para cada uno de los radios de diseño, teniendo en cuenta la velocidad específica. Así mismo, los valores seleccionados de acuerdo con la envolvente superior, los cuales se presentan en forma gráfica sobre un plano cartesiano en la Figura 3.3.18. - Criterio I. Variación uniforme de la fuerza centrífuga ( )J , no compensada por el peralte; su valor se

determina mediante la siguiente relación:

−= e

R

V

J

RVA ee

mín 27.1656.46

2

Donde:

mínA : Parámetro mínimo, (m)

eV : Velocidad específica, (Km/h)

R : Radio de cálculo de la clotoide, (m). J : Variación de la aceleración centrífuga, en m/s3 e : Peralte de la curva, (%). Se adoptan para J, los valores específicos dados en la tabla 3.3.6. Tabla 3.3.6 VARIACIÓN DE LA ACELERACIÓN CENTRIFUGA

Velocidad específica (Km/h) 30 40 50 60

J (m/s3) 0.7 0.7 0.7 0.7

70 80 90 100 110 120 130 140 150

0.7 0.6 0.6 0.5 0.5 0.4 0.4 0.4 0.4

- Criterio II. Limitación por transición del peralte, en la determinación de los valores del parámetro mínimo, se tendrá en cuenta la inclinación máxima permitida de la rampa de peraltes ( )s∆ , ver tabla 3.3.4. Así mismo, la

distancia del eje de giro al borde de calzada (a), la cual toma valores de 3.00, 3.30, 3.50 y de 3.65 metros.

smín

aeRA

∆= *

Donde:

mínA : Parámetro mínimo, (m).

R : Radio de Cálculo de la clotoide, (m). e : Peralte de la curva, (%). a : Distancia del eje de giro al borde de la calzada, (m).

s∆ : Inclinación de la rampa de peraltes, (%).



Tabla 3.3.7 DETERMINACIÓN DEL PARÁMETRO MÍNIMO ( )mínA

Criterio II

(m) Radio

(m)

Criterio I

(m) c = 3.00 m c = 3.30 m c = 3.50 m c = 3.65 m

Criterio III.1

(m)

Criterio III.2

(m)

Val. Superior seleccionado

(m)

c = 3.65 m

30 23.38 23.72 24.87 25.62 26.16 20.06 9.71 26.16

50 36.57 35.36 37.08 38.19 39.00 29.43 16.18 39.00

80 50.82 49.94 52.37 53.94 55.08 41.87 25.89 55.08

120 66.14 67.08 70.36 72.46 73.99 56.74 38.83 73.99

170 82.46 86.13 90.33 93.03 95.00 73.68 55.01 95.00

235 109.06 102.83 107.85 111.07 113.43 93.94 76.05 113.43

315 130.53 117.39 123.12 126.80 129.49 117.02 101.93 130.53

415 167.87 134.10 140.65 144.85 147.92 143.90 134.29 167.87

535 194.51 151.42 158.81 163.55 167.02 174.10 173.13 194.51

690 248.20 168.71 176.94 182.23 186.09 210.70 223.28 248.20

890 279.92 182.69 191.61 197.33 201.51 255.02 288.00 288.00

1100 316.03 192.68 202.08 208.12 212.53 298.94 355.96 355.96

1400 351.68 204.94 214.94 221.36 226.05 358.21 453.04 453.04

Figura 3.3.18 VALOR DEL PARÁMETRO MÍNIMO CON RELACIÓN AL RADIO PARA CARRIL = 3.65m

- Criterio III. Condición de percepción y de estética, la longitud de la curva de transición ha de ser suficiente para que se perciba de forma clara el cambio de curvatura, orientando adecuadamente al conductor y creando alineamientos armoniosos. Para ello, es necesario que se cumplan los siguientes requisitos:

- Criterio III.1. Se asume el disloque mínimo de 0.25 m.

( ) 41

3**24 RRAmín ∆≥ ; ( ) 41

3*6 RAmín ≥

Donde:


R∆ : Disloque de la clotoide, (m). R : Radio de cálculo de la clotoide, (m).



- Criterio III.2. Ángulo de giro de la espiral mínimo de 3 grados

Rad 05236.0º32

=≥=R

Leθ

RLmín 10472.0≥

Luego:

RRLAmín 3236.0=≥

Donde:


R : Radio de cálculo de la clotoide, (m). L : Longitud de la clotoide, (m).

eθ : Ángulo de giro de la espiral

La Tabla 3.3.7 relaciona los valores hallados, de acuerdo con las fórmulas matemáticas establecidas anteriormente en cada uno de los criterios. Así mismo, la columna denominada valor superior seleccionado (m), contiene los valores mínimos del parámetro ( A ) a emplear en el diseño y cálculo de clotoides, para cada uno de los radios y anchos de carril (c). b. Además, el valor máximo del parámetro ( máxA ),

debe ser igual a 1.1 veces el radio de cálculo de la espiral: RAmáx 1.1= .

c. Para terrenos de topografía muy difícil, en los cuales sólo tienen aplicación radios pequeños, es indispensable colocar mayores anchos de calzada, para mantener condiciones de conducción favorables al usuario de vehículos pesados tipo camión. d. En algunos casos excepcionales, puede ser necesario utilizar valores inferiores a los estipulados en los puntos anteriores, llegándose a un mínimo radio del eje de la calzada de 12.50 metros y el borde interior no menor a 5.30 metros. El valor del parámetro del arco de transición podrá entonces estar contenido en el rango comprendido entre RAR 2.1≤≤ , donde A es el parámetro de la clotoide, en metros; y R es el radio último de la clotoide, por el eje, en metros. 3.3.6 Empalme de tramos rectos y circulares El diseño geométrico de carreteras debe hacerse preferiblemente utilizando arcos de transición,

resultando favorable la clotoide, por las razones anotadas anteriormente. En cualquier caso para el diseño de curvas con radios superiores a 1400 metros no es necesaria la incorporación de clotoides, así como en el diseño de las canalizaciones de intersecciones que se correspondan con velocidades de diseño reducidas. 3.3.6.1 Tipos de empalme En la Figura 3.3.19 se muestran los doce (12) tipos básicos de empalme, con el propósito de facilitar al diseñador el desarrollo de las labores y la elección de uno u otro tipo, dependiendo de las condiciones locales para desarrollar el proyecto en estudio. La elección del empalme óptimo, para cumplir las normas de diseño especificadas y adaptarse a las condiciones topográficas del sector, dependerá de la habilidad y práctica del diseñador. En forma breve se describen a continuación los diferentes tipos de empalme. a. Empalme No. 1. Es el más sencillo, en el cual se unen, mediante el arco de transición, la recta y un arco circular de radio R definido. Se recomienda el control del cálculo de los elementos geométricos del arco de transición, partiendo del valor del radio R y del parámetro A , o también partiendo del disloque R∆ y el radio R .

Conocida las relaciones RA y/o R

R∆ se calculan

los demás elementos utilizando programas de computador o mediante Tablas para el diseño de carreteras como las de Krenz y Osterloh. b. Empalme No. 2. Corresponde al empalme de dos líneas rectas mediante arcos de transición y un arco circular de radio único definido ( 21 RR = ). Para cálculo de los elementos geométricos de los arcos de transición se recomienda el sistema empleado en el Empalme N°1. En el caso de tener parámetros 1A y 2A diferentes para cada espiral, se trata de un empalme asimétrico, y si aquellos son iguales, se trata de un empalme simétrico. Este empalme debe cumplir la condición:

∆=∆++ cee 21 θθ



Figura 3.3.19 DIFERENTES TIPOS DE EMPALME DE RECTA, CÍRCULO Y CLOTOIDE



La longitud circular mínima aceptable en este caso, corresponde a la distancia que puede recorrer un móvil a la velocidad de diseño durante 1 segundo. Son deseables longitudes mayores dentro de las limitaciones de la configuración topográfica del sector. c. Empalme No. 3. Corresponde al empalme de dos líneas rectas mediante dos ramas de espiral de radio único definido ( 21 RR = ). El cálculo de los elementos geométricos y el concepto de simetría son iguales a los definidos en el Empalme N° 2. Para este caso:

∆=+ 21 ee θθ

Este tipo de empalme está limitado a casos en que la deflexión total no sobrepase los 20°; además, el ángulo

eθ de cada una de las espirales estará limitado a un

valor máximo de 10°; debiendo buscarse siempre que éstos sean iguales. d. Empalme No. 4. Corresponde al empalme de dos arcos circulares de sentido contrario, mediante dos arcos de transición simétricos de igual parámetro ( 21 Ww AA = ) unidos

por los lados de curvatura igual a cero, en un punto común llamado de inflexión; a este tipo de unión se le conoce como curva en S (ver Figura 3.3.20). La moderación en un sector amplio del cambio simultáneo de curvatura y sentido, le proporciona al usuario mayor comodidad y reduce el movimiento de tierra en el momento de la construcción, en comparación con el empalme empleando una recta tangente a los dos arcos circulares. Los empalmes números 4, 5 y 6 de la Figura 3.3.26 deben cumplir la siguiente condición numérica de control:

( )21 RRMD +−=

Donde: D : Distancia mínima entre los arcos circulares que se empalman, (m). M : Distancia entre los centros de las circunferencias de radio 1R y 2R , (m).

1R : Magnitud del radio mayor, (m).

2R : Magnitud del radio menor, (m).

Los elementos geométricos involucrados se detallan en la Figura 3.3.20. e. Empalme No. 5. Corresponde al empalme de dos arcos circulares de sentido contrario, mediante dos arcos de transición de diferente parámetro, como se muestra en la Figura 3.3.21. Este empalme es de aplicación cuando existen pasos obligados, los cuales originan la asimetría ( 21 Ww AA ≠ ).

Este caso de asimetría se utiliza únicamente para valores del parámetro 2002 ≤wA ; y, con el fin de

diseñar rampas uniformes y moderadas, de apariencia óptica agradable para el usuario, debe cumplirse la condición siguiente:

21 5.1 ww AA ≤

Donde:

1wA : Parámetro de la clotoide mayor, (m).

2wA : Parámetro de la clotoide menor, (m).

f. Empalme No. 6. Corresponde, al igual que el caso número 4, a la unión de dos arcos circulares de diferente sentido, pero con una relación entre radios 1R y 2R mucho mayor. En este caso, sólo se tendrán en cuenta parámetros iguales para las dos ramas de espiral. g. Empalme No. 7. Corresponde al empalme de dos arcos circulares de igual sentido y radio diferente 21 RR ≠ , unidos

mediante un arco de transición de parámetro eiA : (Ver

figura 3.3.23).

de curvatura inicial 1

1

1

RC =

y de curvatura final 2

2

1

RC =



Figura 3.3.20 EJEMPLO DE DOS ESPIRALES DE IGUAL PARÁMETRO QUE UNEN DOS ARCOS CIRCULARES DE DIFERENTE SENTIDO (EMPALME No. 4)



Figura 3.3.21 EJEMPLO DE DOS ESPIRALES DE IGUAL PARÁMETRO QUE UNEN DOS ARCOS CIRCULARES DE DIFERENTE SENTIDO (EMPALME No. 5)



Figura 3.3.22 EJEMPLO DE ESPIRAL QUE UNE A DOS ARCOS CIRCULARES DE IGUAL SENTIDO (EMPALME No. 7)



Figura 3.3.23 DETERMINACIÓN GRAFICA DE LA POLIGONAL BASE DEL PROYECTO SEGÚN EL EMPALME No. 7

RELACIÓN DE ÁNGULOS Y TANGENTES QUE INTERVIENEN EN ESTE TIPO DE EMPALME

111 Ce ∆+=∆ θ

222 eie CE θθ +∆+=∆



La moderación en el cambio de curvatura de 1C a

2C le proporciona al usuario mayor comodidad; este sistema puede llegar a reducir el movimiento de tierra en el momento de la construcción, como consecuencia de su flexibilidad, que le permite acomodarse a los contornos topográficos del terreno. Los casos número 7, 8, 10 y 11 de la Figura 3.3.19, que corresponden todos al empalme de arcos circulares de igual sentido, y diferente radio, para control del diseño deben cumplir con la siguiente condición:

MRRD −−= 21 Los elementos geométricos que intervienen se detallan en las Figuras 3.3.22 y 3.3.23. h. Empalme No. 8. Corresponde a la unión de dos arcos circulares de igual o diferente radio, localizados uno al lado del otro, con otro arco circular llamado auxiliar, de radio mayor a los dos anteriores, mediante dos arcos de transición, de parámetro arbitrario. Para efectos prácticos, el control del cálculo de los arcos espiralizados se efectúa aplicando, para cada uno, la metodología del empalme anterior. En este caso, la longitud del arco circular auxiliar es diferente a cero, y su longitud es de valor arbitrario. (Ver Figura 3.3.24). i. Empalme No. 9. Corresponde al empalme de dos arcos circulares de igual o diferente radio, localizados uno al lado del otro, con una línea recta auxiliar, mediante dos arcos de transición, de parámetro arbitrario, unidos por los lados de curvatura cero; a este tipo de empalme se le conoce como curva en C. Este caso se emplea especialmente para radios amplios, y en él el control de cálculo de los arcos en espiral se efectúa aplicando dos veces la metodología del empalme número 1. j. Empalme No. 10. Corresponde a la unión de dos arcos circulares de igual o diferente radio, localizados uno al lado del otro, con un arco auxiliar de radio mayor a los dos anteriores, mediante dos arcos de transición de parámetro arbitrario. Para efectos prácticos, el control de cálculo de los arcos espiralizados se efectúa aplicando dos veces la metodología del empalme número 7. Este caso presenta características geométricas similares a las determinadas en el empalme número 8 y

la única diferencia consiste en que la longitud del arco circular auxiliar es igual a cero. k. Empalme No. 11. Corresponde a la unión de dos arcos circulares de radios amplios que se cortan entre sí, con un arco auxiliar interior de radio menor mediante el empleo de dos arcos de transición. Para efectos prácticos, el control del cálculo de los arcos espiralizados, se efectúa aplicando dos veces la metodología del empalme número 7. La longitud mínima del arco circular interior corresponde a la determinada en la metodología del empalme número 2. l. Empalme No. 12. Corresponde al empalme de dos segmentos de arco espiralizado de diferente parámetro y del mismo sentido, unidos en un punto común de igual radio, llamado 1R . Este caso tiene aplicación cuando existen sectores difíciles de paso obligado, especialmente en rampas elevadas de intersecciones a desnivel. Una aplicación práctica de diseño para este empalme, consiste en utilizar solamente dos parámetros, aunque se permite un máximo de tres parámetros, cuando se emplea un radio amplio al final del empalme. El control de cálculo para este tipo de empalme, se hace desarrollando el siguiente formulario, de acuerdo a la Figura 3.3.25:

cbcak eeeee E θθθθθ +=−+=

ba eeE θθ −=

( )

kekRk cosRY θ−−=∆ 12

bcak LLLL −+=

( ) ( )bcbcak XX E cosYY E senXX −+−−=

( ) ( )bcbcak YY E cosXX E senYY −+−+=

kekMk senRXX θ2−=



Figura 3.3.24 EJEMPLO DE DOS ESPIRALES QUE UNEN DOS ARCOS CIRCULARES MEDIANTE UN ARCO CIRCULAR AUXILIAR (EMPALME No. 8)



Figura 3.3.25 EJEMPLO DE EMPALME DE DOS CLOTOIDES DE DIFERENTE PARÁMETRO EN UN PUNTO DE RADIO COMÚN



3.3.6.2 Recomendaciones para el desarrollo del cálculo de cada uno de los tipos de empalme El procedimiento que se debe emplear en el desarrollo matemático de cada uno de los tipos de empalme vistos anteriormente, según muestra la Figura 3.3.19 queda completamente a criterio del diseñador, debiéndose siempre utilizar las expresiones matemáticas. • Empalmes Números 1, 2, 3 y 9. La determinación de

los elementos geométricos del arco espiralizado, se hace empleando uno de los siguientes métodos:

A partir de los datos de entrada del radio R y el parámetro A . Dados: Radio R Parámetro A determinar: LCRem Ty T Y, X, X L, ,,, ∆θ

Procedimiento:

De la ecuación básica RLA =2 ,

despejamos RAL 2= determinamos RLe 2=θ , (radianes)

de las ecuaciones dadas, con base en eθ y L

despejamos X e Y , los demás elementos geométricos se determinan empleando las ecuaciones conocidas para la clotoide. Para el empalme No. 3, se debe verificar que la suma de los ángulos de giro de cada clotoide (e), sea igual al ángulo de deflexión entre las tangentes. Para el empalme No. 9, se debe cumplir la condición de que la distancia comprendida entre los centros de los arcos circulares, sea igual a la suma de

21 MM XX +

b. A partir de los datos de entrada del disloque R∆ y

el radio R Dados: Disloque R∆ (leído gráficamente)

Radio R Determinar: LCem Ty T Y, X, X A, L, ,,θ

Procedimiento:

1686

42eeR

R

θθ−=

∆

La ecuación anterior corresponde a una de cuarto

grado, en la cual, haciendo 2eP θ= :

Por el sistema de solución de una ecuación de segundo grado se determina el valor de P ; el valor

eθ se halla mediante la igualdad Pe =θ

(radianes). Si se desea mayor precisión para este valor, el grado de la ecuación puede ser sexto y octavo grado, según la exactitud deseada, la cual sólo se puede determinar mediante el empleo de métodos numéricos. Una vez conocido el ángulo de giro de la espiral eθ , se

determinan los demás elementos, mediante las ecuaciones conocidas para la clotoide. El caso número 9 debe cumplir la condición de que la distancia comprendida entre los centros de los arcos circulares, sea igual a la suma de las magnitudes

21 MM XX +

1686

2PP

RR −=

∆

228168

PPR

R −=∆

0168

282 =∆

+−R

PP R

• Empalmes Números 4 y 6. La determinación de los

elementos geométricos del arco espiralizado, se hace empleando la siguiente metodología (ver Figura 3.3.20).

Dados: Radio mayor 1R

Radio menor 2R



Distancia mínima entre los arcos circulares D Determinar: LCemRW Ty T Y, X, X , ,A L, ,,θ∆

Procedimiento:

21

21

RR

RRR

+= , (m)

4 324DRAW = , (m)

En los empalmes números 4 y 6 el parámetro WA de

los dos arcos en espiral es igual, luego se trata de empalmes simétricos; el caso de asimetría corresponde a diferentes parámetros 21 WW AA ≠ y está dado en

el empalme número 5. Una vez conocidos los valores WA se proceden a

determinar todos los elementos mediante las ecuaciones de la clotoide, para las espirales de radio

1R y 2R ; esto es:

L1C111e1m111 T ,T ,Y ,X X ,R ,L ,,θ y

L2C222e2m222 Ty T ,Y ,X X ,R ,L ,,θ

Para la construcción y determinación del empalme, calculamos adicionalmente los siguientes valores:

111 RM RY ∆+=

222 RM RY ∆+=

∑ += 21 MMM YYY

∑ += 21 MMM XXX

∑ ∑+= 222MM YXM

∑∑=

M

M

Y

X arcotanε

( ) 111 MX tan RRE −∆+= ε , y de la misma forma:

( ) ε tan RRXE M 222 ∆+−=

ε sen

EXC M +

= 21 ; 111 RCD −=

ε sen

EXC M +

= 22 ; 222 RCD −=

Finalmente, como una medida de comprobación

( )2121 RRMDDD +−=+=

• Empalme Número 5. La determinación de los

elementos geométricos, se hace en forma similar al estudiado para los empalmes números 4 y 6; el procedimiento es similar y la única diferencia consiste en que existen los parámetros 1WA y

2WA para los valores de radios 1R y 2R

respectivamente (ver Figs. 3.3.20 y 3.3.26). Mediante el diagrama de espirales asimétricas del Ingeniero Osterloh pueden determinarse el valor de

1WA y 2WA , a partir de los radios 1R , 2R y el

parámetro WA ; cuidando siempre de que para

2002 ≤WA se cumpla la relación de

21 5.1 WW AA ≤

Cuando se utilizan especialmente en terrenos planos, grandes radios y parámetros, se presenta la posibilidad de que los centros 1M y 2M sean inaccesibles en el

plano; para efectos de determinar la distancia mínima D entre arcos circulares, se procede a construir dos circunferencias auxiliares tangentes a los arcos por empalmar; luego se construye un segmento perpendicular a la línea que une los centros 1m y 2m en el punto medio (ver Figura 3.3.21). • Empalmes Números 7, 8, 10 y 11. La determinación

de los elementos geométricos de un sector de espiral comprendido entre los radios 1R y 2R se

hace empleando la siguiente metodología (ver Figura 3.3.27).



Figura 3.3.26 EMPALMES No. 4, 5 Y 6. CONSTRUCCIÓN GEOMÉTRICA



Figura 3.3.27 EMPALMES No. 7, 8, 10 Y 11. CONSTRUCCIÓN GEOMÉTRICA

Dados: Radio mayor 1R

Radio menor 2R

Distancia mínima entre los arcos circulares D Determinar:

LEiCEieiEiEi TT A L ,,,, θ

Procedimiento:

21

21

RR

RRR

−= , (m)

4 324DRAEi = , (m)

Una vez conocida EiA , se procede a determinar todos

los elementos, mediante las ecuaciones de las



clotoides, para las espirales de radios 1R y 2R , esto es:

L1C111e1m111 T ,T ,Y ,X X ,R ,L ,,θ y

L2C222e2m222 Ty T ,Y ,X X ,R ,L ,,θ

Para la construcción y determinación geométrica del empalme, se calculan adicionalmente los siguientes valores:

111 RM RY ∆+=

222 RM RY ∆+=

∑ −= 21 MMM YYY

∑ −= 12 MMM XXX

M

M

Y

X arcotan∆∆

=ε

222

MM YXM ∆+∆=

MRRD −−= 21

12 LLLEi −=

12 eeEi θθθ −=

Determinación de las tangentes CEiT y LEiT :

( )

ie

LLeCCEi Esen

TTsenTT

θθ 121

2

−−=

( )

iie

LLeLEi TC

Esen

TTsenT −

−=

θθ 122

Determinación de otros valores:

( )DRY

F M +−∈

= 22

cos

∈= tan1MYG

Las fórmulas que incluyen el valor D , pueden dar lugar a errores hasta del 3%, las que no utilizan dicha magnitud son totalmente exactas. • Empalme 12. La determinación de los elementos

geométricos de los arcos espiralizados se hace mediante la siguiente metodología (ver Figura 3.3.25).

Dados: Radio mayor común a las dos clotoides 1R

Parámetro mayor iniciando el empalme 1A

Radio menor al final del empalme 2R

Parámetro menor al final del empalme 2A

Determinar:

kLkLkCkkkekMKRKK CT ,T ,Y ,X X , ,L σθ ,,,,∆

Procedimiento: Inicialmente se determinan los elementos L , X , Y y eθ , para 1A con 1R , 2A con 1R y 2A con 2R .

Determinación de otros elementos:

bcak LLLL −+=

ba ee θθε −=

En el caso de que el resultado sea negativo, se debe adicionar 360°

bcak eeee θθθθ −+=

( ) ( )bcbcak YY cosYX senYY −+−+= εε

( ) ( )bcbcak XX cosYY senXX −+−−= εε

kekMk senRXX θ2−=

( )

kekRk cosRY θ−−=∆ 12

ke

kck sen

YT

θ=

ke

kkLK tan

YXT

θ−=



22KKLK XYC +=

k

kk X

Y tan =σ

3.3.7 Criterios generales para el alineamiento horizontal Adicionalmente a los parámetros numéricos de diseño especificados anteriormente para el alineamiento horizontal, se debe estudiar un número de controles, los cuales no están sujetos a demostraciones empíricas o a fórmulas matemáticas, pero son muy importantes para lograr carreteras seguras y de flujo de tránsito suave y armonioso. Para evitar el diseño geométrico que presenta vías inseguras e incómodas, se deben usar los siguientes criterios generales: a. El alineamiento debe ser tan directo como sea posible, ser consistente a los contornos de topografía que siguen una línea de ceros, de acuerdo con la línea de pendiente seleccionada. Una línea flexible que se acomode al contorno natural, es preferible a una rígida con largas tangentes. Los cortes en la construcción se deben reducir al mínimo posible, y las zonas de producción especialmente agrícola deben conservarse. Las cualidades estéticas de un alineamiento curvo son muy importantes, con el fin de proporcionar en el diseño tramos que permitan maniobras de adelantamiento en carreteras de dos carriles, diseñando curvas de radios amplios y/o tangentes moderadamente largas. b. En un proyecto geométrico con velocidad de diseño especificada, se debe procurar establecer curvas con velocidad específica, no muy superior a la velocidad de diseño. En general el ángulo de deflexión para cada curva, debe ser tan pequeño como sea posible, en la medida que las condiciones topográficas lo permitan, teniendo en cuenta, que las carreteras deben ser tan directas como sea posible. c. Los alineamientos siempre deben ser consistentes, no se debe introducir una curva pronunciada después de una larga tangente, los cambios bruscos de sectores con curvas amplias a sectores con curvas pronunciadas debe evitarse. Cuando en situaciones críticas se empleen curvas de radio mínimo, en los sectores adyacentes, para tránsito en las dos

direcciones, se deben diseñar curvas que crean una transición entre los dos sectores. d. Criterio de consistencia. En carreteras convencionales de velocidad de diseño hasta 90 Km/h las velocidades específicas no deberán sobrepasar en 30 Km/h la velocidad de diseño del tramo correspondiente. La velocidad de diseño de un tramo cualquiera, será la menor velocidad específica de dicho tramo. La variación de la velocidad específica entre dos curvas consecutivas no deberá ser mayor a 20 Km/h, salvo que se disponga de entretangencias mayores a la mínima. En el caso de que existan tangentes mayores puede llegar a ser hasta 30 Km/h. e. Se debe procurar que la longitud máxima de recta no sea superior a 15 veces la menor de las velocidades específicas de las curvas adyacentes. L máxima de tangente (m) = 15 veces velocidad específica menor (Km/h). f. En sectores críticos de curvas horizontales con arcos circulares y de transición de radio mínimo, la curva vertical deberá estar en lo posible contenida en el sector circular. g. El diseño de dos curvas horizontales del mismo sentido, con una tangente corta entre ellas debe evitarse; excepto en anillos viales. En un diseño de carretera rural normalmente prevalece la condición de curvas sucesivas en diferente sentido, lo cual desarrolla un hábito especial en los conductores. El alineamiento con tangente larga entre dos curvas del mismo sentido tiene un aspecto agradable, especialmente cuando no se alcanza a percibir las dos curvas horizontales. h. Es necesario mediante sistemas de señalización horizontal y como medida de seguridad vial, separar la calzada de las bermas y los carriles entre sí de acuerdo con la dirección del tránsito. i. Para evitar inconsistencia o distorsión de una carretera, la cual origina inseguridad, el alineamiento horizontal debe ser cuidadosamente coordinado con el diseño vertical; los criterios para una buena coordinación se darán en la sección de coordinación de los alineamientos horizontal y vertical.



3.4 ALINEAMIENTO VERTICAL 3.4.1 Generalidades El alineamiento vertical está formado por la rasante, constituida por una serie de rectas enlazadas por arcos verticales parabólicos, a los cuales dichas rectas son tangentes. La inclinación de la rasante depende principalmente de la topografía de la zona que atraviesa, del alineamiento horizontal, de la visibilidad, de la velocidad del proyecto, de los costos de construcción, de los costos de operación, del porcentaje de vehículos pesados y de su rendimiento en rampas. Tan importante como para el alineamiento horizontal, es determinante en el alineamiento vertical el relieve del terreno, con el objeto de no encarecer los costos de construcción y operación. Por tal razón: • En terreno plano, el alineamiento sigue la topografía,

exigiendo especial énfasis en el drenaje; • En terreno ondulado, en general las rasantes son

onduladas; • En terreno montañoso, el alineamiento está

condicionado por las restricciones y condiciones topográficas;

• En los terrenos escarpados, el alineamiento vertical está definido, por las divisorias de aguas.

El alineamiento vertical y el alineamiento horizontal deben ser consistentes y balanceados, en forma tal que los parámetros del primero correspondan y sean congruentes con los del alineamiento horizontal. Lo ideal es la obtención de rasantes largas con un ajuste óptimo de curvas verticales y curvas horizontales a las condiciones del tránsito y a las características del terreno. 3.4.2 Pendientes La pendiente gobernadora es la pendiente media que teóricamente puede darse a la línea de subrasante para vencer un desnivel determinado, en función de las características del tránsito y la configuración del terreno; la mejor pendiente gobernadora para cada caso, será aquella que al conjugar estos conceptos, permita obtener el menor costo de construcción, conservación y operación. Sirve de guía a la serie de pendientes que se deban proyectar para ajustarse en lo posible al terreno.

En el Capítulo I, se han definido las carreteras típicas, según las clases de terreno (plano, ondulado, montañoso y escarpado), y en la Sección 3.1.3.1, las velocidades de diseño según tipo de carretera y tipo de terreno. A continuación, en la Tabla 3.4.1 se incluyen las pendientes máximas recomendadas a utilizar: Respecto a valores mínimos para pendiente longitudinal, éstos están determinados por las condiciones de drenaje. De todas maneras, la inclinación de la línea de máxima pendiente en cualquier punto de la calzada no será menor que 0.5%; salvo justificación, no se proyectarán longitudes de rampas o pendientes cuya distancia de recorrido a la velocidad de diseño sea inferior a 10 segundos, dicha longitud se medirá entre vértices contiguos. Para que el diseño sea completo, además del porcentaje de pendiente es necesario estudiar su longitud. Se introduce aquí el concepto de Longitud Crítica de una Pendiente, definida como la máxima longitud en rampa (subida) sobre la cual un camión cargado puede operar sin ver reducida su velocidad por debajo de un valor prefijado. Para establecer éstos valores es necesario considerar los siguientes aspectos: • Relación peso/potencia de los vehículos pesados. • Pendiente óptima para estos vehículos. • Velocidad con la cual se inicia el ascenso; y • Velocidad mínima aceptada en la pendiente. Todos estos factores son variables y dependen del tipo de vehículo predominante, de la velocidad de diseño, de la carretera, y de las velocidades de operación aceptadas. Las Figuras 3.4.1 y 3.4.2 muestran los valores de longitud crítica de pendiente para valores de reducción de velocidad de 8, 15 y 25 Km/h y camiones pesados de 300 lb/HP y 200 lb/HP respectivamente. El camión pesado típico de la Figura 3.4.2 se puede tomar como el camión promedio, mientras que el camión pesado típico de la Figura 3.4.1 correspondería al camión más pesado que se produce en el país. Para la determinación de la longitud crítica de la pendiente, se ha considerado como base el valor de la reducción de la velocidad de los vehículos pesados que esté por debajo de la velocidad promedio de operación. Se considera que la longitud crítica es aquella que ocasiona una reducción de 25 kilómetros por hora en la velocidad de operación.



Tabla 3.4.1 RELACIÓN ENTRE PENDIENTE MÁXIMA (%) Y VELOCIDAD DE DISEÑO

Velocidad de Diseño (Km/h) Tipo de Carretera Tipo de Terreno 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Plano - - - - - - 4 3 3 3

Ondulado - - - - - 5 5 4 4 4 Montañoso - - - - - 6 6 5 5 5


Escarpado - - - - - 7 6 6 6 - Plano - - - - 5 4 4 3 - -

Ondulado - - - 6 6 5 5 4 - - Montañoso - - - 8 7 7 6 - - -


Escarpado - - - 8 8 7 - - - - Plano - - 7 7 7 6 - - - -

Ondulado - 11 10 10 9 8 - - - - Montañoso - 12 11 11 10 - - - - -


Escarpado 15 14 13 12 - - - - - - Plano - 7 7 7 - - - - - -

Ondulado 11 11 10 10 - - - - - - Montañoso 14 13 13 - - - - - - -

Carretera terciaria

Escarpado 16 15 14 - - - - - - - Con el propósito de simplificar el concepto de "Longitud Crítica de una Pendiente", se definirá ésta como la distancia horizontal medida desde el comienzo de una pendiente, necesaria para lograr una altura de 15 m respecto al mismo origen. Este concepto, aparentemente independiente de la velocidad de diseño y de los demás factores ya enumerados, cubre la mayoría de los casos presentados. Para proyectos de carreteras en los cuales se supere la Longitud Crítica y de Tránsito Promedio Diario superior a 1000 vehículos, será necesario, por efectos de capacidad y nivel de servicio, estudiar la posibilidad de construir “vías lentas” o carriles adicionales o carriles para tránsito lento, contra la de buscar un mejor desarrollo u otras; la condición económica más favorable fijará el camino a seguir. El criterio anteriormente presentado sobre "Longitud Crítica de una Pendiente", sólo podrá ser aplicado a pendientes superiores al 3%, considerándose que las pendientes inferiores a este valor no la tienen. 3.4.3 Carriles de ascenso La libertad de operación para carreteras de dos carriles, además de ser gobernada por la extensión y

frecuencia de secciones de paso, se afecta adversamente por la operación del tránsito de camiones, sobre pendientes de longitud tal que se traducen en velocidades que pueden obstaculizar a los vehículos precedentes y determinar su velocidad, por tanta mayor razón por cuanto puede haber, además, restricciones en la distancia de visibilidad. Obviamente, se afecta el nivel de servicio, y aumentan los costos de operación. Los vehículos livianos no se ven influenciados, por lo general, por rampas (pendientes ascendentes) inferiores al 7%; pero los vehículos pesados, si existen rampas de más de 3% y son largas, verán su velocidad muy disminuída. En los casos descritos anteriormente, es deseable proporcionar un carril de ascenso, en una vía de dos carriles, cuando se exceda la longitud crítica de subida, por ejemplo, donde la longitud de la pendiente cause una reducción de velocidad de 25 Km/h o más en la velocidad de operación de los camiones cargados, supuesto que el volumen de tránsito y el porcentaje de camiones justifiquen el costo adicional que ello implica, como puede apreciarse en la Tabla 3.4.2 y en la Figura 3.4.3.



Figura 3.4.1 LONGITUD CRITICA DE PENDIENTE ASUMIDA PARA UN CAMIÓN PESADO TÍPICO DE 300lb/HP O 135 kg/CV

Figura 3.4.2 LONGITUD CRÍTICA DE PENDIENTE ASUMIDA PARA UN CAMIÓN PESADO TÍPICO DE 200lb/HP O 90 kg/CV



Tabla 3.4.2 VOLÚMENES MÍNIMOS DE TRÁNSITO PARA CONSIDERACIÓN DE CARRILES DE ASCENSO EN PENDIENTES PARA VARIOS PORCENTAJES DE CAMIONES DE DOBLE LLANTA

Mínimo Volumen Horario de Diseño (VHD) en los dos sentidos que incluye camiones (C) para consideración de carriles de ascenso para varios porcentajes de camiones Pendiente

(%)

Longitud de la pendiente

(m) C = 3% C = 5% C = 10% C = 15%

4 560 4 carriles

garantizados para VHD sobre

4 carriles para VHD superior a 750

4 carrilles sobre 600 4 carriles sobre 525

850 550 450 1270 750 670 500 390 1700 750 640 470 370 2540 730 610 440 340 3390 710 590 420 340

5 560 4 carriles para VHD superior a 690

4 carriles sobre 640 4 carriles sobre 550 4 carriles sobre 480

850 620 460 370 1270 650 540 380 300 1700 630 510 360 270 2540 600 490 340 260 3390 600 480 330 250 6 560 4 carriles sobre 625 4 carriles sobre 580 480 390 850 570 470 330 250 1270 540 430 290 220 1700 530 420 280 210 2540 520 410 270 200 3390 510 410 270 200 7 560 470 410 310 240 850 400 320 210 160 1270 380 300 200 150 1700 360 280 180 140 2540 350 270 170 130 3390 340 260 160 120

Figura 3.4.3 DISMINUCIÓN DE LA VELOCIDAD DE UN CAMIÓN TIPO EN UNA RAMPA



La sección de una vía con un carril de ascenso no debe considerarse como una vía de tres carriles, sino como una carretera de dos carriles con un carril adicional para vehículos que marchan lentamente cuesta arriba, de tal manera que los vehículos que utilizan el carril derecho adyacente a la vía no se retrasen. La Tabla 3.4.2 muestra también los volúmenes mínimos de diseño horario para los cuales se consideran carriles de ascenso para una "Serie Típica" de condiciones sobre vías de dos carriles. Hay envueltas variables, sin embargo, que difícilmente se pueden describir como típicas; y por esto se recomienda un análisis taxativo detallado, cuando se trate de construir carriles de ascenso, teniendo en cuenta los siguientes aspectos: • Un carril de ascenso puede introducirse como una

alternativa más efectiva de costo, para mantener una pendiente y aumentar la velocidad;

• Los beneficios derivados de la previsión de un carril de ascenso crecen, porque los vehículos más atrasados pueden avanzar más fácilmente, lo que resulta en acortamiento de los tiempos de viaje y reducción en los costos de operación de los vehículos. Los beneficios aumentarán considerando incrementos en las pendientes, longitud de la pendiente, flujo de tránsito, proporción de camiones y reducción de las oportunidades de paso.

• El efecto de un carril de ascenso en la eliminación de colas de vehículos, a las que contribuye el movimiento lento de camiones, continuará por alguna distancia a lo largo de la vía;

• Los efectos de un carril de ascenso sobre la velocidad media de operación de la corriente del tránsito, se han estimado con un modelo de simulación, como el que se muestra en la Figura 3.4.4. Esta velocidad media de operación podría ser usada con valores de tiempo de viaje económicos y los costos adicionales de construcción para estimar las tasas de retorno de las alternativas y habilitar la solución más efectiva de costos.

• El carril de ascenso puede ser una solución económica que difiera en el tiempo, la necesidad de construir una segunda calzada o convertir una vía de dos carriles en una carretera desdoblada.

• En la Figura 3.4.5 se suministran algunos criterios elementales de diseño para un carril de ascenso.

• Si la velocidad media del tránsito liviano disminuye del valor indicado en la Tabla 3.4.3 se puede pensar en la posibilidad de utilizar un carril de ascenso.

Tabla 3.4.3 CRITERIO PARA EL ESTABLECIMIENTO DE UN CARRIL DE ASCENSO EN CARRETERAS

Velocidad de Diseño (Km/h)

60 70 80 100 120

Velocidad media mínima del Tránsito Liviano

(Km/h) 50 55 70 85 90

• Sin perjuicio de lo que el análisis detallado de

órdenes técnico y económico establezca, en general no suelen ser necesarias vías lentas cuando el TPD es inferior 1000 vehículos por día y la inclinación de la rasante no pasa del 4%.

• La longitud mínima de un carril de ascenso debe corresponder a un tiempo de recorrido de unos 18 segundos, a la velocidad de proyecto, sin bajar de 300 m. Su principio suele situarse en el punto en que la velocidad del vehículo pesado tipo ha disminuido en 25 Km/h.

• Como se anotó en la Sección 3.4.2, hablando de "Longitud Crítica", existe una medida a partir de la cual puede ser necesario disponer de un carril de ascenso 15 m de desnivel que, superados, lo imponen, al menos en forma tentativa.

• Como mínimo, el ancho del carril debe tener 3.00 m pero preferiblemente el del carril adyacente.

• La berma preferentemente debería tener el ancho adoptado en la sección transversal de la vía, pero en carreteras existentes puede tener 1.20 m.

• El carril de ascenso está precedido y seguido por dos longitudes de transición, cuyos valores mínimos pueden ser de 45 m y de 60 a 90 m respectivamente.

• Los carriles de ascenso deben ser claramente señalizados, como una ayuda circunstancial al tránsito y no como la transformación de una carretera de dos carriles en una de tres carriles.



Figura 3.4.4 INCREMENTOS DE LA VELOCIDAD CON CARRILES DE ASCENSO

NOTAS:

1) Los resultados consignados son estimaciones basados en la simulación. El desempeño del vehículo y el del conductor varían para cada país y los supuestos asumidos deben considerarse como aproximaciones “grosso modo”.

2) Carriles de ascenso de longitudes hasta de 100 m muestran un efecto pequeño. 3) La variación del porcentaje de vehículos pesados (TP) de 20 a 40% tiene un efecto pequeño en la

variación de la velocidad. 4) Las curvas incluidas se basan en flujos direccionales de 200 veh/h.

Para flujos bajos los beneficios derivados de un carril de ascenso son bajos, aun cuando para flujos altos, de 400 a 600 veh/h, los beneficios muestran un incremento de cerca del 25% sobre una longitud en pendiente de 300 m; y cerca del 60% sobre una longitud en pendiente de 600 m.

5) Los incrementos que se muestran en la figura son valores promediados sobre una sección de 1 Km de vía que contiene la sección en pendiente.



Figura 3.4.5 CARRIL DE ASCENSO

3.4.4 Curvas verticales Las curvas verticales son las que enlazan dos tangentes consecutivas del alineamiento vertical, para que en su longitud se efectúe el paso gradual de la pendiente de la tangente de entrada a la de la tangente de salida. Deben dar por resultado una vía de operación segura y confortable, apariencia agradable y con características de drenaje adecuadas. El punto común de una tangente y una curva vertical en el origen de ésta , se representa como PCV y como PTV el punto común de la tangente y la curva al final de ésta. Al punto de intersección de dos tangentes consecutivas se le denomina PIV, y a la diferencia algebraica de pendientes en ese punto se le representa por la letra A. Las curvas verticales pueden ser cóncavas o convexas, como se indica en la Figura 3.4.6.

Para una operación segura de los vehículos al circular sobre curvas verticales, especialmente si son convexas, deben obtenerse distancias de visibilidad adecuadas, como mínimo iguales a la de parada. Debido a los efectos dinámicos, para que exista comodidad es necesario que la variación de pendiente sea gradual, situación que resulta más crítica en las curvas cóncavas, por actuar las fuerzas de gravedad y centrífuga en la misma dirección. Debe también tenerse en cuenta el aspecto estético, puesto que las curvas demasiado cortas pueden llegar a dar la sensación de quiebre repentino, hecho que produce cierta incomodidad.



Figura 3.4.6 TIPOS DE CURVAS VERTICALES

3.4.4.1 Elementos y ecuaciones de las curvas verticales La curva vertical recomendada es la parábola cuadrática, cuyos elementos principales y expresiones matemáticas se incluyen a continuación, tal como se aprecia en la Figura 3.4.7, siendo: L = Longitud de la curva vertical, medida por su proyección horizontal, (m).

1S = Pendiente de la tangente de entrada, (%).

2S = Pendiente de la tangente de salida, (%).

A= Diferencia algebraica de pendientes, o sea

21 SSA −=

E = Externa: Ordenada vertical desde el PIV a la curva, que se determinará así:

2

2200

= L

L

AE

X = Distancia horizontal a cualquier punto de la curva desde el PCV o PTV, (m)

Y = Ordenada vertical en cualquier punto (m) y, se calcula mediante la expresión:

2

200X

L

AY =

Esta ordenada se le resta a las cotas de las tangentes en las curvas verticales tipo 1 y 2 y se le suma en las tipo 3 y 4 de la Figura 3.4.6. PCV = Principio de la curva vertical. PIV = Punto de intersección de las tangentes verticales. PTV = Terminación de la curva vertical. Existen cuatro criterios para determinar la longitud de las curvas verticales: a. Criterios de comodidad. Se aplica al diseño de curvas verticales cóncavas, en donde la fuerza centrífuga que aparece en el vehículo al cambiar de dirección, se suma al peso propio del vehículo. Generalmente queda englobado siempre por el criterio de seguridad.



Figura 3.4.7 CURVA VERTICAL

b. Criterios de operación. Se aplica al diseño de curvas verticales con visibilidad completa, para evitar al usuario la impresión de un cambio súbito de pendiente. c. Criterios de drenaje. Se aplica al diseño de curvas verticales convexas o cóncavas, cuando están alojadas en corte. Para advertir al diseñador la necesidad de modificar las pendientes longitudinales de las cunetas. d. Criterio de seguridad. Se aplica a curvas cóncavas y convexas. La longitud de la curva debe ser tal, que en toda la curva la distancia de visibilidad sea mayor o igual a la de parada. En algunos casos, el nivel de servicio deseado puede obligar a diseñar curvas verticales con la distancia de visibilidad de adelantamiento. 3.4.4.2 Casos especiales - Curvas asimétricas Es posible que una curva parabólica asimétrica (con tangentes desiguales) se ajuste más que una curva simétrica (con tangentes iguales, como las hasta ahora tratadas) y haya que emplearla y calcularla, por razones de orden topográfico, cotas obligadas, etc. Las hay cóncavas y convexas, tal como se observa en la Figura 3.4.8(a). - Curvas reversas Se dan las curvas verticales reversas cuando dos curvas verticales con una tangente común, como se ilustra en la Figura 3.4.8(b), pueden representar el alineamiento vertical para una rampa de intercambio entre dos vías.

3.4.4.3 Distancias de visibilidad en curvas verticales Las longitudes de las curvas verticales en función de las distancias de visibilidad (DV), se calculan según se trate de curvas verticales convexas o cóncavas. a. Curvas verticales convexas La longitud mínima de las curvas convexas, que cumpla con los requisitos mínimos pendientes en porcentaje (A), se determina para dos casos: - Primer caso (DV < L) Cuando el conductor y el objeto están sobre la curva, la distancia de visibilidad determinada es menor que la longitud de la curva, tal como se aprecia en la Figura 3.4.9. En términos generales, la longitud de la curva vertical se determina mediante la siguiente expresión:

( )( )2

2

2 hH

DVAL

+=

en donde: H = Altura del ojo del conductor o altura de las luces delanteras del vehículo, (m) h = Altura del objeto, (m). Para la distancia de visibilidad de parada, teniendo en cuenta que: DV = DVP; H = 1.15 m; h = 0.15 m; A en %; se tiene:



Figura 3.4.8 CURVA VERTICAL ASIMÉTRICA Y CURVA VERTICAL SIMÉTRICA

Figura 3.4.9 CURVA VERTICAL CONVEXA



( )425

2DVPAL = , y

( )425

2DVPK =

en donde: K , es el radio de la circunferencia inscrita en el vértice de la parábola y se presenta en el gráfico de la Figura 3.4.10. El valor de la expresión anterior corresponde a la distancia de visibilidad de parada en recta. En los alineamientos curvos en planta se debe definir el valor de K en función de la coordinación resultante entre la planta, el perfil y la sección transversal. Aunque los parámetros anteriores siempre están al lado de la seguridad en los alineamientos en planta. Por lo que:

KAL ⋅= y para la distancia de visibilidad de paso o de adelantamiento, tomando: DV = DVA; H = 1.15 m; h =0.15 m; y A en %

( )1000

2DVAAL =

- Segundo caso (DV > L) Cuando el conductor y el objeto están fuera de la curva, la distancia de visibilidad es mayor que la longitud de la curva, de acuerdo con lo indicado en la Figura 3.4.11. En términos generales, la longitud de la curva vertical se determina así:

( )A

hHDVL

22

2+−=

Para la distancia de visibilidad de parada, tomando como:

DV = DVP; H = 1.15 m; h = 0.15 m y A en %,

ADVPL

4252 −=

y para la distancia de visibilidad de adelantamiento, paso o de rebase asumiendo: DV = DVA; H = 1.15 m; h = 1.35 m y A en %,

ADVAL

10002 −=

b. Curvas verticales cóncavas La Figura 3.4.6, muestra 3 tipos diferentes de curvas cóncavas, de acuerdo con diferentes combinaciones de pendientes. Para establecer la longitud que se va a emplear, se deben considerar cuatro características de seguridad vial y operación de vehículos, las cuales son: • Distancia de visibilidad, determinada por el alcance

de las luces delanteras. • Comodidad y seguridad de los pasajeros. • El drenaje adecuado sobre la vía. • Los aspectos geométricos de la carretera. En las curvas cóncavas, el análisis de visibilidad considera únicamente las restricciones que se presentan en la noche, y estima la longitud del sector de carretera hacia adelante, como la distancia de visibilidad. Dicha distancia depende de la altura de las luces delanteras, para la cual se asume un valor de 0.60 m y un ángulo de divergencia del rayo de luz hacia arriba (α ) respecto al eje longitudinal del vehículo de 1 grado. - Primer caso (DV < L) Cuando el conductor y el objeto están dentro de la curva, la distancia de visibilidad es menor que la longitud de la curva. La Figura 3.4.12 ilustra la anterior situación. En términos generales, se tiene que:

( )( )hHTD

DVAL

++=

2

2



Figura 3.4.10 LONGITUDES Y PARÁMETROS MÍNIMOS CURVAS VERTICALES CONVEXAS

Figura 3.4.11 CURVA VERTICAL CONVEXA, CASO DV > L

para la distancia de visibilidad de parada, teniendo en cuenta que: DV = DVP; H = 0.60 m; h = 0.15 m;TD = tan 1° = 0.01745; y A en %,

( )DVP

DVPAL

5.3120

2

+= , y

( )DVP

DVPK

5.3120

2

+=

que es una constante para cada velocidad de diseño, y se representa en la Figura 3.4.13 por:

KAL ⋅= Para la distancia de visibilidad de adelantamiento, de paso o de rebase, no es indispensable su cálculo, porque se pueden ver las luces del vehículo que viene en sentido contrario.



Figura 3.4.12 CURVA VERTICAL CÓNCAVA, CASO DV < L

Figura 3.4.13 LONGITUDES Y PARÁMETROS MÍNIMOS CURVAS VERTICALES CÓNCAVAS



- Segundo caso (DV >L) Cuando el conductor y el objeto están fuera de la curva, la distancia de visibilidad es mayor que la longitud de la curva, tal como se representa en la Figura 3.4.14. En términos generales, la longitud de la curva vertical se determina así, para la distancia de visibilidad de parada, tomado como: DV = DVP; H = 0.60 m; h = 0.15 m; TD = tan 1° = 0.00175; entonces

A

DVP DVP L

5.31202

+−= L

Para la distancia de visibilidad de adelantamiento de paso o de rebase, no es indispensable su cálculo, porque se pueden ver las luces del vehículo que viene en sentido contrario. 3.4.4.4 Controles de diseño de la curva vertical La longitud mínima de una curva vertical puede determinarse empleando los límites inferiores fijados por investigadores en forma empírica para pequeños valores de A y mediante la siguiente relación matemática:

KAL = , en donde: L : Longitud de la Curva Vertical, (m). K : Factor que establece, para una determinada velocidad, condiciones óptimas de visibilidad y drenaje en el sector de la curva, (m/%). A : Diferencia algebraica de pendientes en el PIV, (%).

Las Figuras 3.4.10 y 3.4.13 permiten la determinación de la longitud mínima, en función de la velocidad de diseño y la diferencia algebraica de pendientes correspondiente. Existen valores de límite inferior obtenidos en forma empírica, para cada velocidad de diseño, los cuales están representados en los gráficos mediante líneas verticales. Por razones de economía, comodidad y seguridad, se deben tener en cuenta dos condiciones especiales, para el diseño y cálculo de curvas verticales.

• Para una diferencia algebraica de pendientes ( A ) y una velocidad de diseño ( DV ) determinada, la curva vertical que empalma los alineamientos debe proporcionar, en la operación de los vehículos, una distancia de visibilidad no menor que la distancia de visibilidad de parada, para lo cual se determina un valor de K , como función de la velocidad de diseño. En los casos en que sea económicamente factible, se puede adoptar distancias de visibilidad mayores que la de parada, incluso hasta obtener distancias de visibilidad de adelantamiento, cuando la condición del diseño horizontal lo permita, para lo cual se puede incrementar el valor de K .

• El empleo de valores de K mayores a los establecidos para cada velocidad de diseño en los gráficos de las Figuras 3.4.9 y 3.4.11, tienen un límite superior; éste tiene que ver específicamente con la capacidad de drenaje de la vía. La situación más desfavorable en la provisión de un buen drenaje se presenta cuando se empalman dos tangentes de signo contrario; para lo cual la AASHTO considera que un valor de A igual a 0.6% en una longitud de curva igual a 30 metros, provee el adecuado drenaje en el sector más plano de las curvas.

506.0

30 ==K

50=K

La línea no continua localizada en los gráficos de las Figuras 3.4.10 y 3.4.13 para 50=K , permite al diseñador conocer la capacidad de drenaje del sector de acuerdo con el diseño vertical, el cual debe ser siempre mejorado al coordinarlo con el diseño horizontal y la sección transversal, especialmente para valores de K mayores a 50. De todas formas valores amplios de K se pueden utilizar en el diseño vertical de carreteras, siempre y cuando se conserve la capacidad de drenaje del sector. 3.4.4.5 Criterios generales para el alineamiento vertical Existen controles generales para el alineamiento vertical, que deben aplicarse en forma coordinada con los del alineamiento horizontal, como más adelante se detalla. Estos controles son: a. En lo posible, se deben buscar cambios graduales de la pendiente, de acuerdo con las características topográficas de la zona y el tipo de carretera; esta solución es preferible a la de una línea con numerosos quiebres y pendientes de corta longitud.



Figura 3.4.14 CURVA VERTICAL CÓNCAVA, CASO DV > L

b. Los perfiles de tipo tobogán, compuestos de subidas y bajadas pronunciadas deben evitarse, especialmente cuando el alineamiento horizontal es recto. Este tipo de perfil contribuye a crear accidentalidad, sobre todo cuando se realizan maniobras de adelantamiento, ya que el conductor que adelanta toma la decisión después de ver aparentemente libre la carretera más allá del tobogán, existiendo la posibilidad de que un vehículo que marche en sentido contrario quede oculto por la protuberancia y hondonada. Incluso, en toboganes de hondonadas poco profundas, esta forma de perfil es desconcertante, puesto que el conductor no puede estar seguro de si viene o no un vehículo en sentido contrario. c. En tramos largos de ascenso, es preferible proyectar las mayores pendientes iniciando el tramo y las más suaves cerca de la parte superior del ascenso, o dividir la pendiente sostenida larga en tramos de pendiente más suave, que puede ser sólo un poco más baja que la máxima permitida. Esto es particularmente aplicable para carreteras con velocidades de diseño bajas. d. En carreteras donde se presentan bifurcaciones, para el sector de la intersección se recomienda diseñar con pendiente longitudinal máxima del 4%, siendo deseable reducirla en beneficio de los vehículos que giran, ya que esto ayuda a disminuir la inseguridad del usuario.

e. Una curva vertical convexa de longitud pequeña, puede llegar a reducir la distancia de visibilidad de parada, transmitiendo al usuario de la carretera la sensación de incomodidad. En las Figura 3.4.15 (a) y (b) se muestra un ejemplo de mal y buen empleo de la longitud de la curva vertical convexa. f. El uso de curvas verticales cóncavas de longitud pequeña, transmite al usuario cierta sensación de incomodidad, pues éstas aparecen como quiebres y, especialmente en la noche, presentan inseguridad por la escasa visibilidad que permite la curvatura misma. Las Figuras 3.4.16 (a) y (b) muestran un ejemplo de mal y buen empleo de la longitud de la curva cóncava, para condiciones semejantes de planta y perfil. La Figura 3.4.17 muestra un ejemplo de mal y buen empleo de la longitud de la curva vertical cóncava, coincidente con un sector de curva horizontal. g. Un perfil longitudinal con dos curvas verticales de la misma dirección separadas por una tangente corta, generalmente debe evitarse, particularmente en curvas cóncavas, donde la visibilidad completa de ambas curvas no es placentera. Las Figuras 3.4.18 y 3.4.19 corresponden a ejemplos de mal y buen diseño vertical, en el cual, mediante el uso de longitudes mayores de curva vertical, la apariencia estética de la vía se mejora notablemente.



Figura 3.4.15 MAL Y BUEN DISEÑO DE UNA CURVA VERTICAL DE CARRETERA

Figura 3.4.16 MAL Y BUEN DISEÑO DE UNA CURVA VERTICAL DE CARRETERA



Figura 3.4.17 MAL Y BUEN DISEÑO VERTICAL DE UN SECTOR DE CARRETERA





3.5 SECCIÓN TRANSVERSAL 3.5.1 Generalidades 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, 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, rehabilitación, mantenimiento y en la seguridad de la circulación.

3.5.2 Elementos Los elementos que integran y definen la sección transversal son: ancho de zona o derecho de vía, corona, calzada, bermas, carriles, cunetas, taludes y elementos complementarios, tal como se ilustra en la Figura 3.5.1. 3.5.2.1 Ancho de zona o derecho de vía Es la faja de terreno destinada a la construcción, mantenimiento, futuras ampliaciones de la vía si la demanda de tránsito así lo exige, servicios de seguridad, servicios auxiliares y desarrollo paisajístico. Los anchos de zona mínimos serán los recomendados en la Tabla 3.5.1. Tabla 3.5.1 ANCHOS DE ZONA MÍNIMOS

Tipo de Carretera Ancho de zona mínimo (m) Carretera principal de dos calzadas > 30 Carretera principal de una calzada 24 – 30

Carretera secundaria 20 – 24 Carretera terciaria 15 – 20



Figura 3.5.1 SECCIÓN TRANSVERSAL TÍPICA

3.5.2.2 Corona La corona es la superficie de la carretera terminada que queda comprendida entre los bordes de las bermas de la carretera, o sea las aristas superiores de los taludes del terraplén y/o las interiores de las cunetas. En la sección transversal está representada por una línea. Los elementos que definen la corona son: rasante, pendiente transversal, calzada y bermas. a. Rasante La rasante es la línea que resulta de establecer las cotas del eje de referencia de la geometría de la carretera a lo lago de su desarrollo. En la sección transversal está representada por un punto que debe coincidir con la referencia para el giro de peralte. En el caso de carreteras con calzadas separadas con separador central de anchura igual o superior a 10 metros, se considerará la rasante por el borde interior de una o de las dos calzadas en el supuesto futuro de ampliar la vía por el separador central. En estas circunstancias se tendrá en cuenta la disposición de las pilas en los posibles pasos superiores para no perjudicar la futura ampliación. b. Pendiente Transversal Es la pendiente que se da a la corona y a la subrasante de plataforma normal a su eje. Según su relación con elementos del alineamiento horizontal se pueden presentar tres casos:

Bombeo. Sobreelevación o peralte. Transición del bombeo a la sobreelevación o peralte.

• Bombeo. - El bombeo o pendiente transversal normal es la pendiente que se da a la corona en las tangentes del alineamiento horizontal hacia uno u otro lado de la rasante para evitar la acumulación del agua sobre la carretera y reducir, de esta manera, el fenómeno de hidroplaneo. Un bombeo apropiado será aquel que permita un drenaje correcto de la corona con la mínima pendiente, a fin de que el conductor no tenga sensaciones de incomodidad e inseguridad. En función del tipo de superficie de rodamiento en la Tabla 3.5.2 se suministran valores guía para emplearse en el proyecto.

Tabla 3.5.2 BOMBEO DE LA CALZADA

Tipo de superficie de rodadura Bombeo (%)

Muy buena Superficie de concreto

hidráulico o asfáltico, colocada con entendedoras mecánicas.

2

Buena Superficie de mezcla asfáltica

colocada con terminadora. Carpeta de riegos.

2 – 3

Regular a Mala Superficie de tierra o grava. 2 – 4

En las bermas la pendiente transversal recomendada corresponde a la pendiente adoptada para la calzada más un 2%. En el evento de construirse la berma como continuación de la calzada se deberá mantener la pendiente adoptada para la media calzada.

• Peralte. - El peralte es la pendiente que se da a la

corona hacia el centro de la curva para contrarrestar parcialmente el efecto de la fuerza centrífuga de un vehículo en las curvas del alineamiento horizontal.

En el numeral 3.3.2 se suministró la expresión para calcular el peralte necesario para que no se deslice



un vehículo que circule por la curva a una velocidad dada; sin embargo, algunos problemas relacionados con la construcción, operación y conservación de la carretera, han mostrado la necesidad de fijar un peralte máximo. Se recomienda usar un peralte máximo absoluto del 8%.

• Transición del bombeo al peralte. - En el

alineamiento horizontal, al pasar de una sección en tangente a otra en curva, se requiere cambiar la pendiente de la corona, desde el bombeo hasta el peralte correspondiente a la curva; este cambio se hace gradualmente a lo largo de la longitud de la espiral de transición. En el numeral 3.3.5.2 se indicó que la longitud de la espiral debe ser tal, que permita hacer adecuadamente el cambio de pendientes transversales. Cuando la curva circular no tiene espirales de transición, la transición del peralte puede efectuarse sobre las tangentes contiguas a la curva, recomendándose para este caso, dar parte de la transición en las tangentes y parte sobre la curva circular. Empíricamente se ha determinado que las transiciones pueden introducirse dentro de la curva circular hasta en un cincuenta por ciento, siempre que por lo menos la tercera parte de la longitud de la curva quede con peralte completo.

La consideración anterior limita la longitud mínima de la tangente entre dos curvas circulares consecutivas de sentido contrario que no tengan espirales de transición; esa longitud debe ser igual a la semisuma de las longitudes de transición de las dos curvas. 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 a la sobreelevación, se tienen tres procedimientos. El primero consiste en girar la sección sobre el eje de la corona; el segundo en girar la sección sobre la orilla interior de la corona y el tercero en girar la sección sobre la orilla exterior de la corona. El primer procedimiento es el más conveniente, ya que requiere menor longitud de transición y los desniveles relativos de los bordes son uniformes; los otros dos métodos tienen desventajas y sólo se emplean en casos especiales. En carreteras conformadas por dos calzadas y separador central, el procedimiento para dar el peralte depende de los anchos de la corona y del separador; en general, pueden considerarse los siguientes procedimientos:

o La sección total de la carretera se peralta girando sobre el eje de simetría, girando también el separador central.

o El separador central se mantiene horizontal y cada calzada se gira sobre el borde contiguo al separador central.

o Las dos calzadas se giran independientemente, en torno al eje de cada una.

3.5.2.3 Calzada La calzada es la parte de la corona destinada a la circulación de vehículos y constituida por dos o más carriles, entendiéndose por carril a la faja de ancho suficiente para la circulación de una fila de vehículos. El ancho de la calzada es variable a lo largo de la carretera y depende de la localización de la sección en el alineamiento horizontal y excepcionalmente en el vertical. Normalmente el ancho de la calzada se refiere al ancho en tangente del alineamiento horizontal. En la Tabla 3.5.3 se suministran los anchos de calzada recomendados en función del tipo de carretera, del tipo de terreno y de la velocidad de diseño. a. Ancho de calzada en tangente. El ancho de la calzada en tangente se determinará con base en el nivel de servicio deseado al finalizar el período de diseño o en un determinado año de la vida de la carretera. En consecuencia, el ancho y número de carriles se determinarán mediante un análisis de capacidad y niveles de servicio. Los anchos de carril usados son: 2.50 m, 3.00 m, 3.30 m, 3.50 m y 3.65 m y normalmente se proyectan dos, cuatro o más carriles. En tangentes del alineamiento vertical con fuerte pendiente longitudinal, puede ser necesario ampliar la calzada mediante la adición de un carril para que por él transiten los vehículos lentos, mejorando así la capacidad y el nivel de servicio. El ancho y la longitud de ese carril se determina mediante un análisis de operación de los vehículos. b. Ancho de calzada en curvas del alineamiento horizontal. Cuando un vehículo circula por una curva del alineamiento horizontal, ocupa un mayor ancho que cuando circula sobre una tangente y el conductor experimenta cierta dificultad para mantener su vehículo en el centro del carril, por lo que se hace necesario proporcionar un ancho adicional a la calzada respecto al ancho en tangente.



Tabla 3.5.3 ANCHO RECOMENDADO PARA CALZADA

Velocidad de Diseño (Km/h) Tipo de Carretera Tipo de Terreno 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Plano - - - - - - 7.3 7.3 7.3 7.3

Ondulado - - - - - 7.3 7.3 7.3 7.3 7.3 Montañoso - - - - - 7.3 7.3 7.3 7.3 7.3


Escarpado - - - - - 7.3 7.3 7.3 7.3 - Plano - - - - 7.3 7.3 7.3 7.3 - -

Ondulado - - - 7.3 7.3 7.3 7.3 7.3 - - Montañoso - - - 7.3 7.3 7.3 7.3 - - -


Escarpado - - - 7.0 7.0 7.0 - - - - Plano - - 7.0 7.3 7.3 7.3 - - - -

Ondulado - 7.0 7.0 7.3 7.3 7.3 - - - - Montañoso - 6.6 7.0 7.0 7.0 - - - - -


Escarpado 6.0 6.0 6.6 7.0 - - - - - - Plano - 5.0 6.0 6.6 - - - - - -

Ondulado 5.0 5.0 6.0 6.6 - - - - - - Montañoso 5.0 5.0 6.0 - - - - - - -

Carretera terciaria

Escarpado 5.0 5.0 6.0 - - - - - - -

A esta ampliación se le llama sobreancho, el cual debe darse tanto a la calzada como a la corona. En el numeral 3.3.3 se ilustra el correspondiente procedimiento de cálculo. Para fines de proyecto no se consideran las ampliaciones que resultan menores de 20 cm.; si la ampliación resultase mayor deberá redondearse al decímetro próximo superior. El sobreancho de la calzada en las curvas, se da en el lado interior. Para pasar del ancho de calzada en tangente al ancho de calzada en curva, se aprovecha la longitud de transición requerida para desarrollar el peralte, de manera que la orilla interior de la calzada forme una curva suave sin quiebres bruscos a lo largo de ella. 3.5.2.4 Bermas Las bermas son las fajas contiguas a la calzada, comprendidas entre sus orillas y las líneas definidas por los hombros de la carretera. Tienen como ventajas principales las siguientes: • Dar seguridad al usuario de la carretera al

proporcionarle un ancho adicional fuera de la calzada, en el que puede eludir accidentes

potenciales o reducir su severidad, pudiendo también estacionarse en ellas en caso obligado. Por todo ello se hace obligatorio disponer la superficie de la berma al mismo nivel que la superficie de rodadura de la calzada.

• Proteger contra humedad y posibles erosiones a la calzada, así como dar confinamiento al pavimento.

• Mejorar la visibilidad en los tramos en curva, alojados en corte.

• Facilitar los trabajos de conservación. • Proporcionar mejor apariencia a la carretera. • Separar los obstáculos del borde de la calzada. El ancho de las bermas depende principalmente del volumen de tránsito y del nivel de servicio a que la carretera vaya a funcionar. La Tabla 3.5.4 presenta el ancho de berma recomendado en función del tipo de carretera, el tipo de terreno y la velocidad de diseño. En el caso de que la berma se pavimente, será necesario añadir lateralmente a la misma para su adecuado confinamiento, una banda de mínimo 0.5 metros de anchura sin pavimentar. A esta banda se le denomina sobreancho de compactación y puede permitir la localización de señalización y defensas.



Tabla 3.5.4 ANCHO RECOMENDADO PARA BERMAS

Velocidad de Diseño (Km/h) Tipo de Carretera Tipo de Terreno 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Plano - - - - - - 2.5/1.0 2.5/1.0 2.5/1.0 2.5/1.0

Ondulado - - - - - 2.0/1.0 2.0/1.0 2.5/1.0 2.5/1.0 2.5/1.0 Montañoso - - - - - 1.8/0.5 1.8/0.5 2.0/1.0 2.0/1.0 2.5/1.0

Carretera principal de dos calzadas1

Escarpado - - - - - 1.8/0.5 1.8/0.5 1.8/1.0 1.8/1.0 - Plano - - - - 1.8 2.0 2.0 2.5 - -

Ondulado - - - 1.8 1.8 2.0 2.0 2.5 - - Montañoso - - - 1.5 1.5 1.8 1.8 - - -


Escarpado - - - 1.5 1.5 1.8 1.8 - - - Plano - - 1.0 1.5 1.5 1.8 - - - -

Ondulado - 0.5 1.0 1.0 1.5 1.8 - - - - Montañoso - 0.5 0.5 1.0 1.0 - - - - -


Escarpado 0.5 0.5 0.5 1.0 - - - - - - Plano - 0.5 0.5 1.0 - - - - - -

Ondulado 0.5 0.5 0.5 1.0 - - - - - - Montañoso 0.5 0.5 0.5 - - - - - - -

Carretera terciaria2

Escarpado 0.5 0.5 0.5 - - - - - - - 1 Berma derecha / Berma izquierda 2 Indicativa para carreteras terciarias 3.5.2.5 Cunetas Son zanjas abiertas en el terreno, revestidas o no, que recogen y canalizan longitudinalmente las aguas superficiales y de infiltración. Sus dimensiones se deducen de cálculos hidráulicos, teniendo en cuenta la intensidad de lluvia prevista, naturaleza del terreno, pendiente de la cuneta, área drenada, etc. En tramos de baja pendiente longitudinal de la rasante y en situación de corte se dará pendiente longitudinal a la cuneta independiente de la rasante con el fin de reducir el costo de explanación. En general por razones de seguridad son deseables cunetas de sección trapecial con taludes suaves, fondos amplios y aristas redondeadas, lo que requiere bastante espacio junto a la plataforma (o corona), lo cual puede llegar a ser demasiado costoso. Por razones de orden constructivo, sin embargo, las cunetas en tierra tienen en la mayoría de los casos una sección triangular así sean preferibles desde el punto de vista hidráulico las de sección trapezoidal. 3.5.2.6 Taludes Los taludes son los planos laterales que limitan la explanación. Su inclinación se mide por la tangente del ángulo que forman tales planos en la vertical, en cada sección de la vía. Un talud se designa en tanto por uno, donde la unidad tiene sentido vertical; por ejemplo, un corte de ½ por uno es un talud de 0.50 m por m.

La selección de un talud es un proceso que contempla: • La pendiente del mismo en relación con la seguridad

de usuario y vehículo, ya se trate de corte o terraplén, para seleccionar taludes suaves;

• La estabilidad, que es función de la altura y de la naturaleza del suelo o roca, que conduce a la selección también de los taludes suaves, en los que la erosión producida por el agua es menor, se conservan mejor, arraiga más fácilmente en ellos el césped y las plantaciones y se adaptan mejor al empleo del equipo de conservación y al terreno natural, si éste es plano u ondulado. Naturalmente que el costo puede ser mayor que con otros taludes más inclinados y estables, como en el caso de los taludes en roca.

En los patrones o estándares de diseño para la selección de taludes en función del relieve y de la altura del corte o terraplén, generalmente se obtienen secciones transversales favorables, aún cuando se llega a mejores resultados con el estudio específico de cada caso. La Tabla 3.5.5 muestra los valores empleados en el diseño de taludes de acuerdo con el relieve, cuando la topografía limita el uso de pendientes más suaves, los cuales se incluyen de manera indicativa.



Tabla 3.5.5 VALORES INDICATIVOS PARA TALUDES

Talud horizontal a vertical por tipo de terreno Altura de taludes

corte o terraplén (m) Plano u

ondulado Montañoso Escarpado

0.00 a 1.20 6 a 1 4 a 1 4 a 1 1.20 a 3.00 4 a 1 3 a 1 2 a 1 3.00 a 4.50 3 a 1 2 ½ a 1 1 ¾ a 1 450 a 6.00 2 a 1 2 a 1 1 ½ a 1

> 6.00 2 a 1 1 ½ a 1 1 ½ a 1 En suelos erosionables se deben evitar taludes altos. Exige el diseño de taludes un estudio taxativo, que analice las condiciones específicas del lugar, incluidos muy especialmente las geológico-geotécnicas, facilidades de mantenimiento, perfilado y estética, para optar por la solución más conveniente, entre diversas alternativas. En principio los taludes que se emplean son: Terraplenes 1½ a 1 Cortes ½ a 1, pero los valores en cada caso deben ser el resultado del análisis exhaustivo del problema; o indicados, en especial para cortes, por el Instituto Nacional de Vías en el Manual de Estabilidad de Taludes. 3.5.2.7 Carriles especiales Constituyen ensanchamientos de la calzada, para fines específicos. Entre otros, se tienen: a. Carriles de cambio de velocidad Antes de entrar en una vía de giro o ramal, normalmente los vehículos tienen que frenar, así como acelerar al salir de aquélla, ya que su velocidad es inferior a la de la vía principal. Para que estos cambios

de velocidad no perturben el tránsito en tanto mayor grado cuanto más elevado sea el volumen, se habilitan carriles especiales, que permitan a los vehículos hacer sus cambios de velocidad fuera de la vía principal, que debe ser una vía dividida. Estos carriles son imprescindibles en carreteras principales de una o de dos calzadas; o en otras carreteras que tengan movimientos de giro superiores a 25 vehículos por hora. b. Carriles de desaceleración Tienen por objeto permitir que los vehículos que vayan a ingresar en la vía de giro o ramal puedan reducir su velocidad hasta alcanzar la de ésta. Su utilidad es tanto mayor cuanto mayor sea la diferencia con la vía principal. Si los vehículos deben detenerse, para efectuar su giro a la izquierda, por ejemplo, puede ser necesario prolongar el carril de desaceleración con una zona de espera. • Tipo paralelo. Es un carril más que se añade a la vía

principal, con una zona de transición (o cuña) de anchura variable en su extremidad. (Ver figura 3.5.2 y 3.5.4).

• Tipo directo. Está constituido por un carril recto (o curvo de gran radio), que forma en el borde de la calzada principal un ángulo muy pequeño (2° a 5°); y enlaza con la vía de giro o ramal. (Ver figura 3.5.3).

Los carriles de desaceleración de tipo directo se acomodan más a la trayectoria del vehículo, cuando éste sale por la derecha; cuando la salida es por la izquierda convienen más los paralelos, que se prolongan con frecuencia en carriles de espera. Es el caso de los que se disponen en la mediana cuando se admiten giros a la izquierda desde la vía principal.

Figura 3.5.2 CARRIL DE DESACELERACIÓN (TIPO PARALELO)

Figura 3.5.3 CARRIL DE DESACELERACIÓN (TIPO DIRECTO)



Figura 3.5.4 CARRIL DE ACELERACIÓN (TIPO PARALELO)

c. Carriles de aceleración Se diseña y construye un carril de aceleración para que los vehículos que salen de sus ramas de giro, y deseen incorporarse a la vía principal, puedan hacerlo con una velocidad similar a la de los vehículos que circulan por ésta, Los carriles de aceleración no siempre se justifican. No deben implantarse cuando la vía secundaria está controlada por señales de pare o por semáforos, pues resultan demasiado largos y antieconómicos e innecesarios. Los carriles de aceleración sólo pueden ser de tipo paralelos, ya que los directos plantean problemas de visibilidad hacia atrás. - Criterios para diseño. • Ancho. El ancho de un carril de cambio de velocidad

debe corresponder al del carril adyacente, pero no menor de 3.30 m, en carriles de tipo paralelo,

mientras no diverjan de la calzada principal; los de tipo directo se dimensionarán como una vía de giro o ramal, teniendo en cuenta la trayectoria del vehículo.

• Longitud. La longitud del carril de cambio de

velocidad (m) se define desde el punto en que el borde exterior de dicho carril está a 1.5 m del borde de la calzada normal, hasta el punto en que el borde interior del carril está a 1.0 m de dicho borde de calzada.

La Tabla 3.5.6, indica tanto las longitudes totales del carril de cambio de velocidad, como las longitudes de las transiciones (o cuñas), para pendientes de 2% o menores. Para carriles de desaceleración, la longitud debe reducirse al 80% o al 90% para pendientes del 3% al 4% y 5% al 6% respectivamente, y aumentarse al 120% y 130% si existen pendientes de las inclinaciones antes mencionadas.

Tabla 3.5.6 LONGITUDES RECOMENDABLES PARA CARRILES DE CAMBIO DE VELOCIDAD

Carriles de desaceleración Velocidad específica del ramal de giro (Km/h) PARE 25 30 40 50 60 80

Radio mínimo de la curva (m) - 15 25 45 75 120 250 Velocidad de diseño

de la carretera (Km/h) Longitud de la transición (m) Longitud total del carril de desaceleración, incluyendo la transición (m)

50 45 70 50 45 45 - - - 60 55 90 70 70 55 55 - - 70 60 105 90 90 75 60 60 - 80 65 120 105 105 90 75 65 -

100 75 140 125 125 110 95 80 75 120 90 160 125 145 130 130 110 90

Carriles de aceleración I. Vías con gran intensidad de tránsito Velocidad de diseño

de la carretera (Km/h) Longitud de la transición (m) Longitud total del carril de aceleración, incluyendo la transición (m)

50 45 90 70 55 45 - - - 60 55 140 120 105 90 55 - - 70 60 185 165 150 135 100 60 - 80 65 235 215 200 185 150 105 -

100 75 340 320 305 290 255 210 105 120 90 435 425 410 390 360 300 210

II. Otras vías 50 45 55 45 45 45 - - - 60 55 90 75 65 55 55 - - 70 60 125 110 90 75 60 60 - 80 65 165 150 130 110 85 65 -

100 75 255 235 220 200 170 120 75 120 90 340 320 300 275 250 195 100



• Carriles de desaceleración para almacenamiento y espera de vehículos. Este caso se presenta en los separadores centrales de medianas, cuando se admiten giros a la izquierda desde la vía principal. La Tabla 3.5.7 indica las longitudes adicionales para almacenamiento y espera de vehículos, en función de los TPD de los movimientos de giro, en el caso de intersecciones sin semáforo. Si se trata de intersecciones con semáforo, la longitud necesaria para el almacenamiento se determina de acuerdo con el número de vehículos que hacen el movimiento durante el ciclo, estimando una longitud media de 5 m por vehículo si sólo hay tránsito liviano; y de 7.5 m si hay vehículos pesados.

Tabla 3.5.7 LONGITUD DE CARRILES DE ALMACENAMIENTO

Vehículos / hora que giran 30 60 100 200 300

Longitud (m) 8 15 36 60 75

3.5.2.8 Separadores Los separadores son por lo general zonas verdes o zonas duras colocadas paralelamente al eje de la carretera, para separar direcciones opuestas de tránsito (separador central o mediana) o para separar calzadas destinadas al mismo sentido del tránsito (calzadas laterales). El separador está comprendido entre las bermas interiores de ambas calzadas. Aparte de su objeto principal -independizar la circulación de las calzadas-, el separador central puede contribuir a disminuir cualquier tipo de interferencia de circulaciones, como el deslumbramiento nocturno. Cuando éstos son muy anchos pueden resultar demasiado costosos, pero convenientes para ampliación por aumento del número de carriles de las calzadas o por razones estéticas y de circulación, con empleo de árboles. En terreno plano el separador central suele ser constante en su anchura, manteniéndose paralelas las dos calzadas; pero en terreno montañoso, si se independizan las calzadas, la anchura del separador central será variable. Si la distancia entre los bordes de las calzadas oscila de 4 a 10 m, puede ser necesario instalar barreras de seguridad, si el volumen de tránsito así lo demanda. Si la distancia entre los bordes es aún menor, puede ser necesario pavimentar toda la zona entre ambas, prolongando las bermas interiores y colocando una barrera en el centro.

Debe darse al separador el cuidado requerido; y en cualquiera de los casos descritos, se debe estudiar e implantar un apropiado sistema de desagüe superficial. Los separadores laterales, son en general, de ancho menor que el separador central o mediana, a menos que sobre ellos se instalen postes de alumbrado, en cuyo caso su anchura es de 4.00 m. 3.5.2.9 Andenes Son de uso muy restringido en áreas rurales, dado su escaso número de peatones. Su anchura depende del espacio disponible y del volumen de tránsito de vehículos y peatones. El módulo de anchura correspondiente a una persona es de 0.75 m; y para que se crucen las personas el ancho total es de 1.50 m; y su elevación respecto de la corona adyacente va de 10 a 25 cm. 3.6 COORDINACIÓN DEL TRAZADO EN PLANTA CON EL PERFIL LONGITUDINAL 3.6.1 Generalidades La línea de referencia, la mayoría de las veces, línea central, de un proyecto vial cuya geometría define las características de la vía por construir, corresponde a una línea en el espacio conformada por elementos curvos y rectos de condiciones concordantes con unos propósitos de operación vehicular previamente establecidos Para facilitar su estudio, tradicionalmente el análisis de la línea en el espacio se ha llevado a cabo en dos etapas diferentes, definiendo primero sus características planimétricas y luego sus características altimétricas, conocidas como alineamientos en planta y en perfil. Esta metodología ha propiciado la definición de alineamientos viales poco confiables para la operación vehicular bajo la coincidencia de ciertos factores que separadamente mirados parece que no ofrecen ningún problema, pero ya en conjunto pueden constituirse en puntos peligrosos para los usuarios. Afortunadamente las nuevas ayudas de diseño facilitan el examen detallado del proyecto hasta el grado de simular una operación vehicular que permita la corrección de las anomalías que por esta inconsistencia entre alineamientos en planta y en perfil, puedan llegar a presentarse. La definición de objetivos claros perseguidos con esta coordinación de alineamientos indudablemente



permitirá la formulación de recomendaciones precisas para lograrlos en el diseño definitivo. Este diseño definitivo debe asegurar una vista satisfactoria de la carretera al usuario, además de las mejores condiciones de visibilidad. Bajo este concepto, la perspectiva de la carretera en cada punto de su recorrido, debe permitir al usuario: • Distinguir el pavimento y los obstáculos eventuales a

una distancia conveniente para actuar con la debida oportunidad.

• Distinguir claramente las disposiciones de los puntos particulares como intersecciones, cruces, incorporaciones, etc.

• Prever de lejos la evolución del trazado, sin ser engañado por ilusiones ópticas ni incomodado por quiebres de la geometría o discontinuidades del trazado en perspectiva.

3.6.2 La visión del movimiento Además de las condiciones dinámicas, relativas al vehículo, al estudiar la coordinación se toman en cuenta los límites sicológicos de la visión del conductor, que son las variaciones del campo de visión periférica y las variaciones de la distancia de acomodación del ojo, según la velocidad efectiva. 3.6.2.1 Variaciones del campo de visión periférica A medida que la velocidad aumenta, el conductor concentra su atención sobre la carretera y su mirada es cada vez más lejana. El aumento de velocidad se manifiesta por un estrechamiento de la visión periférica, su disminución se puede apreciar en la Figura 3.6.1, en la que se muestra que el campo de visión del conductor, que es de 100 grados a 40 kilómetros por hora, se reduce a 40 grados a 95 kilómetros por hora. Esta disminución de la visión periférica tiene consecuencias múltiples, a saber: a. Crea un efecto de túnel que puede provocar una hipnosis verdadera para el conductor cuando hay alineamientos largos, lo que se puede contrarrestar variando el aspecto del trazado, con la adopción de curvas de gran radio. b. La atención del conductor se concentra sobre los pavimentos, concentración que es tanto mayor cuanto el pavimento sea más ancho. En una carretera con dos carriles de circulación para ambos sentidos, el campo de visión del conductor cuando lleva su vehículo a 40 kilómetros por hora incluye más o menos 8% de carretera, 10% de cielo y 82% de paisaje circunvecino,

a la misma velocidad, pero sobre una autopista de dos calzadas con tres carriles en cada una de ellas, su campo de visión toma más o menos el 20% de carretera, 40% de cielo y 40% de paisaje y a 95 kilómetros por hora, 28% de carretera, 55% de cielo y 17% de paisaje. El aspecto de la carretera, considerada como cinta en el espacio, toma cada vez más importancia en relación con el acondicionamiento de sus inmediaciones, porque si hay disminución de la percepción, el conductor subestima la velocidad. Este hecho es tanto más grave cuanto más difícil sea para un automovilista apreciar el sentido del movimiento y la velocidad de los vehículos que circulan paralelamente a su trayectoria. Figura 3.6.1 VARIACIÓN DEL CAMPO DE VISIÓN PERIFÉRICA EN FUNCIÓN DE LA VELOCIDAD

3.6.2.2 Variaciones de la distancia de acomodación del ojo, según la velocidad efectiva. (Ver Figura 3.6.2) El punto de acomodación del ojo del conductor está situado a 180 metros a 40 kilómetros por hora, a 420 metros a 80, a 575 metros a 100 y a 725 metros a 120, es decir que se aleja con la velocidad. En consecuencia, todas las informaciones que se dan al usuario deben estar tomadas en el eje de visión y a distancia mayor cuando la velocidad se incremente. Es necesario entonces que los ojos del conductor descubran la carretera mediante un proceso normal, con el fin de explorarla sistemáticamente, en forma tal que tenga noción clara de los puntos críticos donde pueda haber peligro.



Figura 3.6.2 DISTANCIA DE ACOMODACIÓN EN FUNCIÓN DE LA VELOCIDAD

3.6.2.3 Criterios elementales de coordinación planta - perfil Si se superponen las curvas horizontales y verticales, en general, para asegurar un efecto satisfactorio se recomienda: a. Cuando una curva en planta es asociada con una curva en perfil, los empalmes progresivos de tipo espiral, se ubican antes y después de la parábola, para evitar alteración de curvatura en perspectiva. Se asegura así que la rotación de la tangente al trazado en planta del tramo visible antes de un punto alto, alcance por lo menos 3 grados. b. La superposición de las curvas horizontales de gran curvatura y de las curvas verticales cóncavas puede mejorar la estabilidad de los vehículos por aumento de la masa de los mismos. 3.6.2.4 Pérdida de trazado La noción de pérdida de trazado frecuentemente es confusa. Cualquiera que sea la posición del automovilista, la visibilidad siempre es limitada por un obstáculo que oculta la carretera en sentido longitudinal, ángulo convexo del perfil longitudinal o por un obstáculo que oculta la carretera en el sentido transversal, el talud de un corte, el terraplén de acceso a un paso superior, el relieve natural, etc. En realidad puede haber pérdida de trazado en todos los puntos de la carretera de aquí la necesidad de precisar la noción de pérdida de trazado. La pérdida de trazado constituye una discontinuidad de la zona vista por el automovilista. Las discontinuidades del trazado en perspectiva, con reaparición de la carretera, por ejemplo detrás de un

punto alto, no se pueden evitar totalmente. Sin embargo se tendrá visible, sin interrupción, una longitud de carretera por lo menos igual a los valores presentados en la Tabla 3.6.1, que corresponden a las distancias de acomodación del ojo del usuario, para la velocidad dada. Si esta condición no puede satisfacerse, se debe evitar en lo posible la reaparición de la carretera a una distancia inferior a la longitud especificada, utilizando ciertos acondicionamientos como vegetación, taludes, pantallas, etc. El trazado en planta y el trazado en perfil deben tener características homogéneas en cuanto a órdenes de magnitud, evitando que el trazado en planta sea más generoso que el trazado en perfil. Por lo tanto, el trazado en planta debe adaptarse al terreno, manejando con acierto las limitaciones de visibilidad en planta. Las pérdidas de trazado son indicio, en muchos casos, de mala coordinación. Véase Figura 3.6.3. Tabla 3.6.1 VISIBILIDAD DE LA CARRETERA EN FUNCIÓN DE LA VELOCIDAD

Velocidad (Km/h) 30 40 50 60 70

Longitud (m) 150 200 250 300 350

80 90 100 110 120

400 500 600 700 800

Figura 3.6.3 PÉRDIDA DE TRAZADO

3.6.3 La perspectiva vial Es difícil imaginarse en el espacio lo que restituye la superposición de planta y perfil longitudinal. Tiene entonces el análisis de la perspectiva un doble interés, a saber:



• Es un medio práctico de verificación ya que permite descubrir defectos de coordinación de movimientos, y

• Es un medio de razonamiento ya que permite un análisis de los problemas en el espacio.

3.6.3.1 Principios generales a. El punto de vista Para una determinada posición del ojo del automovilista, en la cual se quiere dibujar una perspectiva, el punto 0, llamado punto de vista, está localizado a dos metros del lado derecho del carril sobre el cual está circulando y a 1.15 metros sobre el pavimento. (Ver Figura 3.6.4) Figura 3.6.4 PUNTO DE VISTA DEL CONDUCTOR

b. Ejes de referencia El eje OX, horizontal, tangente en O a la proyección de la trayectoria del automovilista sobre un plano horizontal (Trazado en Planta) El eje OY, horizontal, perpendicular a OX, y El eje OZ, eje vertical, perpendicular a OX y a YO.

Cada punto en el espacio puede definirse por sus coordenadas X, Y y Z en el sistema de ejes rectangulares OX, OY y OZ. c. El plano de proyección Sea P el plano perpendicular a OX que pasa por el punto O’, en forma tal que OO’ sea igual a 100 metros. El plano P, llamado plano de proyección, es paralelo a OY y a OZ y los puntos de las líneas características del diseño como lados del pavimento, de las bermas, de cunetas, altura de taludes, pueden ser proyectadas al plano P. (Ver Figura 3.6.5). Figura 3.6.5 PROYECCIÓN CÓNICA

d. Ejes de perspectiva Sean, O’ y, la intersección del plano P con el plano horizontal OX - OY y O’ z, la intersección del plano P con el plano vertical OX - OZ. Los ejes O’ y, O’ z, llamados ejes de perspectiva, son perpendiculares. La proyección “ a “ de un punto A del espacio es el punto donde el radio visual OA intersecta el plano P (Proyección Cónica). Un punto del plano P puede ser definido por sus coordenadas y, z en el sistema de ejes rectangulares O’ y, O’ z. e. Relaciones entre las coordenadas en el espacio y las coordenadas en Perspectiva Sean: M : Proyección de A en el plano OX - OY N : Proyección de M sobre OX - OZ



m : Proyección de A sobre O’y p : Proyección de A sobre O’z Se tiene entonces que: NP = MA = ZA; MN = YA; ON = XA O’ m = y a; O’ p = z a (Figura 3.6.5) y que los triángulos OO’p y ONM son semejantes, en consecuencia: Como se puede observar, el principio de construcción de las perspectivas no es difícil. Para dibujar la perspectiva de una línea característica del diseño, un borde de pavimento, por ejemplo, es suficiente: Seleccionar cuidadosamente algunos puntos A, B, C, etc. sobre esa línea. - Calcular o determinar gráficamente las coordenadas X Y Z de estos puntos - Calcular las coordenadas x y z de los puntos proyectados. - Dibujar desde los ejes O’y y O’z los puntos a, b, c etc, a la escala requerida, generalmente, 1 en 100 a 1 en 200. La perspectiva de la línea se obtiene uniendo estos puntos. 3.6.3.2 Alineamientos simple y complejo El automovilista que se desplaza por una carretera graba las perspectivas sucesivas de un panorama móvil que cambia. A cada posición corresponde la percepción fugaz de una fracción, siempre renovada del trazado, la cual se caracteriza por: • Su longitud, que varía según la existencia y la

posición de los obstáculos que reducen la visibilidad. • La sencillez o la complejidad de los elementos

geométricos del proyecto en planta y perfil longitudinal. La planta puede estar constituida por una recta, arco de círculo o arco de espiral y el perfil longitudinal por una recta o por un arco de parábola.

El automovilista tiene una percepción global del alineamiento, elementos de planta y perfil, que se suceden superponiéndose, parcial o totalmente, en el espacio. a. Alineamiento simple Desde este punto de vista, la fracción de trazado visible puede ser:

• En alineamiento recto, el perfil longitudinal, incluidos gradiente y parábola.

• En pendiente constante, el alineamiento horizontal, incluidas rectas y curvas.

Las curvas en planta y las curvas en perfil longitudinal no aparecen simultáneamente en el campo de visión del usuario: el eje de la carretera en el espacio es plano. En realidad, un área de círculo con pendiente constante no es una curva plana sino una curva helicoidal. En la mayoría de los casos, el ángulo de las tangentes a la curva es suave y esta puede ser asimilada a una curva plana. En conclusión: • La continuidad del aspecto vertical, continuidad en el

perfil longitudinal, no es alterada en planta en el alineamiento recto.

• La continuidad en el aspecto horizontal, continuidad del trazado en planta, no es alterada por un perfil longitudinal con pendiente constante.

En este caso, la continuidad del aspecto en el espacio no depende de la coordinación planta - perfil. Supuestas las anteriores hipótesis, la continuidad está condicionada por el dimensionamiento de las curvas en el perfil longitudinal o de los empalmes con curvatura progresiva en planta. b. Alineamiento complejo El alineamiento visible puede incluir curvas horizontales y curvas en el perfil longitudinal. El eje de la carretera en el espacio es una curva alabeada, enrollamiento de un arco alrededor de la superficie de un cilindro, por ejemplo, que puede incluir puntos de inflexión. En conclusión: • La continuidad de los aspectos horizontal y vertical

conduce a la continuidad en el aspecto espacio, supuesto el que los elementos geométricos horizontales y verticales sean cuidadosamente coordinados.

• Un trazado complejo puede ser considerado como la superposición, parcial o total, de un conjunto de trazados sencillos, por lo que el estudio de las perspectivas del trazado sencillo es indispensable para la comprensión de los trazados complejos.



3.6.3.3 Perspectivas de alineamientos sencillos Se adoptarán las siguientes convenciones: a. En perfil longitudinal, el valor de una pendiente en subida estará afectado por el signo + y el de la pendiente en bajada por el signo -. b. En perspectiva, la concavidad aparente de una curva en planta o en perfil longitudinal será negativa si se dirige a la izquierda y positiva si se dirige a la derecha. Se presentan algunos ejemplos: Primer Caso Se trata de un trazado en planta con alineamiento recto y una pendiente longitudinal también en recta. (Véanse Figuras 3.6.6, 3.6.7 y 3.6.8). a. Análisis estático. La perspectiva de cada borde del pavimento es una línea recta, que corresponde a la intersección del plano de proyección y el plano definido por el ojo del conductor y el borde considerado. El ángulo, con relación a la horizontal, sobre el cual aparece el borde de la calzada en perspectiva, es independiente del valor de la pendiente en el perfil longitudinal. 1.00 = Altura del ojo sobre el pavimento, (m) d = Distancia transversal entre la trayectoria del ojo y el borde del pavimento considerado . O’K = 100 p, p = pendiente en el perfil. b. Análisis dinámico. El ojo del automovilista no está en una posición estática. La perspectiva dibujada para un punto de vista dado no tiene gran significación. Sin embargo, las propiedades de la perspectiva permiten captar los fenómenos ópticos a los cuales está subordinado el automovilista, cuando circula en la carretera a una velocidad V. Supóngase que se han dibujado perspectivas de una serie de puntos sucesivos y superpongámoslos, suponiendo los ejes O’y y O’z. Inmovilizamos el ojo y la carretera se mueve bajo las llantas del vehículo, el fenómeno óptico no se altera. -O’K = 100 p, por lo que el punto K no depende de la posición del automovilista.

-alfa = 1/d, el ángulo alfa es constante si d es constante. Todas las perspectivas de cada lado de la calzada pasarán por un mismo punto K y estarán inclinadas el mismo ángulo alfa respecto de la horizontal, por lo que las perspectivas son idénticas. Para el conductor la perspectiva del pavimento es inmóvil. Esto explica por qué cuando un automovilista circula por una carretera en un tramo recto y con una pendiente constante, tiene la impresión que no avanza e incremente su velocidad, circunstancia que entraña peligro. Segundo Caso Se trata de un trazado en planta en alineamiento recto y un perfil longitudinal en el cual hay cambio de pendiente. (Ver Figura 3.6.9). a. Análisis estático Perspectiva de A’S’ Alfa es independiente de p. Tangente alfa = 1/d La prolongación de a’ S’ pasa por el punto K del eje O’z, de manera que: O’K = 100 P1 Perspectiva de S’C’ La perspectiva del lado de la calzada S’C’ situado más allá del punto de cambio de pendiente, es una recta. El ángulo beta respecto a la horizontal, sobre el cual aparece en perspectiva el lado de la calzada, está dado por: 1.00 = Altura del ojo sobre el pavimento, (m) D = Distancia entre el automovilista y el cambio de pendiente, (m) P2 - P1= Diferencia algebraica de las pendientes d = Distancia transversal de los ojos del conductor al borde de la calzada considerado (m) El ángulo beta no es constante. Para una diferencia dada de pendiente beta = gama - alfa. Beta es tanto mayor cuanto D sea mayor y para una distancia dada D, D constante, el quiebre en perspectiva será tanto mayor cuanto mayor sea la diferencia algebraica de pendientes. Las perspectivas de los bordes del pavimento convergen hacia un punto K’ del eje O’z, de tal forma que: O’K’ = 100 P2 (Ver Figura 3.6.9)



b. Análisis dinámico Como se ha hecho anteriormente, se superponen las perspectivas dibujadas para una serie de puntos de vista, aproximándose al punto de cambio de pendiente, haciendo corresponder los ejes de referencia O’y y O’z. Entonces se tendrá: Alfa es constante y K fijo y las perspectivas del borde del pavimento A’S’ están en la misma recta KK´. Beta disminuye, K’ es fijo y las perspectivas del borde del pavimento, b’c’ giran sobre el punto K’. Cuando el conductor pasa por el punto S, está dentro del caso anterior: las perspectivas de BC se confunden: Los conductores conocen este fenómeno: desde una distancia larga, el valor de la pendiente más allá del cambio de pendiente , siempre aparece como excesivo. El efecto de muro disminuye a medida que la distancia D disminuye. Se puede entonces deducir que un cambio de pendiente en el perfil longitudinal conduce a un quiebre del borde del pavimento en perspectiva. La consecuencia dinámica es una distorsión de la imagen, tanto más desagradable cuanto mayor sea la velocidad. La curva de empalme mejora el efecto en perspectiva, que es satisfactorio si la curva cóncava tiene una longitud de 300 metros para vías de calzadas separadas y de 200 metros para vías de dos carriles de circulación para ambos sentidos. Figura 3.6.6 PERSPECTIVAS DE ALINEAMIENTOS SENCILLOS – PRIMER CASO

Figura 3.6.7 PERSPECTIVAS DE ALINEAMIENTOS SENCILLOS – PRIMER CASO

Figura 3.6.8 PERSPECTIVAS DE ALINEAMIENTOS SENCILLOS – PRIMER CASO

Figura 3.6.9 PERSPECTIVAS CON CAMBIO DE PENDIENTE LONGITUDINAL –SEGUNDO CASO



3.6.3.4 Conclusiones El uso de ordenadores permite, mediante programas adecuados, estudiar en las tres dimensiones los problemas de coordinación, ya que pueden simular una operación vehicular. Sin embargo, al menos algunos de los conceptos fundamentales de perspectiva vial, desarrollados por la misión Ingeroute, asesora del Ministerio de Obras Públicas y Transporte, deben ser conocidos por Consultores e Ingenieros Proyectistas para tratar de mejorar la calidad de los proyectos viales. 3.6.4 Composición y diseño de los alineamientos horizontal y vertical 3.6.4.1 Criterios de diseño general Los elementos geométricos que componen los alineamientos horizontal y vertical están mutuamente relacionados. Una buena coordinación de ellos dará como resultado un diseño ajustado y armonioso, de tal forma que la carretera sea económica, agradable y segura para todos los usuarios. Una coordinación apropiada de estos elementos solo se obtiene mediante un estudio cuidadoso de ingeniería vial, para lo cual se recomiendan los siguientes criterios básicos:

• La curvatura horizontal y la pendiente longitudinal del proyecto deben mantener un balance apropiado, sin sacrificar las condiciones de una en busca de mejores características de la otra, para lograr un diseño equilibrado, que es aquel en el cual ambos alineamientos están estrechamente vinculados, ofreciendo el máximo de seguridad y capacidad, además de una operación fácil, cómoda, uniforme y segura.

• De una curva vertical que coincida con una curva horizontal generalmente resulta una carretera agradable, siempre y cuando la curva horizontal no sea de radio mínimo o próximo al mínimo, coincidiendo con una curva vertical de longitud mínima, pues esta circunstancia presenta inconvenientes, especialmente cuando se transita en las horas de la noche. En efecto, las luces de los vehículos se pierden en el espacio, generando pésimas condiciones ópticas para los conductores.

La Figura 3.6.10 muestra casos de coincidencia de curvas horizontales con verticales. En este ejemplo, la curva horizontal debe ser mayor o por lo menos igual a la curva vertical. Además, las condiciones de drenaje, ópticas y dinámicas de conducción son muy favorables. No obstante, esta situación se considera crítica cuando las curvaturas horizontal y vertical son mínimas para la velocidad especificada en el sector.

Figura 3.6.10 COORDINACIÓN SATISFACTORIA DE ALINEAMIENTOS CON CURVAS HORIZONTALES Y VERTICALES

DISEÑO GEOMÉTRICO HORIZONTAL

DISEÑO GEOMÉTRICO VERTICAL

Los vértices de los alineamientos horizontal y vertical coinciden Coordinación satisfactoria Coordinación ideal entre los alineamientos horizontal y vertical, creando un efecto de curvas en S, en la cual las condiciones dinámicas de conducción, ópticas y de drenaje presentan enormes ventajas. El ejemplo muestra excelentes condiciones, en las cuales la rampa de peraltes se levanta en los sitios de menor dificultad vertical; además, el drenaje de la vía es adecuado. Todo ello siempre y cuando se tengan en cuenta las pérdidas de energía.



El punto donde se inicia una curva horizontal no debe coincidir o estar demasiado cerca de la parte más baja o más alta de la curva vertical cóncava o convexa, respectivamente. Esta condición es peligrosa, especialmente para valores mínimos de curvatura horizontal y vertical, puesto que el conductor tendrá dificultad para apreciar el cambio del alineamiento horizontal, especialmente de noche, debido a las deficientes condiciones ópticas. El peligro desaparece si la curva horizontal contiene totalmente a la vertical. La Figura 3.6.11 muestra este tipo de coordinación para el caso de una curva vertical cóncava. En este caso, las deficiencias de tipo óptico se manifiestan mediante el efecto separador, producido por la mala coordinación, como se aprecia en la perspectiva inferior. La Figura 3.6.12 muestra un ejemplo de coordinación deficiente, en el cual el punto donde se inicia la curva horizontal coincide con el sector central de la curva vertical convexa. Las condiciones ópticas en este tipo

de coordinación son muy deficientes, especialmente cuando la curvatura horizontal y vertical son mínimas. Las Figuras 3.6.13 y 3.6.14 muestran ejemplos de coordinación satisfactoria en los cuales la longitud de la curva vertical y el radio de la curva horizontal, son mayores que los valores mínimos adoptados para el tramo. La Figura 3.6.15 muestra un ejemplo de pobre coordinación de los alineamientos horizontal y vertical, en el cual las características dinámicas de conducción, drenaje y ópticas, no son las más adecuadas, dando al conductor cierta sensación de inseguridad. A continuación se analiza, en forma breve, cada una de las condiciones de operación que deben obtenerse del diseño geométrico para el caso de este ejemplo particular, cuya coordinación es deficiente:

Figura 3.6.11 MALA COORDINACIÓN DE ALINEAMIENTOS

Efecto separador producto de una mala coordinación Cuando al comienzo de una curva horizontal se diseña una curva vertical cóncava como se muestra en la figura, ocurre un efecto separador. La diferencia es mayor si a la curva vertical cóncava le antecede una curva vertical convexa, siendo especialmente peligroso en la noche.



Figura 3.6.12 COORDINACIÓN DEFICIENTE DE ALINEAMIENTOS

En los casos a y b, en los cuales la curva horizontal se inicia en el sector de la curva vertical convexa, se presenta un efecto óptico separador.

Figura 3.6.13 COORDINACIÓN SATISFACTORIA DE ALINEAMIENTOS



Las curvas horizontal y vertical cóncava coinciden Esta coordinación tiene especiales ventajas, que transmiten comodidad y seguridad al usuario.

Figura 3.6.14 COORDINACIÓN SATISFACTORIA DE ALINEAMIENTOS



Las curvas horizontal y vertical convexa coinciden Esta coordinación tiene especiales ventajas, que transmiten comodidad y seguridad al usuario.



Figura 3.6.15 DEFICIENTE COORDINACIÓN DE ALINEAMIENTOS



El alineamiento vertical se desplaza media fase con respecto al horizontal. Coordinación muy pobre de los alineamientos horizontal y vertical, las rampas de peralte se levantan en las pendientes verticales, con lo cual se incrementa la pendiente longitudinal absoluta del sector. En cuanto a las condiciones de drenaje, resultan igualmente pobres.

a. Condiciones dinámicas de conducción. En este caso, un vehículo que transite por el sector, estará sometido a continuas variaciones de la fuerza centrífuga, ya que cuando deja de actuar en el sentido horizontal, comienza la del sentido vertical. b. Condiciones de drenaje. Existen algunos sectores donde el drenaje es muy eficiente, pero en otros, como en los puntos de inflexión del alineamiento horizontal, resulta deficiente. c. Condiciones ópticas . Se presentan algunos cambios de curvatura horizontal que, por la condición vertical, distorsionan la visibilidad hacia adelante, produciendo el efecto separador, hecho que puede dar origen a operaciones erráticas por parte de los conductores. La Figura 3.6.16 muestra un ejemplo, en el cual los vértices coinciden en forma salteada. Con este tipo de combinación de los alineamientos horizontal y vertical se obtienen excelentes condiciones dinámicas de conducción, drenaje y ópticas en los sectores de curva vertical convexa, pero muy deficientes condiciones, especialmente de drenaje de la calzada, en el sector de

la curva cóncava, cuyo mejoramiento debe estudiarse para cada caso particular. La Figura 3.6.17 muestra el ejemplo de una pobre combinación de los alineamientos horizontal y vertical. La combinación es deficiente porque la entretangencia es demasiado corta y el cambio de dirección horizontal ocurre en la parte superior de la curva convexa, dando lugar a condiciones de drenaje poco satisfactorias. d. Intersección de dos carreteras En los sectores donde se intersectan dos carreteras, las curvas verticales y horizontales deben ser tan amplias como sea posible, tratando que la distancia de visibilidad, a lo largo de ambas vías, sea equivalente por lo menos a la distancia de adelantamiento, pues de esta manera se obtienen características amplias de seguridad. En adición a las consideraciones anteriores, la solución del drenaje en el sector más plano de las curvas cóncavas y convexas de los tipos números 3 y 1, respectivamente, de la Figura 3.4.6, exige un cuidadoso diseño de la rasante, mediante una coordinación de los alineamientos horizontal y vertical, además de la sección transversal, con el fin de conservar pendientes no inferiores al 0.5 %.



Figura 3.6.16 EXCELENTES CONDICIONES DINÁMICAS DE CONDUCCIÓN



Los vértices coinciden en forma salteada. Coordinación de elementos en la cual se pueden considerar dos tipos de diseño: 1) En el caso que no exista entretangencia en el sector de la curva horizontal, en el sector del punto de inflexión se presentarán

pésimas condiciones de drenaje. 2) En el caso que exista entretangencia en el sector de la curva vertical cóncava, la capacidad de drenaje en el sector estará

dada por la inclinación de la sección transversal del sector recto. La capacidad de drenaje en el primer caso se puede mejorar mediante el empleo de una rampa de peraltes en forma de filo.

Figura 3.6.17 COORDINACIÓN DEFICIENTE DE ALINEAMIENTOS



Tangente entre dos curvas horizontales de diferente sentido. Coordinación deficiente por dos razones: 1) La tangente entre las curvas es demasiado corta. 2) La cima de la curva convexa en el alineamiento vertical coincide con el cambio de sentido de la curvatura horizontal.



3.6.5 Modelo de simulación operacional (perfil de velocidad) Todos los parámetros geométricos presentados guardan estrecha relación con las velocidades de diseño correspondientes, consideradas dentro de una gama de 30 a 120 kilómetros por hora. No obstante, al seleccionar un valor de la velocidad de diseño para iniciar la preparación de un proyecto vial, se debe reconocer que este valor solo sirve de guía para buscar y obtener determinados resultados constitutivos de un diseño geométrico, pero que no es suficiente garantía para el logro de un diseño armónico entre planta y perfil y que ofrezca una operación vehicular segura. Se hace entonces necesario analizar la propuesta geométrica encontrada para medir su funcionalidad y comprobar así las intenciones iniciales con los logros alcanzados. Entra entonces en juego un concepto sobre la real velocidad a la cual podría operar un usuario de la vía, de acuerdo a los alineamientos ofrecidos. Algo semejante sucede en los aspectos de capacidad vial. Cuando se inicia la preparación del proyecto se sabe que capacidad se debe instalar para cumplir con ciertos propósitos. Cuando se termina el diseño geométrico se hace necesario evaluar su capacidad para comprobar el cumplimiento de los propósitos buscados. De no lograrse estos propósitos, será necesario revisar el diseño para evaluar aquellos elementos que castigan la capacidad, hasta lograr la perseguida. Con el modelo de simulación operacional o perfil de velocidad se persigue establecer un sistema de medición de la funcionalidad de los alineamientos propuestos en la solución, para detectar no solamente los puntos o sectores en donde se presenten inconsistencias, sino las causas que las producen, con el único propósito de corregirlas y lograr así una solución más segura para la operación vehicular. Es indudable que las premisas y condiciones sobre las cuales se ha montado este rudimentario modelo de operación son todavía bastante aproximadas y que con el correr del tiempo, la ayuda de novedosos programas de computador y la voluntad de los profesionales que tienen a su cargo todas estas tareas, se logre llegar a un sistema mucho más ágil y más real para llevar a cabo este análisis.

3.6.5.1 Premisas del modelo a. El vehículo Se ha tomado un vehículo liviano en razón de su mayor capacidad para acelerar y a la mayor velocidad, por lo menos en nuestro medio, con que opera normalmente sobre una carretera. b. Velocidad de iniciación del recorrido Se parte de la velocidad de diseño c. Velocidad límite máxima Se supone de 120 kilómetros por hora. No se consideran por ahora operaciones vehiculares por encima de este valor. d. Tasa de aceleración : 1.00 m/seg2 e. Condiciones para acelerar - Que haya visibilidad de parada - Pendiente longitudinal igual o inferior al 4.0% f. Condiciones para desacelerar El Criterio de visibilidad de parada no debe interpretarse como un control a la velocidad específica. Para una determinada velocidad específica la visibilidad de parada debe estar de acuerdo a ella, de no ser así se genera un alineamiento peligroso. Con relación a las pendientes longitudinales se estima que a partir del 4.0%, la velocidad específica se puede reducir en 10 kilómetros por hora por cada 1.0 % de cambio en ascenso o en descenso. g. Chequeo de inconsistencias - Por visibilidad Velocidad específica contra visibilidad de parada - Por curvatura horizontal Velocidad específica contra curvatura horizontal ofrecida . 3.6.5.2 Tabulaciones a. Distancias recorridas para cambiar de velocidad A la tasa de aceleración de 1 m/s2 un conductor podrá cambiar de velocidad en los espacios recorridos que se presentan en la Tabla 3.6.2.



De acuerdo a los valores presentados en la Tabla 3.6.2, el conductor de un vehículo que marche a 30 kilómetros por hora puede alcanzar una velocidad de 120 kilómetros por hora en una distancia de recorrido del orden de 490 metros. En la Tabla 3.6.3 se presenta una relación entre radios de curvatura y velocidades específicas, para un peralte del 8 por ciento. Un rápido análisis de esta tabla ofrece conclusiones bastante prácticas dentro de las premisas consideradas, por ejemplo: • Que un radio de curvatura comprendido entre

401.57 y 596.77, vale la pena decir, entre 400 y 600 metros, puede permitir una velocidad de operación o velocidad específica, de 120 kilómetros por hora.

• Que luego de alineamientos de longitudes mayores de 490 metros, con una pendiente longitudinal inferior al 4.0 por ciento y en recta, se hace necesario diseñar una curva de radio circular mayor de 400 metros, con el propósito de garantizar seguridad al usuario, cualquiera que sea la velocidad de diseño.

Tabla 3.6.2 ESPACIOS RECORRIDOS POR CAMBIOS DE VELOCIDAD

Velocidades Distancias, m

Km/h m/s

Tiempo para cambio de

velocidad, s Recorrida Para alcanzar

120 Km/h 30 8.3 490.0

2.8 23.2 40 11.1 466.8

2.8 31.1 50 13.9 435.7

2.8 38.9 60 16.7 396.8

2.8 46.8 70 19.4 350.0

2.8 54.3 80 22.2 295.7

2.8 62.2 90 25.0 233.5

2.8 70.0 100 27.8 163.5

2.8 77.8 110 30.6 85.7

2.8 85.7 120 33.3 0.0

3.6.5.4 Perfiles de visibilidad y de velocidad Como una comprobación de la teoría expuesta se aconseja tabular perfiles de visibilidad y de velocidad, en cada uno de los sentidos de circulación, con análisis al intervalo definido en el proyecto, anotando en cada una de estas abscisas del proyecto los valores

correspondientes a la velocidad operacional y los valores de la distancia de visibilidad de parada y los radios de curvatura. El análisis de estos perfiles o tabulados facilitará el chequeo de inconsistencias del proyecto previsto en el literal g del numeral 3.6.5.1. Tabla 3.6.3 VELOCIDADES ESPECÍFICAS, PERALTES, COEFICIENTES DE FRICCIÓN Y RADIOS DE CURVATURA (para un peralte, e=8.0%)

Velocidades específicas, Km/h

Coeficiente de fricción

Radio de curvatura, m

30 0.180 27.26 40 0.172 49.99 50 0.164 80.68 60 0.157 119.61 70 0.149 168.48 80 0.141 228.03 90 0.133 299.43

100 0.126 382.23 110 0.118 481.19 120 0.110 596.77

3.7 INTERSECCIONES A NIVEL Las intersecciones son zonas comunes a dos o más carreteras que se cruzan al mismo nivel y en las que se incluyen las calzadas que pueden utilizar los vehículos para el desarrollo de todos los movimientos posibles. Las intersecciones son elementos de discontinuidad en cualquier red vial, por lo que representan situaciones críticas que hay que tratar específicamente, ya que las maniobras de convergencia, divergencia o cruce no son usuales en la mayor parte de los recorridos. Tanto en las intersecciones como en las vías, pero con mayor razón en las intersecciones, se trata de obtener condiciones óptimas de seguridad y capacidad, dentro de posibilidades físicas y económicas limitadas. 3.7.1 Características de las intersecciones Están definidas por ciertas condiciones como son: área total, límites exteriores y forma en que esté ordenada y distribuida la superficie. 3.7.1.1 Elementos por considerar • Datos funcionales. Se refieren al tipo de vías que

confluyen en la intersección, clasificación, tipo de control de accesos, velocidad, preferencia de paso, y todas aquellas características de funcionalidad que estén contempladas en el planeamiento en desarrollo que puedan afectar la intersección.



• Datos físicos. Se refieren a la topografía, así como a las restricciones existentes para extender la superficie, tales como usos del suelo, características geológicas y geotécnicas, edificaciones, plantaciones, instalaciones, servicios, tipo de drenaje, etc. Lo recomendable es poder contar con planos detallados y en escalas 1:500, en zonas rurales, y 1:200, en zonas urbanas.

• Datos de tránsito. Incluyen los volúmenes de tránsito, su composición y su evolución a lo largo del día, análisis de cada movimiento en las horas pico para determinar la capacidad en el correspondiente ramal, vehículo tipo para el que se proyecta la intersección, velocidad en los accesos. En las zonas urbanas y suburbanas se deben tener en cuenta el flujo peatonal y los paraderos del sistema de transporte público con su correspondiente información (frecuencia, tiempo de parada, condiciones actuales, posibles modificaciones, etc. )

• Movimientos peatonales • Accidentes. Este factor es muy importante para

estudiar la remodelación de una intersección en vías existentes.

• Relación con otras intersecciones. Es importante que las diversas intersecciones en una vía obedezcan a cierta uniformidad en su tratamiento, para no desorientar al conductor.

3.7.2 Diseño Se deben estudiar en principio, y tentativamente, varias alternativas, para seleccionar una o más para un estudio más detallado. En cualquier tipo de vía se debe procurar con el proyecto de una intersección una mayor seguridad, así como el mantener una velocidad adecuada en la vía principal. Para el efecto se deben seguir dos criterios o principios básicos: • Sencillez • Uniformidad La sencillez se logra cuando todos los movimientos permitidos son fáciles y evidentes y los prohibidos o no deseados sean difíciles o imposible de realizar. También cuando los esquemas funcionales siguen las trayectorias vehiculares naturales. La uniformidad se pierde, por ejemplo, cuando en una serie de intersecciones con carril de espera para giro a la izquierda se intercala una intersección con una vía de enlace u oreja para la misma maniobra.

3.7.3 Intersecciones no semaforizadas, con prioridad por PARE 3.7.3.1 Intersecciones sin canalizar Es el tipo más común de intersección en carreteras y no requiere un tratamiento especial. La figura 3.7.1 indica una intersección sin canalizar utilizada por camiones y con curvas de tres centros. La tabla 3.7.1 indica los radios normales en intersecciones para las velocidades de giro, referidos al borde interior del pavimento. Tabla 3.7.1 RADIO EN LAS INTERSECCIONES EN FUNCIÓN DE LA VELOCIDAD DE GIRO

Velocidad de giro (Km/h) 25 30 35 40 45 Radio Mínimo (m) 15 25 35 45 60

3.7.3.2 Intersecciones canalizadas Una intersección canalizada es aquella en la que los movimientos de los vehículos se localizan por vías definidas mediante isletas, dibujadas o materializadas con sardineles. En general, una intersección canalizada se localiza en el cruce de las carreteras principales, o cuando hay altos volúmenes de tránsito, incluidos los giros a la izquierda, en los que una intersección no canalizada no garantiza seguridad ni es suficiente. En cada proyecto se deben tener en cuenta una serie de principios básicos, o criterios para la canalización, así: • Preferencia de los movimientos principales. Deben

tener preferencia los movimientos principales sobre los secundarios. Esto implica limitar los movimientos secundarios con señales adecuadas, reducir el ancho de la vía o eliminar movimientos poco importantes.

• Reducción de las áreas de conflicto. Las grandes superficies pavimentadas incitan a los vehículos y a los peatones a realizar movimientos desordenados, con aumento de la accidentalidad y disminución de la capacidad de la intersección. Esas grandes áreas son características de las intersecciones oblicuas y hacen que éstas sean poco recomendables.



Figura 3.7.1 INTERSECCIÓN TIPO SIN CANALIZAR

• Perpendicularidad de las trayectorias cuando se

cortan. Las intersecciones en ángulo recto son las que presentan un mínimo de áreas de conflicto, disminuyen la gravedad de los choques y facilitan las maniobras, dado que permiten a los conductores juzgar en condiciones más favorables las posiciones relativas de los demás. Se consideran aceptables las intersecciones con ángulos comprendidos entre 60° y 120°.

• Paralelismo de las trayectorias cuando convergen o divergen. Para el efecto los alineamientos se deben hacer con ángulos del orden de 10° a 15°, siempre evitando la reducción de velocidad en la vía principal e intercalando vías de aceleración y de desaceleración.

• Separación de puntos de conflicto. Con una canalización adecuada se separan los puntos de conflicto y el conductor no necesita atender simultáneamente a varios vehículos.

• Separación de los movimientos. Cuando el volumen horario de diseño (VHD) es importante, 25 vehículos por hora, en intersecciones rurales, es conveniente dotarlas de una vía propia de sentido único, completándola con un carril de aceleración o

desaceleración, si fuere necesario. Las islas que se dispongan con este objeto pueden llegar a ser imprescindibles para la colocación de señales.

• Control de los puntos de giro. La canalización permite también evitar giros en puntos no convenientes, empleando isletas que los hagan imposibles o muy difíciles. Con isletas elevadas se obtiene mayor seguridad que si se emplean marcas en el pavimento, donde los sardineles no reduzcan la capacidad o constituyan obstáculos peligrosos.

• Visibilidad. La velocidad de los vehículos que ingresan en la intersección debe limitarse en función de la visibilidad y tipo de regulación de paso, llegando incluso a la parada.

• Previsión. La canalización exige superficies amplias en las intersecciones. Esta circunstancia hace que se deban reservar las áreas necesarias oportunamente, así como ser prudentes en autorizar construcciones o instalaciones definitivas en las márgenes de las vías que confluyan en las intersecciones.

• Funcionalidad y sencillez en el diseño. El proyecto debe ser claro y simple para que, una vez implantado, el conductor no dude al decidir efectuar



una maniobra. El proyecto debe ser sencillo, en forma tal que sea fácilmente entendido por los automovilistas y se pueda analizar fácilmente.

A manera de ilustración se presentan algunos casos de intersecciones canalizadas: a. Intersección tipo T. Se muestra en la figura 3.7.2,

es una solución muy simple para un empalme de una carretera secundaria, con una principal. Las trayectorias se cortan en ángulos prácticamente rectos, se mejoran las condiciones de visibilidad y se facilita el paso de peatones. En general, las intersecciones tipo T, siendo de tres ramales, presentan entre éstos ángulos de 60°.

b. Si la solución exige ensanchamiento de la calzada, éste debe hacerse siempre que sea posible hacia ambos lados, con el fin de obtener transiciones más cortas y un trazado más agradable.

c. Intersección tipo Y. Es aquella que siendo de tres ramales, presenta entre dos de ellos un ángulo inferior a 60°. En la figura 3.7.3 se indican dos soluciones sencillas para el empalme de una carretera secundaria con una principal.

d. Intersección tipo Cruz. La figura 3.7.4 muestra una solución de empalme de una carretera secundaria con una principal. Si el tránsito de la secundaria es pequeño, se tiene una canalización simple. Si el intercambio de tránsito entre ambas carreteras es relevante, cabe la solución con carriles de aceleración y desaceleración.

Figura 3.7.2 INTERSECCIONES TIPO “T”

Figura 3.7.3 INTERSECCIONES TIPO “Y”

Figura 3.7.4 INTERSECCIONES TIPO CRUZ

3.7.4 Islas (o isletas) Las islas son zonas definidas situadas entre carriles de circulación, cuyo objeto es guiar el movimiento de los vehículos, servir de refugio a los peatones y proporcionar una zona para la ubicación de la señalización y la iluminación. Las isletas pueden estar físicamente separadas de los carriles o estar pintadas en el pavimento. Las islas pueden ser direccionales o canalizadas, separadoras y de seguridad: • Isletas direccionales. Se muestran en la figura 3.7.5;

son de forma triangular, sirven de guía al conductor a lo largo de la intersección y le indican la ruta por seguir. La localización de las isletas direccionales debe ser clara, evidente y fácil de seguir el viaje.

• Isletas separadoras. Tienen forma de lágrima y se usan principalmente en las cercanías de las intersecciones, en carreteras no divididas. La figura 3.7.6 muestra la transición para la aproximación a una isleta de separación de sentidos en una carretera de circulación rápida.

• Isletas de seguridad. Se localizan en o cerca del cruce del peatones, para ayudar y proteger a los usuarios de la vía. También, para proteger las vías de almacenamiento.Las dimensiones recomendadas para las isletas de seguridad son:

Area: 6 a 9 metros cuadrados Ancho(isletas alargadas): 1 metro y longitud 3.5 a 6.0 metros. Lado mínimo (isletas triangulares): 2.4 a 3.0 metros.



Figura 3.7.5 ISLETAS DIRECCIONALES

Figura 3.7.6 ISLETAS SEPARADORAS

En algunas oportunidades se pueden emplear las isletas para permitir movimientos a izquierda protegidos, tal como se muestra en la figura 3.7.7. 3.7.5 Distancia de visibilidad en intersecciones La mayor parte de los ramales de las intersecciones están proyectados para circular en un sólo sentido, por lo que generalmente basta con que la visibilidad sea suficiente para la detención de un vehículo ante un obstáculo fijo. Las distancias de visibilidad se determinan sobre los mismos criterios que para las carreteras. La tabla 3.7.2 condensa las mínimas distancias de visibilidad de

parada para ramales de giro, así como las longitudes de las curvas verticales para asegurar esas distancias. Tabla 3.7.2 DISTANCIA DE VISIBILIDAD Y LONGITUD DE LAS CURVAS VERTICALES EN RAMALES DE INTERSECCIONES

Velocidad de proyecto (Km/h) 20 25 30 35 40 45 50 55

Distancia mínima de visibilidad de

parada (m) 15 17 20 25 32 40 50 60

Longitud mínima de la curva vertical (m) 12 15 18 21 24 27 30 33



Figura 3.7.7 ISLETAS PARA MOVIMIENTOS DIRECTOS A IZQUIERDA

3.7.6 Criterios de diseño de intersecciones no semaforizadas, con prioridad por PARE En la tabla 3.7.3 se presentan los criterios de diseño de intersecciones no semaforizadas, con prioridad por PARE. En la figura 3.7.8 se muestra el triángulo de visibilidad correspondiente al diseño de intersecciones a nivel, con indicación de la ubicación de las medidas X, Y. En la figura 3.7.9 se indican las características de un carril de salida y en la figura 3.7.10 las de un carril de giro a la izquierda, con indicación de las longitudes L2 y L3. Tabla 3.7.3 CRITERIOS DE DISEÑO DE INTERSECCIONES NO SEMAFORIZADAS, CON PRIORIDAD POR “PARE”

Descripción Unidad Magnitud Radio mínimo en las esquinas m 15

Radio deseable en las esquinas m 25 Área mínima de las islas m2 4.5

Distancia mínima de visibilidad X m 9

(Figura 3.7.8) Y m 150 Longitud carril de salida m Figura 3.7.9

L2 m Figura 3.7.10 Longitud de los carriles de giro hacia la izquierda L3 m Figura 3.7.10

Ancho carril de giro a la izquierda m 3.5

Figura 3.7.8 TRIÁNGULO DE VISIBILIDAD

Velocidad de diseño (Km/h) de la vía principal 80 60 50

Distancia Y (m) 150 120 90 Figura 3.7.9 CARRIL DE SALIDA

Radio interior,

R (m)

Ancho de un carril sencillo,

W

Ancho de un carril sencillo con espacio para pasar un vehículo estacionado, W

15 6.2 9.5 20 5.7 8.9 25 5.3 8.4 30 5.0 8.0 40 4.6 7.4 50 4.5 7.0 75 4.5 6.5

100 4.5 6.2 150 4.5 6.1

Derecho 4.5 6.0

Figura 3.7.10 CARRIL DE GIRO A LA IZQUIERDA

Velocidad de Diseño (Km/h) L1 (m) L2 (m)

100 155 155 80 125 125 60 100 50 80



3.7.7 Intersecciones rotatorias, giratorias o glorietas La más común es la convencional, la cual es una glorieta que tiene una calzada de una vía, compuesta de secciones de entrecruzamiento, alrededor de una isla central circular, normalmente sin accesos ampliados; pueden ser de tres, cuatro o más accesos. Para que una glorieta sea convencional el diámetro de la isla central debe ser igual o superior a 25 metros. Las glorietas tienen ventajas y desventajas y muy poco se emplean en carreteras, a no ser en zonas suburbanas o en cercanías a los pueblos. Se deben considerar condiciones de seguridad y en especial de iluminación nocturna. En ámbito rural debe extremarse el cuidado en el diseño del alineamiento en planta de los accesos, escalonando adecuadamente las curvaturas para disminuir las velocidades. La glorieta dispone de una isleta central, circular, que permite a los vehículos que penetran a la intersección por cualquiera de sus ramales abandonar la misma por el ramal elegido mediante un giro alrededor de dicha isleta. En la figura 3.7.11 se indican los elementos de la glorieta convencional. 3.7.7.1 Ventajas de las glorietas • El movimiento del tránsito es continuo y ordenado en

todos los accesos a velocidad reducida, cuando operan a bajos volúmenes.

• Como se eliminan los movimientos de cruces perpendiculares, los accidentes tienden a ser leves o menos graves.

• Permiten simplificar algunos proyectos de intersecciones, que si se van a canalizar resultan demasiado complicados.

• Puede dar lugar a proyectos relativamente económicos. Una glorieta, normalmente, cuesta menos que una intersección semaforizada o a desnivel que pudiera construirse en la misma área.

3.7.7.2 Desventajas de las glorietas • Si dos o más brazos se aproximan a su capacidad

total la glorieta no funcionará bien. • No priorizan movimientos de acceso. • Requiere áreas muy grandes para su desarrollo, lo

que incide en los costos. • No es conveniente si el tránsito de peatones es muy

alto e interfiere con el flujo vehicular. En condiciones de altos volúmenes peatonales lo recomendable es efectuar mejoras al diseño de las glorietas para articular el tránsito de peatones: cruces peatonales a desnivel, por ejemplo.

• Debido a que el área requerida debe ser relativamente plana, el uso de glorietas se restringe a zonas con esa topografía.

3.7.7.3 Criterios de diseño geométrico En la tabla 3.7.4 se presentan los criterios de diseño geométrico aplicables a glorietas convencionales.

Figura 3.7.11 GLORIETA CONVENCIONAL



Tabla 3.7.4 CRITERIOS DE DISEÑO DE GLORIETAS

Descripción Unidad Magnitud Diámetro mínimo de la isla central m 25

Diámetro mínimo del círculo inscrito m 50

Relación W/L Entre 0.25 y

0.40 Ancho sección de entrecruzamiento m 15, máximo

De entrada m 30 De salida m 40

Radio mínimo

En entradas isla central m 10 Radio (m)

15 m 600 22 m 300

Sobreancho en las curvas

30 m 150 Ángulo ideal de entrada 60º Ángulo ideal de salida 30º

3.7.7.4 Glorietas partidas La mejor solución de este tipo es la mezcla de la glorieta partida y la isleta divisoria, mostrada en la figura 3.7.12 que permite mantener los movimientos directos. Cuando una vía es más importante que la otra y el tráfico no es muy elevado se puede suprimir la isleta divisoria, tal como se muestra en la figura 3.7.13. Un grado menor de calidad se obtiene con el empleo de movimiento semicirculares exteriores normales, los cuales implican más puntos de cruce pero menos tramos con entrecruzamiento, tal como se puede apreciar en la figura 3.7.14. Figura 3.7.12 GLORIETAS PARTIDAS

Figura 3.7.13 GLORIETA PARTIDA SIN ISLETA DIVISORIA

Figura 3.7.14 GLORIETA DOBLEMENTE PARTIDA

3.8 PASOS A DESNIVEL DE VEHÍCULOS Y PEATONES 3.8.1 Pasos a desnivel de vehículos Un paso a desnivel es un conjunto de ramales que se proyecta para facilitar el paso del tránsito entre unas carreteras que se cruzan en niveles diferentes. También puede ser la zona en la que dos o más carreteras se cruzan a distinto nivel para el desarrollo de todos los movimientos posibles de cambio de una carretera a otra, con el mínimo de puntos de conflicto posible. Un paso a desnivel se construye: • Para aumentar la capacidad o el nivel de servicio de

intersecciones importantes, con altos volúmenes de tránsito y condiciones de seguridad insuficientes.

• Para mantener las características funcionales de un itinerario sin intersecciones a nivel.



3.8.1.1 Justificación En general, una intersección solucionada a diferentes niveles requiere inversiones importantes, por lo que su diseño y construcción deben justificarse por razones como: • Funcionalidad. Ciertas carreteras como autopistas y

vías de primer orden, porque tienen limitación de accesos las primeras, o por la categoría y características que les atribuyen los planes viales nacionales, regionales o departamentales, requieren la construcción de intersecciones a desnivel.

• Capacidad. Si la capacidad es insuficiente en una intersección, una alternativa por considerar, en el estudio de factibilidad, es separar niveles, así haya alternativas posibles a nivel.

• Seguridad. Puede ser la seguridad, unida a otras razones, uno de los motivos para construir un enlace y no una intersección.

• Factibilidad. Por las elevadas inversiones que implica, en general, la construcción de una intersección a desnivel, es necesario el estudio de factibilidad, en el que debe analizarse, si a ello hubiere lugar, la construcción por etapas.

3.8.1.2 Tipos de intersecciones a desnivel Los principales tipos de intersecciones a desnivel son: a. Intersecciones tipo T y Y. La principal es la

trompeta, intersección de tres ramales en la que los giros a la derecha y a la izquierda se resuelven por medio de ramales directos, semidirectos y vías de enlace

La intersección a diferente nivel en forma de trompeta, como la mostrada en la figura 3.8.1(a) es aconsejable para conectar una carretera transversal a una principal.

b. Diamante. La intersección a desnivel tipo

diamante, mostrada en la figura 3.8.1(b) y (c), se usa tanto en vías urbanas como en vías rurales. Se trata de una intersección de cuatro ramales con condición de parada, en el que todos los giros a la izquierda se resuelven con intersecciones. Este tipo de intersección puede disponer también de estructuras adicionales para reducir el número de puntos de conflicto de las intersecciones a nivel en la carretera secundaria. Normalmente es preferible que la vía principal ocupe el nivel inferior, con cuya disposición las vías de enlace son más cortas por ser la pendiente favorable para la aceleración y desaceleración de los vehículos que entran y salen.

c. Tréboles. Los tréboles pueden ser parciales y totales y en numerosas ocasiones se prefieren a las intersecciones tipo diamante.

- Tréboles parciales. Se define el trébol parcial como una intersección de cuatro ramales con condición de parada, en el que se ha hecho continuo un giro a la izquierda mediante una vía de enlace. En general el trébol parcial, tal como el mostrada en la figura 3.8.1(d), es apropiado cuando sólo pueden utilizarse algunos cuadrantes del área de cruce por existir obstáculos topográficos en las vías rurales, lo que ocurre frecuentemente. En el trébol parcial las entradas y salidas a la derecha suelen corresponder siempre a la vía principal, para lo cual es preciso ocupar cuadrantes del mismo lado de la vía secundaria o cuadrantes opuestos por el vértice, tal como se aprecia en la figura 3.8.1(e). - Tréboles completos. Los tréboles completos, mostrados en la figura 3.8.1(f), son aptos para vías rurales de importancia similar (autopistas, vías de primer orden) por la considerable área que ocupan. Son intersecciones de cuatro ramales y triple circulación, requieren una sola estructura y todos los giros a la izquierda se resuelven por medio de vías de enlace y los giros a la derecha mediante ramales directos. Por su conformación, un trébol mejora la velocidad de diseño, con lo que aumentan los radios y el recorrido; por lo que no convienen vías de enlace de excesivas dimensiones. El límite de un trébol suele ser la capacidad de las vías de enlace, que rara vez funcionan bien con más de un carril y normalmente se saturan con volúmenes de 1000 a 1200 vehículos por hora.

d. Intersecciones a desnivel direccionales. Se

utilizan cuando una autopista se cruza con otra o se une a ella. En estos casos la velocidad de proyecto es alta en toda su longitud, con rampas y enlaces curvos de radios grandes; por lo que el área que ocupan es grande. Las intersecciones a desnivel direccionales pueden ser más o menos complicados. La figura 3.8.1(g) muestra una intersección a desnivel direccional relativamente sencilla.



Figura 3.8.1 ESQUEMAS DE SOLUCIÓN DE INTERSECCIÓN A DIFERENTE NIVEL a) TROMPETAS

Nota: De los esquemas funcionales, el preferido es el de la parte inferior de la figura. b) DIAMANTE ELEMENTAL

c) DIAMANTE TÍPICO PARA VÍAS RURALES

d) TRÉBOL PARCIAL (CUADRANTES CONTIGUOS)

e) TRÉBOL PARCIAL (CUADRANTES OPUESTOS)



f) TRÉBOL COMPLETO

g) ENLACE ADICIONAL – TRÉBOL MODIFICADO

3.8.1.3 Criterios de diseño geométrico a. Capacidad de las vías En la tabla 3.8.1 se indica la capacidad de las vías principales y de las vías de enlace en intersecciones a desnivel, expresada en automóviles directos equivalentes por hora (ade/hora) Tabla 3.8.1 CAPACIDAD DE LAS VÍAS EN INTERSECCIONES A DESNIVEL

Tipo de vía Ancho del carril (m)

Capacidad práctica por carril (ade/hora)

Vía principal 3.50 a 3.65 1500 Vía secundaria 3.00 1350 Vía de enlace 1200

Carril de desaceleración

1200, siempre y cuando se anuncie mediante señal

informativa ubicada mucho antes de llegar a la intersección

b. Flujos emergentes El flujo máximo que emerge (flujo en el carril más cercano, aguas arriba del punto de entrada, más el flujo proveniente de la vía que conecta a la principal) está comprendido entre 1300 y 2000 vehículos por hora. Si el flujo que emerge es superior a 2000 vehículos por hora, se debe proveer un carril adicional en la vía principal, más allá del punto de intersección. c. Sección de entrecruzamiento En la tabla 3.8.2 se indica la longitud mínima de la sección de entrecruzamiento correspondiente a una velocidad de entrecruzamiento de 50 Km/h El número mínimo de carriles en la sección de entrecruzamiento está dado por la siguiente expresión:

C

FFWWN 2121 3 +++

=

N : número de carriles

1W : volumen mayor que se entrecruza, en ade/hora

2W : volumen menor que se entrecruza, en ade/hora

1F y 2F : volúmenes exteriores que no se entrecruzan

C : capacidad normal del carril de la vía principal En el análisis de secciones de entrecruzamiento se deben tener en cuenta los siguientes puntos: • Cuando N es menor que 3, para un volumen total

con un volumen exterior que sobrepase 600 ade/hora, se debe suministrar un carril adicional para el flujo exterior.

• Cuando N es menor que 4, para un volumen total con dos volúmenes exteriores, cada uno superior a 600 ade/hora, se debe suministrar un carril adicional a cada uno.

• Si se suministra una longitud de entrecruzamiento mayor que la indicada, el ancho de la sección de entrecruzamiento se puede reducir. En la fórmula anterior 3W2 se puede sustituir por:

• No se tendrá en cuenta el entrecruzamiento si la distancia en metros entre las vías de entrada y salida es igual o superior a 0.8 veces el volumen horario que se entrecruza.

• En donde emergen dos vías, el número de carriles más allá del punto de entrada no debe ser menor que la suma de los carriles de las calzadas que emergen menos uno.



• Más allá del punto de salida el ancho de la calzada principal no se debe reducir en más de un carril

Tabla 3.8.2 LONGITUD MÍNIMA DE ENTRECRUZAMIENTO PARA UNA VELOCIDAD DE ENTRECRUZAMIENTO DE 50Km/h Volumen de entrecruzamiento

(ade/hora) Longitud mínima de la sección

de entrecruzamiento (m) 1000 75 1500 120 2000 200 2500 290 3000 410 3500 565

d. Balance de carriles En el estudio de intersecciones a desnivel se debe efectuar un balance de carriles que contemple los siguientes puntos como mínimo: • La distancia entre puntos de salida sucesivos debe

ser al menos la longitud del carril que interviene en el cambio de velocidad y se debe incrementar hasta donde sea necesario para facilitar las maniobras y la señalización

• Distancia mínima entre puntos consecutivos de entrada y salida: 180 metros

• Ángulo deseable entre la vía de enlace o secundaria y la calzada de la vía principal: 4 a 5°.

• Longitud mínima de las narices de entrada y salida: 45 metros.

• Si después de una punta de salida el ancho de la vía principal se reduce en un carril, la reducción debe hacerse mediante una línea diagonal cuya longitud sea superior a 90 metros, medidos a partir de la nariz de salida.

e. Carriles de aceleración y desaceleración Los carriles de cambio de velocidad se deben ubicar en los tramos en donde la vía principal es razonablemente recta y los estándares de nivel y visibilidad son altos. Nunca se deben ubicar en los alineamientos curvos de la vía principal. En la tabla 3.5.6 se presentan las longitudes recomendadas para los carriles de cambios de velocidad (carriles de aceleración y carriles de desaceleración). f. Vías de enlace En la tabla 3.8.3 se presentan los criterios correspondientes a velocidad de diseño, ancho de calzada y pendiente en vías de enlace de

intersecciones a desnivel, y en la tabla 3.8.4 los correspondientes a radios de curvatura y las distancias de visibilidad. Las distancias de visibilidad de parada se deben chequear entre puntos a 1.15 metros por encima de la calzada, a lo largo de líneas a 1.8 metros de ambos bordes de la calzada. Tabla 3.8.3 VELOCIDAD DE DISEÑO, ANCHO DE CALZADA Y PENDIENTE EN VÍAS DE ENLACE

Descripción Criterio

Velocidad de diseño

• Adecuarla a la demanda de tránsito para lograr una capacidad suficiente, y por homogeneidad se procurará que no sea inferior a ½ la correspondiente a la vía que se procede.

• Si es un enlace, mínimo 25 Km/h

Ancho

• Mínimo 4.0 m de calzada, limitada en su lado derecho por una berma pavimentada de 1.0 m de ancho y por su lado izquierdo otra berma pavimentada de 0.5 m de ancho.

• Si el volumen de tránsito amerita el suministro de una vía de enlace con dos carriles, el ancho de la calzada se debe incrementar a 7.3 m

Sobreancho

• No serán de aplicación las correspondientes a las vías principales, y únicamente para radios menores de 30 m de ancho, la calzada será de 4.5 m

Pendiente

• Aconsejable ≤ 5% • Máxima 8% cuando el tránsito es liviano 5% cuando hay porcentaje alto de vehículos pesados.

Tabla 3.8.4 RADIOS DE CURVATURA Y DISTANCIAS DE VISIBILIDAD EN VÍAS DE ENLACE

Velocidad de diseño (Km/h)

Radio mínimo (m)

Distancia mínima de

velocidad de parada (m)

Peralte (%)

60 150 90 5 50 70 55 6 40 50 45 7 30 30 30 7 25 15 20 8

g. Espaciamiento entre intersecciones a desnivel Para la definición del espaciamiento entre intersecciones a desnivel se establecen los siguientes criterios: • Mínimo espaciamiento: 800 metros • Espaciamiento ideal: 1.200 metros



h. Barandas vehiculares y barandas para bicicletas • La altura de la baranda debe medirse a partir de una

superficie de referencia que debe ser la parte superior de la capa de rodadura, la parte superior de la sobrecapa futura si se prevé una repavimentación o la parte superior del sardinel cuando la proyección del sardinel es mayor que 22.5 cm desde la cara vehicular de la baranda.

• Las barandas vehiculares y las partes de tránsito de las barandas combinadas no deben tener una altura menor de 70 cm medida desde la parte superior de la superficie de referencia.

• La altura mínima de una baranda usada para proteger ciclistas es 1.40 m, medidos desde la parte superior de la superficie sobre la cual circulan las bicicletas a la parte superior de la baranda.

i. Espacios libres para pasos inferiores En la figura 3.8.2 se indican las dimensiones mínimas recomendadas para los espacios libres en pasos inferiores, las cuales se resumen como sigue: • Altura libre vertical: 4.9 m para vías principales

rurales y urbanas. 4.5 m para otras vías • Separación entre estribos o pilas:

- Deseable: ancho de calzada más 18 metros - Mínimo: ancho de calzada más ancho de las bermas más 1.2 metros. En el caso de túneles, el ancho mínimo entre muros para túneles de dos carriles de tránsito debe ser 9.0 m.

• Los guardarruedas u otros elementos deben soportarse independientemente con la cara de tránsito localizado por lo menos a 0.60 m desde la cara de la pila o el estribo.

• La cara del guardarrueda u otro elemento debe localizarse por lo menos 0.60m por fuera de las bermas

3.8.2 Pasos a desnivel para peatones Los hay elevados y subterráneos. En zonas periféricas y poco pobladas, con más espacio disponible, se usan más los pasos elevados, con altos estándares de estética, limpieza y economía. En el diseño geométrico de pasos a desnivel para peatones la aplicación de los criterios de la tabla 3.8.5 proporciona muy buenas soluciones. Los accesos a los pasos peatonales a desnivel pueden ser escaleras o rampas con las características que se indican en la tabla 3.8.6.

Figura 3.8.2 DIAGRAMA DE ESPACIOS LIBRES PARA PASOS INTERIORES

La zona en donde se ubica el acceso debe tener un ancho mínimo de 5.0 metros, tal como se muestra en la figura 3.8.3. Lo más conveniente es ubicar el acceso en el lado próximo a la calzada. Si se ubica en el centro, debe dejarse, a cada lado del acceso, un espacio peatonal de al menos 2.0 metros de ancho. Tabla 3.8.5 CRITERIOS DE DISEÑO GEOMÉTRICO DE PASOS A DESNIVEL PARA PEATONES

Descripción Unidad Pasos inferiores Pasos superiores • Capacidad

• 3000 peatones /

hora / metro de ancho

• 3000 peatones / hora / metro de ancho

• Ancho • Altura

m

m

• Mínimo 3.0, recomendable entre 4.0 y 6.0

• Mínimo 2.5

• Mínimo 2.5

• Gálibo* • Altura de las

barandas

m m

• Mínimo 4.9 y 4.5 • Entre 1.2 y 2.0

• Otras características

• Buena iluminación • Sin recodos que

faciliten atracos • Paredes lisas y

lavables

• Superficie antideslizante

*4.9 m para vías principales rurales y urbanas 4.5 m otras vías



Tabla 3.8.6 CARACTERÍSTICAS RECOMENDABLES DE LOS ACCESOS A PASOS PEATONALES A DESNIVEL

Descripción Escalera Rampa Ancho mínimo

1.0 m (unidireccional) 2.0 m (bidireccional)

5 a 15%

Capacidad

25 a 40 peatones / metro / minuto

2.0

Pendiente

40 a 60%

−=100

1i

dvC

C : Capacidad (Peatones / metro / segundo) d : Densidad (Peatones / m2) v : Velocidad (metros / segundo)

i: Pendiente

Figura 3.8.3 ACCESOS PASOS A DESNIVEL PEATONES

3.9 DISEÑO GEOMÉTRICO EN PUENTES En general la localización de los puentes está determinada por el alineamiento de la vía y debe seleccionarse para que se ajuste al obstáculo que se quiere superar. Los cruces sobre corrientes de agua deben ubicarse teniendo en cuenta los costos iniciales del puente y la minimización de los costos totales incluyendo los correspondientes a la corrección del lecho, si fuere el caso, y los de las medidas necesarias de mantenimiento de la cuenca para reducir la erosión.

En los cruces sobre vías vehiculares y férreas deben preverse futuros trabajos tales como ampliación de la vía. El diseño geométrico en puentes debe satisfacer además de las normas indicadas en el Código Colombiano de Diseño Sísmico de Puentes, las siguientes: • Cuando el puente es para superar un río o canal, el

alineamiento horizontal de la carretera en el tramo del puente puede ser curvo y no necesariamente perpendicular al eje de la corriente del agua.

• El peralte utilizado en puentes localizados en curvas horizontales o zonas de transición debe cumplir con el diseño geométrico especificado en la vía y no debe superar el valor máximo permitido.

• Gálibos: 1. Sobre corrientes de agua, relativamente limpias

en toda época: mínimo 2.0 metros por encima del nivel de aguas máximas.

2. Sobre corrientes de agua que en algunos periodos transportan deshechos, troncos y otros objetos voluminosos: mínimo 2.5 metros por encima del nivel de agua máximas, para el periodo de retorno que establezcan los correspondientes términos de referencia.

3. Sobre carreteras: mínimo 4.9 metros para vías principales rurales y urbanas y 4.50 metros para otras vías, por encima de la rasante de la carretera.

4. Sobre vías férreas: mínimo 5.5 metros. Se debe solicitar aprobación a Ferrovías S.A. (Empresa Colombiana de Vías Férreas).

5. Sobre ríos navegables: se debe hacer la consulta al Ministerio de Transporte.

• Sección transversal: en toda la longitud del puente

se mantendrá la sección transversal típica del tramo de la carretera en el cual se encuentra el puente. Dicha sección debe comprender las bermas.

Cuando por razones de mantenimiento o de flujos peatonales se requiera dotar al puente con andenes, éstos se deben separar de la berma con barreras y se deben proteger con barandas. En el alineamiento vertical del puente no habrá más limitaciones que las propias del diseño geométrico del tramo dónde esté ubicado, es decir en ningún caso un puente limitará el diseño vertical de una carretera.



3.10 DISEÑO GEOMÉTRICO DE TÚNELES 3.10.1 Generalidades Un túnel es una cavidad subterránea o subacuática que como solución vial implica una operación vehicular a cielo cerrado. Este tipo de operación obliga a la toma ciertas precauciones para garantizar a los usuarios un recorrido a través del túnel dentro de las mejores condiciones de seguridad. Efectivamente las precauciones están relacionadas con la iluminación, la presencia de monóxido de carbono, óxido de nitrógeno y aldehídos dentro de la galería, el tipo de circulación vehicular ya sea unidireccional o de doble sentido y los alineamientos en planta y en perfil, con los demás elementos de la sección transversal. 3.10.2 Iluminación La cantidad de iluminación requerida dentro de un túnel depende de la intensidad registrada en las inmediaciones del portal de entrada y de la capacidad del ojo del conductor para adaptarse a un nuevo nivel de intensidad luminosa, capacidad variable en los conductores de acuerdo a sus condiciones físicas, su edad, el cansancio, etc. Se ha encontrado que un tiempo de adaptación de 2.5 segundos ofrece condiciones muy razonables entre niveles de iluminación de gran intensidad en el exterior, del orden de 8000 candelas por metro cuadrado a 120 candelas por metro cuadrado dentro de una primera zona de transición y otros 2.5 segundos para pasar de esta zona de transición a una zona de intensidad mínima recomendable de 10 candelas por metro cuadrado dentro del cuerpo central del túnel. Estas cantidades de iluminación están previstas para las horas diurnas y pueden ser reducidas a la mitad durante las horas nocturnas. Los requerimientos de intensidad en la primera zona de transición pueden también disminuirse durante el día si de alguna manera se disminuye la intensidad en el exterior, lo cual se puede lograr con una adecuada disposición de árboles, galerías de aproximación, etc. estrategias que mejoran notablemente las condiciones de seguridad en la operación. Mediante el empleo de medidores de intensidad instalados en las proximidades exteriores de los portales se puede controlar, manual o automáticamente, la intensidad en la zona de transición

para propiciar una economía en el consumo de energía eléctrica. La disposición de las lámparas de iluminación es conveniente hacerla sobre la bóveda o garota del túnel, a 45° de la vertical, sobre ambos costados. 3.10.3 Ventilación La emisión de monóxido de carbono y de otros gases, producida por los motores de los vehículos, obliga, para seguridad de los usuarios, a disponer de los equipos de ventilación necesarios para mantener el ambiente interior de la galería dentro de niveles tolerables que no generen ninguna clase de peligro para las personas. Este nivel máximo tolerable de presencia de monóxido de carbono y otros gases dentro del túnel es una función del tiempo de exposición y por lo tanto de la velocidad con la que el usuario atraviese el túnel. Se ha observado como efectivamente la operación vehicular dentro de la galería de un túnel es un factor de demasiada importancia para su mayor seguridad, observación que forzosamente concluirá en recomendaciones muy precisas sobre esta velocidad de operación. La denominación de túnel largo es aplicada a aquellas soluciones que requieren ventilación forzada para su operación y túnel corto para aquellos que no la requieren. De hecho, en el diseño de toda solución tipo túnel se debe exigir la verificación de esta necesidad. Una concentración de monóxido de carbono admisible dentro de una galería es de 150 a 250 partes por millón. Los requerimientos para otros tipos de gases no venenosos, producidos por los vehículos tipo diesel, por ejemplo, también deben ser evaluadas pero son mucho más amplias, por lo que se consideran cubiertas dentro de las primeras. Sea cual sea el sistema de ventilación (longitudinal, transversal y/o mixta) que se instale para atender la evacuación de aire viciado, la velocidad del mismo dentro de la galería de circulación vehicular deberá mantenerse dentro de rangos razonables, limitándola a 10 o 12 metros por segundo. 3.10.4 Sentidos de circulación vehicular 3.10.4.1 Una galería Operará con dos carriles de circulación para ambos sentidos. Será reconocido como sentido bidireccional.



La Figura 3.10.1 presenta un ejemplo de este tipo de galería. Figura 3.10.1 TÚNELES. SECCIÓN TÍPICA DE UNA GALERÍA. CIRCULACIÓN DE VEHÍCULOS BIDIRECCIONAL

3.10.4.2 Doble galería Operará con dos o tres carriles de circulación en un solo sentido. Será reconocido como sentido unidireccional. La Figura 3.10.2 presenta un ejemplo de este tipo de galería. 3.10.5 Alineamientos y sección transversal Los alineamientos tanto horizontal como vertical dentro de un túnel pueden perfectamente mantener las mismas especificaciones de pendientes longitudinales, curvatura vertical y curvatura horizontal que las recomendadas para los tramos en superficie. No obstante, como ya se ha mencionado, si el problema constructivo de un túnel es delicado y costoso, más delicada se debe considerar su operación y es entonces cuando aparecen algunas recomendaciones de carácter práctico que conducen a una operación no solamente segura, sino económica. 3.10.5.1 Velocidad de operación Para empezar, se debe buscar una velocidad de operación uniforme para todos los usuarios, que elimine las necesidades de realizar las maniobras de adelantamiento que no dejan de generar algún riesgo y que a la vez sea óptima desde el punto de vista del consumo de combustible.

Figura 3.10.2 TÚNELES. SECCIÓN TÍPICA DE DOBLE GALERÍA. CIRCULACIÓN VEHICULAR UNIDIRECCIONAL



No se debe olvidar que los requerimientos de ventilación forzada, que prácticamente duplican el costo por metro lineal con relación a un túnel que no la requiera, son función directa de la cantidad de aire viciado que se necesita evacuar de la galería y que esta cantidad depende de la velocidad de operación, de la presencia de vehículos pesados y de las pendientes longitudinales, entre otras causas. Un rango de velocidades entre 70 y 90 kilómetros por hora cumple perfectamente con estos requerimientos, pero en cada solución se debe establecer un valor preciso con la prohibición de efectuar la maniobra de adelantamiento en los túneles bidireccionales. Dentro de esta normatividad se recomienda una velocidad de 80 kilómetros por hora, con un diseño geométrico compatible con 100 kilómetros por hora. 3.10.5.2 Alineamientos y ayudas Desde el punto de vista del perfil longitudinal, ya se ha presentado que un túnel vehicular puede ser construido con cualquier pendiente, pero se hace necesario advertir que de acuerdo a la longitud, pendientes longitudinales del orden del 3.0 % y un poco menores, comienzan a ser difíciles de manejar en el problema de resolver la evacuación de aire viciado. Con relación a los alineamientos horizontales, ya se ha recomendado una velocidad de diseño de 100 kilómetros por hora. Para longitudes especialmente cortas, tanto en túneles unidireccionales como bidireccionales, se establecen recomendaciones especiales, a saber: a. Longitudes menores de 100 metros Alineamientos vertical y horizontal en recta e iluminación de 120 candelas por metro cuadrado en toda su longitud. b. Longitudes menores de 200 metros Alineamientos vertical y horizontal en recta, iluminación de 120 candelas por metro cuadrado en los sesenta metros próximos a cada portal y de 10 candelas por metro cuadrado en la parte central. c. Longitudes menores de 500 metros Alineamientos vertical y horizontal con curvatura compatible con la velocidad de diseño . Iluminación de 120 candelas por metro cuadrado en los sesenta metros próximos a cada portal y de 10 candelas por

metros cuadrado en el cuerpo central del túnel. Se debe verificar la necesidad o no de ventilación forzada y la conveniencia de una intercomunicación entre galerías unidireccionales de servicio automotor y de peatones. d. Longitudes mayores de 500 metros Las características recomendadas son semejantes a las consideradas en el literal c. En caso de tratarse de un túnel largo, se deben considerar las siguientes ayudas especiales. - Conexiones transversales Para galerías unidireccionales se recomienda la construcción de conexiones de tipo peatonal entre cada 300 y 400 metros y de tipo vehicular cada 1000 metros. - Bahías para estacionar Tanto en galerías unidireccionales como bidireccionales. En las primeras, sobre el costado derecho, una cada 1000 metros y en las segundas, una cada 1000 metros alternadas izquierda, derecha. Estas bahías tienen la finalidad principal de permitir el estacionamiento de vehículos varados, indeseables dentro de un túnel y del personal de mantenimiento, sin alterar las condiciones de operación normal del túnel. Sobre estas bahías deben construirse nichos de auxilio para casos de emergencia provistos de teléfonos intercomunicados con el Centro de Control, para los usuarios y para el personal de mantenimiento. Con una longitud de 40 metros y ancho de 4.00 metros, garantizan un tamaño adecuado para no alterar las condiciones normales de tránsito. - Nichos Los nichos de auxilio son excavaciones menores localizadas cada 200 metros, provistas de teléfonos de emergencia conectados con el Centro de Control, para solicitar ayuda, con botón de emergencia, extintores para casos de incendios e hidrantes. - Centro de control Es el medio para la operación y supervisión del túnel. Toda información de servicio y emergencia, las señales de telemetría y los reportes de las fallas de los equipos desde las diferentes instalaciones son transmitidos al Centro de Control.



Las diferentes señales están agrupadas en paneles indicadores en una escala de mando donde son visualizadas en conjunto, de manera que permitan al personal de mando o al equipo electrónico de control, tomar oportunamente las decisiones y resolver cualquier problema dentro del menor tiempo posible. - Otros dispositivos Detectores de monóxido de carbono, de humos, de incendios, monitores de tránsito y anemómetros, todos ellos conectados al Centro de Control. Señalización vertical y horizontal, vigilancia permanente mediante cámaras de televisión y monitores en el Centro de Control. 3.10.5.3 Sección transversal Desde el punto de vista constructivo la forma de la galería puede ser circular, generada por sistemas de perforación tipo rotativo mediante máquinas conocidas como topos o fresas, puede tener forma de herradura o rectangular logradas mediante sistemas de perforación convencional de voladuras.

Geométricamente se debe definir la sección destinada a la circulación peatonal y vehicular, la cual debe tener las siguientes características: a. Galerías de tres carriles, unidireccionales Ancho de calzada de 11.50 metros y andenes de 0.60 metros, uno a cada lado. Los carriles laterales serán de 4.00 metros cada uno y el carril central de 3.50 metros. El gálibo mínimo exigido se debe respetar sobre todo el ancho de la calzada. b. Galerías de dos carriles Bien sean unidireccionales o bidireccionales, su ancho de calzada será de 8.00 metros y sus andenes de 0.60 metros. El gálibo mínimo exigido se debe respetar sobre todo el ancho de la calzada. 3.11 PASOS POR ZONAS URBANAS Y SUBURBANAS En su paso por zonas urbanas y suburbanas se recomienda diseñar las carreteras geométricamente de acuerdo con los criterios indicados en la tabla 3.11.1

Tabla 3.11.1 CRITERIOS DE DISEÑO PARA PASOS DE CARRETERAS POR ZONAS URBANAS Y SUBURBANAS Velocidad de diseño, Km/h

Descripción Unidad 80 60 50

De parada m 130 90 70 Distancia mínima de visibilidad De adelantamiento m 360 270 210 Máxima % 7 7 7 Pendiente longitudinal Mínima % 0.5 0.5 0.5

mínK de adelantamiento =

∑ i

L m / % 50

mínK de parada y confort =

∑ i

L m / % 15 10 5

Curvas verticales

Longitud mínima m 45 35 25 Peralte máximo % 7 7 7 Eliminar bombeo no favorable si el radio es menor que m 1 830 1 220 610 Emplear curva de transición si el radio es menor que m 1 220 610 305 Distancia mínima a un obstáculo lateral m 0.7 0.7 0.5 Gálibo mínimo*

m 4.9 4.5

4.9 4.5

4.9 4.5

Altura mínima de pasos peatonales subterráneos m 2.4 2.4 2.4 Entretangencia entre curvas de distinto sentido m 110 80 60 Entretangencia entre curvas del mismo sentido m 330 240 180 Distancia mínima entre intersecciones m 250 200 100

Radio mínimo en las esquinas m 10 10 10 Área mínima de las islas m2 4.5 4.5 4.5

X m 9 9 9 Distancia mínima de visibilidad Y m 150 120 90

Longitud carril de salida m 125 L3 m 45 30 30

Intersecciones no semaforizadas

Longitud carriles de giro a la izquierda L2 m 125 100 80

Ancho zona peatonal m 3.0 a 5.0 (Depende del flujo peatonal) Tramos rectos m 3.0 mínimo; 4.0 máximo

Intersecciones semaforizadas Ancho de carril

Tramos no rectos m 4.5 mínimo; 6.0 máximo * 4.9 m para vías principales rurales y urbanas, 4.5 m otras vías.



En los pasos por zonas urbanas y suburbanas son totalmente aplicables los criterios de diseño geométrico presentados para intersecciones solucionadas mediante glorietas, que aparecen en el numeral 3.7.5, y los correspondientes a pasos a diferente nivel, tanto para vehículos como para peatones, presentados en el numeral 3.8. En el diseño geométrico de los tramos de carreteras a través de zonas urbanas y suburbanas se debe contemplar la utilización de reductores de velocidad y se debe reducir a un mínimo el ancho del carril. 3.12 CRITERIOS DESDE EL PUNTO DE VISTA PAISAJÍSTICO Y ESTÉTICO PARA DISEÑO GEOMÉTRICO La paisajística en las carreteras tiene muy estrechas relaciones con el diseño, la estética de la vía y los estudios ambientales, pero persigue objetivos muy específicos: • Hacer de la carretera parte integrante del paisaje,

para reducir las correcciones y mejoras tanto en el trazado de la carretera como en el propio paisaje, buscando la debida armonía entre la naturaleza y la obra.

• Permitir que el conductor perciba una sensación tal de perspectivas del camino que su previsión de los cambios de dirección y otras acciones sea rápida, correcta, segura y agradable.

• Disipar el cansancio provocado por la monotonía del pavimento y el ancho uniforme de la sección transversal de la vía.

• Realzar los componentes estéticos de la vía, controlar la erosión e incrementar las labores de conservación; y disminuir los costos de mantenimiento, tanto de la carretera como del trabajo paisajístico realizado.

3.12.1 El trabajo paisajístico: criterios generales • El éxito de un trabajo paisajístico radica en un

proyecto vial muy bien estudiado, balanceado en sus parámetros de diseño, muy bien coordinado en sus alineamientos, estéticamente analizado y con viabilidad ambiental garantizada.

• La rígida concepción geométrica de la obra de ingeniería no pugna con la adecuación al paisaje ni al entorno de la vía en proyecto.

• Muchos aspectos del trabajo paisajístico se contemplan en la etapa de construcción de la vía y no deben ser eliminados por un equivocado concepto de la economía en costos. Entre tales aspectos están : tratamiento, suavización y perfilado de taludes, empradización de los mismos; acarreo

de materiales necesarios frente a préstamos laterales que deterioran el paisaje natural; conservación y cuidado de laderas; restauración de cauces; disposición final de materiales de desecho en zonas adecuadas y tratamiento geotécnico de las mismas; utilización racional de explosivos; conservación de ejemplares de especies vegetales; adecuado mantenimiento del ancho de zona o derecho de vía, otros.

3.12.2 Actividades básicas Los aspectos paisajístico y estético del diseño de una carretera deben contemplar las siguientes actividades básicas: • Tratamiento paisajístico de taludes en corte y

terraplén. • Explanaciones. • Terraplenes, cuyos taludes se tratan, en general,

como superficies verdes. • Arborización, cuyas ventajas son grandes en cuanto

a circulación, conservación del camino, paisajística y conservación del ecosistema; y su implantación varía para cada región.

• Tratamiento paisajístico del ancho de zona o derecho de vía.

• Tratamiento de la zona marginal, próxima al límite del ancho de zona o derecho de vía.

• Tratamiento paisajístico de las estructuras. 3.12.3 Estética vial Se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones generales: • La carretera no sólo debe permitir un fácil y seguro

movimiento del tránsito, sino también presentar un aspecto estético placentero.

• La coordinación de alineamientos debe hacerse teniendo en cuenta la seguridad del usuario, así como los valores estéticos asociados con el proyecto, de tal manera que se obtenga un conjunto que proporcione al conductor un recorrido fácil y agradable, exento de sorpresas desagradables y desorientación.

• La vía se debe insertar en la topografía, de tal manera que proporcione al usuario un viaje variado que asegure condiciones de manejo interesantes, sin fatigar al conductor ni a los pasajeros.

• El diseñador debe considerar que, al transitar por una carretera, se debe tener permanentemente una sensación de continuidad natural, a medida que se observa la vía y el terreno aledaño, evitando visuales fuertes entre el medio natural y partes de la carretera como bermas, vallas, otros.



• Aparte del diseño acertado y la calidad de la vía construida, elementos de ésta como obras de arte, puentes y obras adicionales deben ser diseñados y construidos con ayuda del arquitecto paisajista, de tal manera que haya armonía entre proyecto vial, obras y terreno circundante.

3.12.4 Tratamiento de la sección transversal El tratamiento de la sección transversal es de gran importancia para un buen aspecto estético y paisajista, debido a que cortes y terraplenes están sujetos a la erosión y problemas consecuentes, como son los derrumbes y la obstrucción de elementos del sistema de drenaje (cunetas, alcantarillas, por ejemplo). Se debe proyectar la sección transversal de la carretera con miras a su estabilidad geotécnica y a los elementos técnicos que la garanticen, dentro de los cánones de la estética vial. 3.12.5 Criterios generales Elaborar un inventario detallado de:

- Vegetación existente que se debe conservar - Zonas recreativas marginales - Áreas de descanso - Zonas de estacionamiento - Estaciones de servicio - Vallas y propaganda - Zonas disponibles para plantaciones - Servidumbres paisajísticas

Por consideraciones estéticas, en el diseño geométrico de las carreteras se deben tener en cuenta los criterios señalados para los alineamiento horizontal (numeral 3.4), vertical (numeral 3.5) y coordinación del trazado en planta con el perfil longitudinal (numeral 3.6) del presente manual. 3.13 RECTIFICACIONES Las exigencias del tránsito actual y futuro en lo referente a velocidad, seguridad y volumen, conducen al mejoramiento permanente de los criterios de diseño y, por ende, a una aplicación de los mismos en el mejoramiento de las carreteras existentes. La continua evolución, tanto del parque automotor como del tamaño y características de los vehículos, exige la adaptación de las carreteras existentes a patrones (estándares o parámetros) de diseño, compatibles con las nuevas exigencias de la demanda de tránsito.

3.13.1 Justificación Entre los puntos que justifican la rectificación de una carretera están: • La rectificación de una carretera se impone cuando

hay deficiencias en el trazado original y se requiere, además, la eliminación de puntos críticos en la vía.

• Así la demanda de tránsito no lo requiera, los trabajos de pavimentación exigen mejoras en los alineamientos, compatibles con el aumento de la velocidad de operación que aquellos implican, así como la necesidad de garantizar la distancia de visibilidad de parada en toda la vía, y de una proporción suficiente de visibilidad de adelantamiento para no reducir el nivel de servicio en las carreteras de dos carriles.

• Cuando, por exigencias de la demanda de tránsito, se requiere una ampliación de la vía a dos calzadas, con separador central o mediano; y adecuación de la vía existente a calzada unidireccional.

3.13.2 Criterios generales Supuesta la realización previa de los estudios de factibilidad, se mencionan algunos criterios generales: • El mejoramiento que implica una rectificación debe

ser completo y obedecer a estándares congruentes en sus alineamientos horizontal y vertical.

• Las rectificaciones se pueden aprovechar para eliminar pasos de ferrocarril a nivel y corregir accesos defectuosos y peligrosos de puentes en tangente.

• En el mejoramiento se deben considerar aspectos estéticos, paisajísticos y ambientales.

• Hasta donde ello sea posible y aconsejable técnicamente, se debe aprovechar la infraestructura existente, en cuanto sea utilizable y compatible con los estándares adoptados.

• Se debe garantizar la máxima eficiencia del sistema de drenajes, tanto en el diseño como en la construcción.

• Se deben cumplir los criterios de diseño geométrico correspondientes a carreteras nuevas.

• Corregir los accesos defectuosos y peligrosos de los puentes.

• En las carreteras de dos carriles, garantizar la distancia de visibilidad de parada a lo largo de toda la vía y una proporción suficiente de visibilidad de adelantamiento, para no reducir su nivel de servicio.



4 ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD DEL DISEÑO GEOMÉTRICO Para tener un verdadero control de calidad del diseño geométrico de una carretera, debe asociarse a cada actividad del proceso de diseño dos tipos de controles: el control de producción y el control de recepción. El control de producción (CP), por tratarse de un control interno, lo realiza el responsable de la actividad. El control de recepción (CR), caracterizado como un control externo y ejercido en el paso de una actividad a otra, donde hay un traspaso de responsabilidades, debe ser realizado por el receptor, generalmente el Interventor del correspondiente estudio. 4.1 CONTROL DE PRODUCCIÓN Todos los diseños geométricos de carreteras comprenderán dos tipos de controles: un autocontrol realizado por cada uno de los individuos a lo largo de su labor productiva y un control interno independiente que se ejerce, dentro de la organización encargada del diseño geométrico de la carretera, por parte de representantes de la organización que, sin participar en el proceso de desarrollo del proyecto, se dedican exclusivamente a la labor de controlar. El control interno independiente puede ser propio o contratado. La sección encargada del control y la sección encargada de la producción deben mantenerse totalmente independientes y no debe haber relación de jerarquía entre una y otra a ningún nivel, excepto en la parte superior del proceso donde, por razones obvias, ambas confluirán en la persona de mayor jerarquía de la organización. Si no se cumple esta regla es la calidad la que lleva la peor parte, ya que las decisiones de producción se consideran prioritarias. 4.2 CONTROL DE RECEPCIÓN Lo debe realizar, en cada etapa del proceso de desarrollo del diseño geométrico de la carretera, la persona que recibe el producto parcial de la etapa anterior, quien generalmente es el interventor externo seleccionado para tales efectos. Por lo tanto, esta modalidad de control y la correspondiente al control de producción siempre serán totalmente independientes. 4.3 CONTROL DEL DISEÑO DEL SERVICIO O DE LA ELABORACIÓN DE LA PROPUESTA TÉCNICA El aseguramiento de la calidad del diseño geométrico de una carretera se inicia con el control del diseño del servicio o de la elaboración de la propuesta técnica para su realización. En el caso de los servicios de consultoría para el diseño de la carretera o la

interventoría del mismo se deben establecer con toda claridad los siguientes tres puntos: • Especificación del servicio que se prestará; es decir,

se debe responder a la pregunta ¿Qué servicio se va a prestar?

• Especificación de la prestación de ese servicio, definiendo los medios y métodos para prestarlo; es decir, se debe responder a la pregunta ¿Cómo se va a prestar?

• El control de la calidad de las características del servicio y de su prestación; es decir se debe responder a la pregunta ¿Cómo se van a controlar la prestación y el cumplimiento del servicio?

Al revisar la propuesta técnica para el diseño geométrico de una carretera se deben examinar los siguientes aspectos: • La planificación del diseño y del desarrollo, que

comprende:

� Planificación de las diferentes actividades de diseño. � Asignación de responsables de cada actividad. � Asignación de personal calificado y de recursos

necesarios para el buen desarrollo de cada actividad. � Establecimiento de un sistema efectivo de

comunicación, tanto interna como con la entidad dueña del proyecto. � Documentación de los procedimientos de

verificación y control. � Cronograma de actividades. � Establecimiento de puntos de control para las

diferentes actividades. � Establecimiento de revisiones formales al terminar

cada fase del diseño. • Las interrelaciones organizacionales y técnicas. La

propuesta de estructura organizacional debe contemplar:

� Las funciones que contribuyen a las actividades de

diseño y sus relaciones internas. � Las actividades de coordinación entre los

diferentes profesionales y asesores para el buen desempeño de los grupos de trabajo. � Para que los miembros de la organización

propuesta puedan efectuar un autocontrol de su trabajo, se debe examinar cuidadosamente que cuando el grupo esté laborando se van a satisfacer las tres condiciones siguientes:



� Cada uno de los miembros del grupo profesional y técnico propuesto sabe exactamente lo que tiene que hacer.

� Cada uno de los miembros del grupo sabe lo que está haciendo.

� Cada miembro del grupo está en capacidad de actuar adecuadamente cuando las dos condiciones anteriores no coinciden. Para esto va a estar dotado con la suficiente autoridad y capacidad de decisión, que le permita actuar cuando se presentan discrepancias entre lo que está haciendo y lo que se tendría que hacer.

• Entrada del diseño, constituida por las

especificaciones y términos de referencia proporcionados por la entidad dueña del proyecto. Se debe verificar la propuesta de elaboración de un documento resumen de las especificaciones y requisitos contractuales, que sirva de referencia y permita unificar los criterios de los diferentes grupos de trabajo, para el cual se estipulan los mecanismos de revisión y aprobación.

• Salida del diseño, constituida por los planos, las especificaciones y los documentos técnicos que serán utilizados en las posteriores etapas del proyecto. Se debe verificar el establecimiento de mecanismos para su revisión, verificación, validación y cambios, así:

� Revisión del diseño: fases o etapas del diseño para

efectuar revisiones formales al finalizar cada una de ellas; mecanismos para la identificación de posibles problemas y el establecimiento de las acciones preventivas o correctivas del caso; tipo de documento para el registro de la revisión y su contenido. � Verificación del diseño (o cumplimiento de los

términos de referencia, de los requisitos establecidos y de los datos de entrada): procedimientos para la revisión de la metodología de los criterios utilizados y de los cálculos realizados; tipo de documento para el registro de la verificación y su contenido. � Validación del diseño (de tramos o terraplenes de

prueba, que se someten al uso real u otro medio de simulación que emite las condiciones de trabajo, por ejemplo): tipo de documento para el registro de la validación y su contenido. � Cambios en el diseño (cambios en las condiciones

de entrada): procedimientos para la identificación, registro, revisión y aprobación de los cambios; tipo de documento para el registro de los cambios y su contenido; mecanismos para la eliminación de documentos, planos y especificaciones obsoletos y para la verificación de la ejecución de los cambios autorizados.

4.4 CONTROL DE LA CALIDAD 4.4.1 Aspectos generales Al analizar la calidad del diseño geométrico de una carretera se deben examinar los siguientes tres aspectos: • Solución propuesta, expresada por la calidad de las

bases cartográficas empleadas y de los aspectos técnicos, funcionales, estéticos y ambientales contemplados en el diseño.

• Descripción de la solución, expresada a través del contenido de los informes, esquemas, planos y especificaciones.

• Justificación de la solución, expresada por la descripción de la metodología aplicada, las memorias de cálculo, los anexos aclaratorios y las explicaciones pertinentes.

4.4.2 Niveles de calidad Dos serán los niveles de calidad del diseño geométrico de una carretera, a saber: a. Nivel 1 (aplicable al Perfil del Proyecto y al Estudio de Prefactibilidad). Caracterizado por:

� Hay una descripción clara y sencilla de la metodología empleada en el estudio de cada uno de los aspectos del diseño geométrico. � Los cálculos relacionados con el estudio de los

diferentes aspectos del diseño geométrico son consistentes y claramente entendibles. � El informe del diseño geométrico es ordenado,

comprensible y completo. � Las soluciones escogidas en relación con cada uno

de los aspectos del diseño geométrico están de acuerdo con la práctica común pero no obedecen a un estudio de alternativas.

b. Nivel 2 (aplicable a Estudios de Factibilidad y a Diseños Geométricos Definitivos). Caracterizado por:

� El estudio de cada uno de los aspectos del diseño geométrico se realiza de acuerdo con las últimas prácticas recomendables y sin perder la visión de conjunto al analizar en detalle cada uno de ellos. � Las metodologías empleadas son claras,

completas y comprensibles. � Se adelantan estudios de apoyo necesarios para la

definición de aspectos importantes del diseño geométrico. � Las definiciones más importantes se muestran a

través de cuadros, esquemas y figuras, con el suficiente nivel de detalle.



� Los aspectos más decisivos para la calidad se revisan minuciosamente. � El diseño geométrico, durante su desarrollo y en su

etapa final, es revisado por expertos. 4.4.3 Control de especificaciones Las especificaciones de diseño geométrico son todos aquellos parámetros numéricos, criterios y requisitos sobre los cuales se basa el diseño. En relación con los parámetros numéricos, se debe considerar:

� Establecer cuáles son necesarios � Obtener de las fuentes adecuadas � Conseguir aquellos que no estén directamente

disponibles � Obtener y registrar la fuente del dato � Comprobar y actualizar su validez con periodicidad

Los parámetros numéricos deben registrarse como se indica en el capítulo 5. Se consideran parámetros numéricos aquellos que al mismo tiempo satisfacen las siguientes condiciones: • Son externos a la actividad; es decir, no son un

resultado intermedio o una derivación interna lógica. • Son necesarios. Aquellos que son de relleno no se

deben registrar. • Son directamente aplicables al diseño geométrico. • Son obligatorios. El diseñador debe tener en cuenta

los criterios geométricos establecidos en el presente manual.

4.4.4 Control del procesamiento de la información numérica Para el control del procesamiento de la información numérica propia de un diseño geométrico, tanto de campo como de oficina, se debe adoptar uno de los siguientes dos métodos: • Control total directo. Se revisan todos los

procedimientos siguiendo el método empleado por el diseñador.

• Control total paralelo. El control se hace sin tener a la vista los procedimientos y cálculos originales y empleando métodos abreviados.

Si el procesamiento se lleva a cabo con la ayuda de un computador se debe ser muy exigente y solicitar:

� Información amplia y detallada sobre los programas de computador empleados.

� Descripción de los procedimientos, con indicación y explicación de las expresiones matemáticas en que se basan. � Simplificaciones adoptadas � Información de entrada � Información de salida � Reglas de signos, unidades, explicaciones

pertinentes, etc. 4.4.5 Revisión de los informes y planos En la revisión de los informes y planos se deben tener en cuenta los siguientes aspectos fundamentales:

� Presentación correcta (que contenga todos los aspectos propios del diseño geométrico de una carretera)y no de lugar a confusiones o malas interpretaciones. � La información que se presente debe estar de

acuerdo con los procedimientos numéricos que la soportan. � Los detalles de todos aquellos aspectos que

faciliten la ejecución del proyecto se presenten con la debida claridad y profundidad. � No omitir detalles necesarios para la buena

definición y ejecución del proyecto en su fase de inversión.

4.4.6 Control de la calidad final Después de haber efectuado un control riguroso a las especificaciones de diseño geométrico y al procesamiento de la información numérica, y de haber revisado minuciosamente los informes y los planos, se debe proceder a examinar la calidad del diseño geométrico elaborado, para lo cual se deben preparar los siguientes elementos. • Perfil de curvatura a lo largo de toda la longitud de la

carretera. • Perfil de velocidad a lo largo de toda la longitud de la

carretera. • Perfil de visibilidad a lo largo de toda la longitud de

la carretera. • Perfil de “intensidad de la lluvia/ área sección

transversal estructuras de drenaje”, por kilómetro de carretera.

• Curva de peraltes vs radios realmente aplicados en el diseño, para compararla con la correspondiente a la de las especificaciones de diseño.

• Sección transversal vs. capacidad, para cada uno de los diferentes tramos de la carretera.

• Capacidad de intersecciones • En proyectos de mejoramiento: capacidad sin

mejoramineto vs. capacidad con mejoramiento, calculada en tramos característicos de la carretera.



5. INFORMACIÓN TÉCNICA A manera de guía se presentan una serie de parámetros que permiten conformar la información técnica de una carretera para su correspondiente elaboración, implementación y actualización en una base de datos: 5.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES 5.1.1 Descripción Nombre de la carretera : ____________________ Departamento : ____________________ Municipio : ____________________ Tramo : ____________________ Sector : ____________________ Longitud (Km) : ____________________ Precipitación mensual (mm) : ____________________ Altitud promedio (msnm) : ____________________ Descripción : ____________________ 5.1.2 Características técnicas 5.1.2.1 Distribución porcentual de ascensos y descensos Rango Ascensos Descensos 0 % a 2.0 % _________ _________ 2.0 % a 4.0 % _________ _________ 4.0 % a 6.0 % _________ _________ Mayores al 6.0 % _________ _________ TOTAL 100.0 % 100.0 % Subidas + Bajadas (m/Km): _______________ 5.1.2.2 Curvatura horizontal Este análisis se presentará kilómetro a kilómetro registrando la información solicitada en forma tabulada como se indica: Abscisas Ángulo de

deflexión (grados)

Longitud de espirales (m)

Radio de curvatura

(m) K 0 K 1 K 2 ¦ K n Curvatura horizontal (grados / Km): ____________

5.1.2.3 Sección transversal Número de calzadas : ____________ Separador central promedio (m) : ____________ Retornos y cruces a la izquierda

A nivel : ____________ A desnivel : ____________

Número de carriles por calzada : ____________ Ancho c/u: (m) : ____________

Ancho de bermas (m) , Iz : ____________ Dr : ____________

Peralte (%) : ____________ 5.1.2.4 Superficie de rodadura

Abscisa a. Afirmado _____ b. Sub-base granular _____ c. Base estabilizada con emulsión asfáltica _____ d. Base estabilizada con cemento _____ e. Tratamiento superficial simple _____ f. Tratamiento superficial doble _____ g. Sello arena asfalto _____ h. Lechada asfáltica _____ i. Mezcla densa en frío _____ j. Mezcla abierta en frío _____ k. Mezcla densa en caliente (concreto asfáltico) _____ l. Mezcla abierta en caliente _____ m. Pavimento en concreto hidráulico _____ n. Pavimentos en adoquines en concreto _____ Rugosidad: IRI _____________

Fecha _____________ Deflexión Viga Benkelman (mm) _____________

Fecha _____________ 5.1.2.5 Estructura del pavimento flexible Espesor de carpeta asfáltica (cm) _____________ Espesor de la capa de base ( cm ) _____________ Tipo de Base: _____________ a. Granular b. Estabilizada con cemento c. Estabilizada con asfalto d. Otra (Breve Detalle) Compactación de la Base (%) _____________ Espesor de la Capa de Sub-base (cm) _____________ Compactación de la Sub-base (%) _____________ Subrasante: C B R (%) _____________



Espesor del pavimento rígido _____________ Concreto hidraúlico (cm) _____________ Adoquines (cm) _____________ 5.2 CONSIDERACIONES AMBIENTALES Se realizará una breve descripción de los aspectos relacionados con el diagnóstico ambiental de alternativas, estudio de impacto ambiental, plan de manejo ambiental o documento de evaluación y manejo ambiental según el caso. 5.3 CRITERIOS DE PRESENTACIÓN DE LAS MEMORIAS 5.3.1 Objeto de la memoria Las memorias de diseño tienen por objeto exponer los criterios básicos del diseño geométrico adoptados en el trazado, acompañando aquellos datos que faciliten su análisis y comprensión, así como definir la geometría del trazado y establecer la información relativa al replanteo de la obra que permita y facilite su construcción. Los distintos elementos que determinan un trazado se obtienen por resolución analítica del problema, con ayudas de tipo informático o no, y se representan en planos para facilitar su interpretación. Es lógico, por tanto, que sea analítica también la información para la realización de la obra. Se considera oportuno, por tanto, que los criterios contractuales de los proyectos de carreteras, en cuanto a la geometría se refiere, deban incluirse en la memoria. Una vez definida cual es la solución más adecuada en la fase de factibilidad y estudiada en detalle en la fase de inversión, la geometría que la define responde a un conjunto de estudios y decisiones que se verán modificados si ésta se modifica “a posteriori”. Esto no quiere decir que si aparecen nuevos parámetros en el transcurso del desarrollo de las obras que condicionen una modificación de la geometría, no se deba realizar dicha modificación, si ello conduce a una solución mejor. No quiere decir tampoco que el proyecto estuviese mal desarrollado, sino que en su momento no fue viable obtener la información que condiciona dichos cambios, (espesores de estratos variables, coeficientes de paso del corte en banco a terraplén, etc.), o que han aparecido condicionantes de otra índole en la ejecución de la obra, como por ejemplo, de tipo administrativo. Por estos motivos se considera que en este anexo o en el pliego, el autor del proyecto debe hacer cumplir la geometría, ya que modificaciones en la misma podrían

suponer variaciones en las condiciones del contrato, es decir, se podrían modificar las mediciones, las obras de drenaje, los estudios de tipo ambiental, las especificaciones del pliego de prescripciones técnicas particulares de la obra, etc. y por lo tanto, variar las condiciones del contrato. No obstante este criterio contractual debe estar supeditado al mejor criterio del proyectista. En la fase factibilidad se presentará toda aquella información que permita aprovechar los datos del diseño realizado para la solución elegida, en cuanto a la definición de la geometría en planta, perfil longitudinal y en transversal, con el objeto de facilitar el trabajo del equipo redactor del proyecto en la siguiente fase de inversión. Esta información será la que se haya definido en dicha fase (variable según el tipo de proyecto) y que corresponderá a alguno de los aspectos que a continuación se detallan para la fase de inversión. 5.3.2 Información a considerar en la fase de inversión En la fase de inversión se presentarán los datos relacionados con los siguientes conceptos: 5.3.2.1 Criterios básicos del diseño geométrico adoptados en el trazado • Aspectos relacionados con la definición funcional del

trazado, como es el tipo de vía. • Condicionantes establecidos en la fase de

factibilidad relacionados con la ubicación geométrica.

• Nuevos aspectos definidos en la fase de inversión relacionados con la geometría, como son, entre otros:

� Sectorización de velocidades del trazado

(tramificación) y velocidad de diseño considerada en cada tramo. � Criterios de visibilidad. � Factores de estética y armonía. Longitudes

mínimas de las curvas. � Criterios de uniformidad considerados en el diseño

del trazado. • Parámetros de tipo general relacionados con la

geometría, como son, entre otros: � Geometría en planta:

Radios mínimos en cada tramo. Curvas de transición adoptadas. Longitudes máximas de recta.



� Geometría del perfil longitudinal. Longitudes de rampa y pendiente con inclinaciones máximas. Rangos de los parámetros de las curvas verticales.

� Geometría en transversal.

Número de carriles por sentido de circulación. Anchos de carriles. Anchos de bermas. Sobreanchos de compactación. Pendiente transversal de la calzada, berma y sobreancho de compactación en recta. Criterios de variación de los peraltes de calzada, berma y sobreancho en curvas. Espesores de las distintas capas de la estructura de pavimento. Taludes de la estructura de pavimento. Criterios de definición de las pendientes de subrasante de plataforma respecto a la rasante de la calzada. Separador central, anchura y forma. Punto de asignación del giro de peralte y de la cota de rasante. Tipo y geometría de las cunetas adoptadas según el tipo de terreno. Taludes generales en corte y terraplén.

5.3.2.2 Definición en detalle de la geometría del trazado En este apartado se consideran aquellos datos de detalle que permitan definir el trazado y restituir su geometría en campo. La información a tener en cuenta será la siguiente: a) Geometría de la planta. Puntos singulares. Este listado deberá hacerse contractual en el proyecto y es el que define la geometría en planta en el sistema de referencia elegido. Para cada punto singular de la geometría de la planta se definirán, como mínimo, los siguientes datos:

� Abscisa, coordenadas Este, Norte, acimut, radio de la curva y parámetro del arco espiral si lo hubiere.

b) Geometría de la rasante Se presentará un listado en donde se reflejen los datos de los vértices y parámetros de los alineamientos de la rasante. Este listado deberá hacerse contractual en el proyecto.

Como mínimo se definirán los siguientes datos:

� Abscisa del vértice, cota del mismo, pendiente desde el vértice anterior, parámetro K de la curva en metros, longitud y externa.

c) Geometría en transversal Se definirán los datos de la geometría en transversal en cada una de las abscisas en que varíe cada parámetro. Se presentarán listados específicos para cada uno de ellos, tratando de agrupar datos coherentes. Los datos de la geometría en transversal debería hacerlos contractuales el consultor en su proyecto. En el plano de sección tipo se clarificará la disposición de dichos elementos. En concreto se presentarán listados con representación, en cada abscisa de cambio, de los elementos existentes en el proyecto. Estos son:

� Ancho de berma izquierda, calzada izquierda, semi-separador izquierdo, semi-separador derecho, calzada derecha y berma derecha.

En el caso de que la vía transcurra por tramos urbanos, se definirá el ancho del separador central, altura del bordillo y para cada lado los anchos calzada, parqueadero si lo hubiere y andén, con indicación de sus anchos y pendientes transversales. Sobreancho de compactación y las correspondientes pendientes a cada lado de la calzada. Espesores de estructura de pavimento y taludes de dicha estructura a ambos lados. En el caso de vías de doble calzada se definirán los anchos de las bermas interiores; así como la pendiente de los taludes, de la estructura de pavimento, del separador y la distancia al eje del punto de giro del peralte para cada plataforma. Listados de peraltes con indicación de la abscisa, peralte y bombeo, definiendo su valor. Listado de los taludes de corte y terraplén, estableciendo sus criterios de variación en cada abscisa de cambio. Listado de los tipos de cuneta empleados con indicación de la longitud horizontal y vertical de cada rama.



Listado de asignación de cada tipo de cuneta según abscisado. En el caso de que la rasante de la cuneta no se corresponda con los criterios de rasante del trazado, se deberán definir las cotas de rasante de la cuneta, así como los criterios de asignación en cada intervalo de abscisas. Listado de los espesores definidos para las distintas capas del terreno; descapote y espesores de las capas en que varíen el talud de corte, con indicación de las abscisas de cambio. 5.3.2.3 Replanteo del eje del trazado Mediante la presentación de los datos de replanteo en este anexo se pretende facilitar las labores del contratista en la materialización de la geometría del trazado en el campo. Para ello se presentarán los siguientes datos: a- Bases de replanteo Las bases de replanteo servirán para la ejecución de las obras. A tal efecto deberán estar situadas de tal manera que perduren a lo largo de la fase de construcción. Estas bases, ya sean vértices o no, se establecerán en campo y se referenciarán de forma que sea posible su reposición, mediante las correspondientes referencias a las bases próximas (dos como mínimo). Con el objeto de facilitar su ubicación se presentará un croquis en el que se identifique la situación de las mismas respecto al entorno. Se presentará un listado en el que se reflejen los siguientes datos:

� Nombre de la base, coordenadas X, Y, Z. b- Replanteo del eje El replanteo del eje se realizará en función de los datos suministrados en los apartados anteriores para la geometría en planta, perfil y en transversal. Con el fin de facilitar la manipulación de datos al contratista, se facilitará la información de la geometría en soporte magnético, según se establece en el apartado correspondiente relativo al formato de intercambio. La inclusión de listados de datos de replanteo a intervalos fijos suponen un volumen de información que

ocupa excesivo espacio en el proyecto y no va a utilizar el contratista, ya que el replanteo depende de los medios y circunstancias de la obra. El objetivo, por tanto, es suministrar la información necesaria para que éste pueda deducir, con sus propios medios, la ubicación de cualquier punto del trazado, según le interese. Ello depende de las herramientas de replanteo de que disponga. De esta forma se trata también, de eliminar volúmenes importantes de papel que no van a tener utilidad y que engrosan los proyectos, dificultando su manipulación y desvirtuando otros aspectos más importantes del mismo. 5.3.3 Otros estudios y datos de interés Se presentarán aquellos estudios de visibilidad que sean necesarios para asegurar que se cumplen los criterios establecidos en todos los puntos que se estime necesario. De igual forma se presentarán todos aquellos datos y estudios que se estimen de interés para justificar la solución adoptada. Será necesario justificar en la memoria aquellos cambios que supongan una modificación respecto a los parámetros y criterios establecidos en este manual. 5.4 CRITERIOS PARA LA PRESENTACIÓN DE PLANOS 5.4.1 Consideraciones generales Los planos deben proporcionar la interpretación y comprobación cualitativa que permitan justificar de forma gráfica la solución adoptada, establecida en el numeral 5.3, e identificar y aclarar los elementos de la obra y en su caso, deben complementar la interpretación de las mediciones en aquellos detalles en los que así proceda, de forma que permitan facilitar la clara identificación de su procedencia. Los distintos elementos que determinan un trazado se obtienen por resolución analítica del problema, con ayudas de tipo informático o no, y se representan en planos para facilitar su interpretación. Es lógico, por tanto, que sea analítica también la información para la realización de la obra. Se considera oportuno, por tanto, que los criterios contractuales en los proyectos de carreteras, en cuanto a la geometría del trazado se refiere, deban incluirse en la memoria y no en los planos. No es misión de los planos verificar el cumplimiento de la normativa vigente, ya que ello debe realizarse con la información alfanumérica definida en la memoria. Lo



contrario llevaría a incluir una información excesiva en los planos que desvirtuaría los objetivos antes expuestos. 5.4.2 Planos Los planos relacionados con el diseño geométrico de carreteras son: a. Ubicación geográfica del proyecto. b. Planta y perfil de conjunto (reducido). c. Plantas y perfiles generales. d. Intersecciones. e. Sección tipo. f. Perfiles transversales. 5.4.3 Objeto y contenido de los planos a. Ubicación geográfica del proyecto: Debe reflejar donde se encuentra situada la obra en varios niveles de información, según cambios de escala coherentes con cada nivel de aproximación. Se indicará la ubicación dentro del territorio nacional, y a nivel local de tal manera que con este plano se pueda acceder, sin más información, a la zona de la obra. b. Planta y perfil de conjunto: Deben reflejar el conjunto del alineamiento y permitir identificar, de forma rápida, los distintos aspectos generales de la planta, accesos, posición de las obras de drenaje y estructuras importantes, túneles, intersecciones y características generales del relieve de la vía principal. Se pueden presentar determinados proyectos de trazado en los que debido a su naturaleza no proceda presentar perfiles longitudinales del mismo. En aquellos en que sea preciso presentar planta y perfil, se hará con arreglo a los siguientes requerimientos: Se deben presentar los planos de planta y perfil esquemáticos del trazado a escala 1:5.000. Además de lo especificado en el apartado siguiente, de aspectos comunes a los planos de planta y perfil de conjunto y de detalle, este plano debe tener en cuenta los siguientes aspectos: • Representación del diagrama de curvaturas. • Se identificará la abscisa y el parámetro de las

curvas verticales y la pendiente de los alineamientos.

c. Planta y perfil general: Deben permitir la identificación y localización del diseño vial completo, el análisis y funcionalidad del mismo y el cumplimiento de los objetivos del proyecto. En concreto, deben permitir

la correcta evaluación de la implantación de la vía sobre el terreno, en toda su longitud, así como la coordinación planta-perfil. Esto hace que tanto el diagrama de curvaturas, como el de peraltes deban estar presentes en el plano de perfil, así como la representación en la planta de los elementos constitutivos de la vía, hasta los taludes de corte y terraplén, como si de una vista aérea se tratara una vez se construyera la carretera, integrando la topografía preexistente en la banda ocupada para facilitar la interpretación del asiento de la vía sobre el terreno y afecciones consideradas en el diseño. Siempre que sea posible deben de situarse en un mismo plano la planta y el perfil longitudinal. Si no fuese así se separarán en hojas distintas la planta de los perfiles longitudinales, como puede ocurrir en las intersecciones a desnivel. En la presentación de las hojas se deben tener en cuenta los siguientes criterios: • El perfil longitudinal se debe presentar junto con la

planta, siempre que sea posible en la misma hoja, a fin de facilitar el análisis del diseño geométrico y especialmente de la coordinación planta-perfil.

• Se deben marcar las abscisas de los perfiles transversales y rotular los múltiplos de 1/10 de la escala horizontal.

• Fijada la escala horizontal, la escala vertical se debe elegir uniforme, de forma que en la peor situación quepa el perfil longitudinal del tramo representado conjuntamente con la planta en una hoja, respetando los siguientes criterios:

� La escala vertical debe ser 1/10 de la horizontal.

Se puede llegar hasta 1/20, pero no debe sobrepasarse este valor, ya que se dificulta la interpretación del relieve. � No se deben efectuar cortes del plano de

comparación en una misma hoja. Si debido a la diferencia entre las cotas extremas del dibujo, fuese necesario disponer de la totalidad del plano para representar el perfil longitudinal, será preferible representar la planta y el perfil en hojas separadas para todas ellas.

• En el dibujo del perfil longitudinal se deben

establecer suficientes líneas de referencia de cotas para que se permitan apreciar las diferencias de cotas entre el terreno y la rasante en cualquier abscisa. El paso de estas líneas de referencia debe ser un número entero fácil de interpretar y la distancia entre ellos del orden de un centímetro. Para ello se deben cuidar las escalas, ya que hay algunas que no dejan representar correctamente los



múltiplos del intervalo. Esto se consigue dando una pauta de las cotas del orden de la centésima parte de la escala vertical.

En la planta se deben identificar como mínimo los siguientes elementos: • Las líneas más destacadas de la plataforma, así

como los pies de talud, diferenciando claramente los de corte de los de terraplén.

• La cartografía sobre la que se proyecta el trazado. En ella se deberán presentar las cruces correspondientes a las coordenadas de plano cada 10 cm. Se debe representar el Norte y al menos las coordenadas de un punto, lo que permite la identificación de todos los demás.

• Se recomienda que no se eliminen los elementos cartográficos ocupados por la planta, ya que ello dificulta enormemente el análisis de la implantación del conjunto del trazado sobre la misma.

• Deben representarse los puntos kilométricos en los intervalos de control del proyecto, según el mismo criterio establecido en el perfil longitudinal, para facilitar el análisis conjunto de ambos.

Además de lo considerado el plano de planta y perfil general debe contener los siguientes elementos: Sección gráfica: • Representación gráfica del perfil longitudinal del

terreno definida por las cotas del eje en los perfiles transversales considerados en el proyecto.

• Representación de la línea del perfil longitudinal con la inclusión, tanto de los vértices, como de las curvas verticales, marcando los puntos inicial y final de cada uno.

• Tanto en la planta como en el perfil longitudinal, se deben localizar y representar las diferentes obras de drenaje, así como las estructuras y los túneles, identificándolos adecuadamente.

Sección esquemática: Es conveniente representar gráficamente el diagrama de curvaturas y el de peraltes, ya que al proceder de la representación informatizada de los valores analíticos definidos en el proyecto, se detectan con facilidad los errores de definición de los mismos. No es necesario representar el valor analítico de las abscisas de cambio, ya que se producen concentraciones de números que dificultarían la visibilidad de los gráficos y no aportan nada, ya que para la construcción de la obra estos datos se encuentran en la memoria y en soporte informático.

Debe evitarse la representación del diagrama de peraltes por medio de la sobreelevación de los bordes de calzada, ya que la variación de los anchos de la misma, que por otra parte está perfectamente definida en la planta, dificulta la interpretación de la variación real del peralte. Sección analítica:

� Cotas del terreno en los puntos definidos. � Cotas de la rasante en estos mismos puntos. � Representación numérica de los valores que

definen los acuerdos verticales. Los datos a representar, como mínimo, serán los siguientes: � Abscisa del vértice. � Cota del vértice. � Parámetro K de la curva vertical. � Longitud de la misma. � Diferencia de las pendientes de los

alineamientos de entrada y salida en el vértice, expresada en tanto por ciento. � Representación de las pendientes de los

alineamientos rectos, en tanto por ciento. � La situación más práctica para esta información

es en una banda ubicada en la parte superior de la malla de control.

d. Intersecciones: Los planos de las intersecciones se deben representar a la escala necesaria para que se vea su conjunto en una única hoja con claridad, lo que permitirá su análisis funcional, ya que un ramal está condicionado por otros próximos y por tanto requiere una interpretación basada en una estructura que no es lineal, sino en superficie. Por tanto su representación aislada no ofrece ninguna ventaja. En los planos de planta y perfil general, así como en los de intersecciones, se deben representar los puntos de referencia de nivel o bases de localización que se establezcan para el replanteo de la obra. Esta información podría presentarse en un plano específico para ello, pero como ocupa muy poco espacio, no condiciona los objetivos que se persiguen con este tipo de plano y además supone un ahorro en el volumen final del documento, queda justificada su inclusión en este plano. e. Sección tipo: Debe facilitar la identificación de los diferentes elementos del diseño geométrico en transversal, así como de aquellos elementos relacionados con el proyecto que posean estructuras de pavimento específicas, como pueden ser: vías rurales y urbanas. Se deben representar muy claramente las magnitudes asociadas a la sección o secciones en transversal que



se estimen necesarias, mediante detalles constructivos precisos, como por ejemplo; cunetas, terminaciones de las capas de la estructura del pavimento, barreras, drenaje subterráneo, etc. Debe ser propio de este plano identificar y definir aquellos parámetros en transversal que sean constantes a lo largo del trazado, y permitir identificar, mediante la representación de variables alfanuméricas, aquellos parámetros de la sección transversal que requieran listas de variación en las distintas abscisas del trazado y que por su alcance y eficiencia fuese más propio representar en listados que en planos. Se deben representar secciones genéricas en transversal reflejando la situación en corte y en terraplén. Salvo que el comportamiento de estas secciones no sea simétrico, una situación clásica que evita la duplicidad de información en numerosos casos, es la de representar una sección mixta en la que a un lado del eje se indique la situación en corte y a otro la de terraplén. Deberán figurar los siguientes conceptos: • Punto de asignación del eje de la geometría en

planta. • Punto de asignación de las cotas en perfil. En el

caso en el que no exista continuidad entre las distintas calzadas, se definirá claramente el punto de asignación de las cotas del perfil en cada una de ellas.

• Acotaciones de los anchos de corona, diferenciando los anchos del separador, calzada, carriles, berma, sobreancho y vías lentas o de adelantamiento, en su caso.

• Acotación de los peraltes, de los elementos de la rasante y de la subrasante de plataforma. Se debe indicar el peralte de aquellos conceptos que sean uniformes a lo largo del trazado, como puede ser el sobreancho de compactación.

• La representación de aquellos valores de los peraltes que respondan a listas de datos presentadas en la correspondiente memoria de geometría de trazado, se debe efectuar con una letra seguida del símbolo de "%" y una flecha que indique el sentido positivo de la representación numérica.

• Acotación del talud de pavimento a ambos lados. En el caso de una vía multicarril o autopista, se deberán indicar los taludes del interior de la estructura de pavimento, en el separador.

• Acotación de taludes en corte de tierra y roca, y en terraplén. Si estos son variables a lo largo del trazado se deberán representar esquemáticamente por letras y hacer referencia en la memoria.

• En los proyectos en que figuren taludes diferentes en los distintos estratos del terreno, se deberá representar una línea imaginaria de separación que clarifique la definición del quiebre de los taludes.

• Detalle de las capas de la estructura del pavimento, con indicación del tipo de capa, espesores, riegos de imprimación y adherencia, así como las dimensiones y taludes de los remates de las capas entre calzada y berma, y entre berma y sobreancho de compactación.

• Detalle de los distintos modelos de cunetas empleados, definiendo sus dimensiones por las proyecciones horizontal y vertical de cada rama.

• Detalle de la sección transversal de los elementos del drenaje superficial y drenaje subterráneo longitudinal, reflejando su ubicación en transversal, respecto al resto de los elementos. El hecho de que en este plano se definan detalles de la cuneta o del drenaje no exime de considerar en los planos correspondientes todo tipo de detalle relacionado con el drenaje que sea necesario para definir correctamente las obras.

• En las secciones de tipo urbano, además de lo anteriormente expuesto se deben reflejar los elementos propios de dicha sección: sardineles, aceras, soleras, etc., con indicación de los materiales empleados y magnitudes de los mismos.

f. Perfiles transversales: El objeto de este plano es el de permitir analizar el asiento e integración de la vía sobre el terreno, por lo que no es adecuado repetir los aspectos propios de la sección tipo en cada uno de los perfiles del mismo, como son las capas de la estructura de pavimento, detalles de cunetas, etc. Tampoco es necesario incluir ejes de escalas, planos de comparación, acotaciones numéricas de los puntos del perfil, ya que obligan a una información tan laboriosa, como inútil, que es más propia de formar parte del formato de intercambio. En el caso de secciones en las que intervienen varias calzadas correspondientes a ejes diferentes, se debe representar la sección conjunta, con el fin de facilitar su análisis. • Se debe presentar el plano de perfiles transversales

a la escala necesaria para su correcta interpretación. Esta debe ser la misma, tanto horizontal como vertical, así como la misma en todas las hojas y debe estar comprendida entre 1:200 y 1:400.

• Es preferible que los perfiles se identifiquen por su abscisa, mejor que por su número de orden, ya que aquella refleja mejor su situación dentro del alineamiento.



• En cada perfil transversal además de la abscisa, se debe representar la cota en el eje de la rasante de calzada.

• Se deben representar las líneas del terreno natural y del descapote.

• No se deben presentar nunca perfiles partidos, o incompletos.

• No se deben representar más perfiles que los correspondientes a la equidistancia definida. Esta será de 20 ó 25 m. según el tipo de trazado, en los ramales de las intersecciones a desnivel se considerarán equidistancias de 10 m.

• En caso de considerarse necesario representar perfiles transversales en puntos del eje distintos que rompan dicha armonía, o con ángulos no ortogonales respecto al eje del trazado, estos se deben reflejar en planos distintos, específicos para ello.

• El número de perfiles representados en una misma hoja debe ser el máximo posible siempre que no se produzca excesiva acumulación de datos.

5.4.4 Aspectos de presentación, escalas y formatos de los planos Respecto a las escalas de representación gráfica se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones: • Las escalas adoptadas deben ser coherentes con la

precisión de los datos topográficos y debe ser la misma para todas las hojas del mismo plano.

Al fin de sistematizar, racionalizar y manipular los planos es muy conveniente que todos, sin excepción, sean del mismo formato. Tradicionalmente los planos se presentaban en formato grande DIN-A1 (840 x 594 mm) o similar, porque se empleaban como herramienta única para construir. Los inconvenientes del traslado de este formato a la situación actual son diversos (plegado, encuadernación especial, dificultades de visualización total, etc.) La representación del DIN A1 reducido a la mitad, DIN A3 (420 x 297 mm), es el tamaño más grande compatible con una encuadernación sin plegado. Tiene el inconveniente de exigir escalas de presentación más reducidas, pero dado su carácter auxiliar e interpretativo, ese inconveniente queda subsanado por la existencia de los nuevos métodos informáticos y la información analítica correspondiente, además de las posibilidades de representación automatizada en color que corrigen los inconvenientes del tamaño más reducido.

Si los planos se realizan a mano, deben tener formato DIN-A1, para aumentar la calidad del dibujo y posteriormente presentar y operar con reducciones a DIN-A3. Otros aspectos de presentación de los planos que se deben considerar son: • Todos los planos deben tener el mismo formato y

tipo de carátula de presentación. • El rótulo identificativo de cada plano debe ser una

banda paralela a la línea inferior del marco con una separación de 2 ó 2.5 cm. en formato grande, a fin de facilitar la distribución de las hojas de perfiles transversales, longitudinales y de planta. Esto condiciona el formato y tipo de presentación del resto de planos del proyecto, si se desea una uniformidad.

• El objetivo de los márgenes es facilitar la encuadernación de los documentos. Además estos deben ser los necesarios para que queden compuestos con la debida estética de presentación, según el formato elegido.

• El documento de los planos se debe iniciar con un índice que permita la identificación y el acceso cómodo a los mismos. Por ello en la carátula identificativa de cada hoja debe representarse, en zona bien visible, el título del plano, el número del plano, el número de la hoja dentro de cada plano y una numeración correlativa para todas las hojas que permita su fácil encuadernación.

5.5 FORMATO NEUTRO DE INTERCAMBIO DE INFORMACIÓN PARA GEOMETRÍA DEL TRAZADO EN PROYECTOS DE CARRETERAS 5.5.1 Objetivo El objetivo de un formato neutro de intercambio es facilitar la transmisión de datos de forma biunívoca entre los distintos sistemas de cálculo de trazado de carreteras, sistemas que no tienen que compartir necesariamente la misma filosofía de adquisición, pero que evidentemente tienden a producir los resultados de forma compatible. Se pretende un control racional de la información por parte de la Administración que permita facilitar el traspaso de la misma desde y hacia los consultores que a su vez sirve para la comunicación entre ellos y entre éstos y los constructores. Ello evitará tener que introducir de nuevo los datos, independientemente del sistema que tenga cada uno. En esencia, se pretende evitar barreras impuestas por los sistemas informáticos y facilitar la comunicación entre los distintos agentes



que intervienen en un mismo proceso, puntos fundamentales del progreso de la ingeniería. La implantación de un formato neutro de intercambio en el mercado actual reporta las siguientes ventajas adicionales: • Desde el punto de vista de la confidencialidad de los

datos, la aportación de éstos en soporte informático no altera ninguno de los requisitos establecidos en un proyecto, ya que su ámbito se reduce a los datos publicados en el mismo y su único objetivo es evitar pérdida de tiempo en la reintroducción manual de los mismos y por ende errores causados por este proceso.

• La adopción de un formato neutro en ASCII facilita el intercambio entre sistemas de cálculo, cualquiera que sea su estructura de datos y dada su visibilidad, elimina ambigüedades en la definición del mismo.

• Esto favorece la libre competencia de productos informáticos, lo que proporciona una mayor calidad de oferta de estos productos. Se evitan imposiciones de determinadas marcas de programas, o formatos afines a ellas, lo que sin duda, acabaría generando monopolios que eliminarían automáticamente el progreso del desarrollo de este tipo de tecnología de un país.

5.5.2 Consideraciones previas Mientras no se tomen decisiones muy analizadas y por supuesto fuera del alcance de la definición de un formato de intercambio, la representación y control de un proyecto de vía de comunicación debe establecerse tal y como se ha hecho hasta ahora. A saber: • Representación independiente de la geometría en

planta y en perfil. • Establecimiento de una red de control por medio de

secciones transversales. • Consideración de un sistema de ejes de

coordenadas no Euleriano, en el que la X y la Y son rectangulares y la Z vertical, con todas las magnitudes reducidas a la planta.

5.5.3 Principios básicos a tener en cuenta Los elementos más importantes a representar y controlar son: • Planta. • Perfil longitudinal. • Secciones transversales del terreno de asiento de la

plataforma. • Anchos de los elementos de la sección transversal

dependientes de los datos de partida de proyecto;

calzadas, bermas, separadores, sobreanchos de compactación ...

• Pendientes transversales de estos elementos. • Definición de los elementos dependientes de la

naturaleza del terreno de asiento; geología, taludes, cunetas...

• Información cartográfica digital, si se ha utilizado en el proyecto.

Los tres primeros elementos no presentan dificultad en cuanto a intercambio entre sistemas, debido a que aquellos que pretendan acogerse a la convención deben cumplir las reglas establecidas y ya mencionadas de independencia de planta y perfil longitudinal y establecimiento de la red de control de perfiles transversales. Cualquier Sistema de Intercambio que se plantee debería cumplir como mínimo los principios de legibilidad, coherencia informativa y volumen mínimo. El primero de estos se cumple satisfactoriamente al producir un archivo ASCII estándar. Un archivo que no sea ASCII, es decir, no legible en forma directa, no puede garantizar la responsabilidad del suministrador de la información. La coherencia informativa exige que no existan dudas ni contradicciones. En la configuración de cada tipo de formato debe establecerse un compromiso entre la cantidad de información a transmitir y la legibilidad de la información para conseguir un volumen mínimo razonable. No debe tratarse de la misma manera la geometría de un eje en planta que como mucho, generaría archivos de 2, ó 3 Kb. que la información cartográfica en la que se está hablando de transmitir varias decenas, o centenas de Mb. La presencia de una cabecera específica para identificar el tipo de lista que contiene el archivo y el hecho de que cada archivo responde y obedece a una convención, elimina la necesidad de cabeceras explicativas de cada elemento de la lista. Un formato de intercambio debe proporcionar una forma rápida de introducir datos en un sistema de carreteras. No debe ser objetivo del mismo obtener los datos tal y como los definió el autor del proyecto.



5.5.4 Aspectos específicos de cada elemento del formato de intercambio Según estos principios se establece el siguiente formato para los distintos elementos mencionados: Planta. No se admiten más elementos en el trazado en planta que: • Segmentos de recta. • Arcos de circunferencia, acompañados de sus

correspondientes curvas de transición, si existen. Se debe cumplir el principio de continuidad en posición y de tangencia, es decir, que las coordenadas finales de un elemento de la planta y las iniciales del siguiente, si lo hubiere, deben ser idénticas en todos los casos y así debe ser también el acimut del trazado en ese punto. Debe adoptarse una convención para describir el radio de curvatura infinito, siendo las más significativas las siguientes: • Definir la Curvatura en lugar del Radio. • Infinito. • Recta. • 0. La primera resuelve rigurosamente el problema ya que la curvatura infinita no está permitida, pero resultaría un sistema seguro de introducir decimales innecesarios y provocadores de errores de aproximación o, en otro caso, obligaría a la adopción de datos de intercambio en forma fraccionaria. Las dos siguientes son aceptables, siendo preferible la primera de ellas, ya que recta no define un radio sino un tipo de elemento. La última no presenta dificultad en cuanto a falsa interpretación, debido a que sería fruto de una convención que no va a permitir un radio nulo y presenta la ventaja de cumplir algo mejor que las dos anteriores el principio de volumen mínimo razonable de información. Esta es la que se considera en este formato. Podría omitirse el dato cumpliéndose mucho mejor el principio anterior, pero tiene el inconveniente, común a la segunda y tercera solución de provocar la lectura de un dato en formato inesperado, (inconveniente no demasiado grave).

Para mantener la integridad de los resultados es conveniente transmitir las coordenadas, estacionamientos y magnitudes lineales con cuatro decimales. Como los ángulos sexagesimales imponen una seria complicación en cuanto a representación y carecen de la precisión que puede tener cualquier otra representación de los mismos, no quedan más soluciones alternativas que radianes, centesimales, o nonagesimales. No se aconseja la representación en radianes de acuerdo con el principio de legibilidad, parece por lo tanto razonable utilizar los grados centesimales con precisión hasta las décimas de segundo, lo que supone cinco decimales, no obstante, dada la tradición en el uso de los grados sexagesimales se permite su presentación en este formato siempre y cuando se indique de alguna forma el sistema empleado. Para definir un trazado en planta bastaría con conocer las coordenadas del primer punto y su acimut y para cada elemento, el radio de curvatura con su signo, los parámetros de las clotoides de entrada y salida y la longitud de desarrollo. Como estos datos obligarían a definir el trazado desde el principio y no habría posibilidad de comprobación, es preferible repetir en cada elemento las coordenadas del primer punto, con lo que aunque se va en contra del principio de no redundancia, se permite empezar el trazado por el punto que uno desee y por otro lado, se asegura la calidad del traspaso, sea cual sea el método de diseño de la herramienta informática que los gestiona. El signo del radio se considera positivo si con el sentido de avance éste se describe hacia la derecha. El formato queda como sigue: Cabecera. Clave: *PLA001 (Primera línea del archivo) Título: (40 caracteres). Registro tipo. Para cada elemento se define su punto inicial. Abscisa. Longitud del elemento. X. inicial. Y. inicial. Acimut.



Radio. Parámetro de la clotoide de entrada. Parámetro de la clotoide de salida. Cada elemento se representa en una línea. Para facilitar la legibilidad, los valores de cada concepto deben estar alineados. Conviene observar que con un tipo de definición como el propuesto, cualquier sistema de cálculo que contemple como mínimo un tipo de elemento fijo por sus coordenadas y definido por su radio y sus parámetros de entrada y de salida, puede reconstruir el eje sin dificultad. Perfil longitudinal. La geometría en perfil queda perfectamente definida por la abscisa de cada vértice, su cota y el valor de uno cualquiera de los parámetros que define el acuerdo de transición. La definición de la parábola podría ser a través del radio (parámetro), la longitud, o la flecha, bien incluyendo los tres, uno determinado, o uno cualquiera con indicación de su tipo. La última de las posibilidades tiene la ventaja de mantener la limpieza en la representación del dato que se ha definido por el proyectista que podría quedar afectada por la imprecisión del cálculo. El formato queda como sigue: Cabecera. Clave: *PLO001 (Primera línea del archivo) Título: (40 caracteres). Registro tipo. Abscisa del vértice. Cota del vértice. Parámetro que define el acuerdo según la convención elegida. Bases de replanteo. Se establece el formato de intercambio de las bases de replanteo que servirán para la definición de la obra en el campo. Cada base de replanteo tiene un texto identificativo y unas coordenadas de ubicación. El formato queda como sigue:

Cabecera. Clave: *BAS001 (Primera línea del archivo) Título: (40 caracteres). Registro tipo. Nombre. X. Y. Z. Peraltes. Cada calzada de una vía con calzadas independientes puede representarse con una lista independiente. Este podría ser el caso de los dos carriles de una vía bidireccional. Podría evitarse la duplicidad de listas en el caso en que la única diferencia entre ambos fuera las situaciones de bombeo y la transición al mismo, en el que bastaría con la indicación de la situación de bombeo y la pendiente del mismo. La transición quedaría definida automáticamente entre las abscisas en las que el peralte es regular y el siguiente en que sería de bombeo. El peralte es positivo si el signo del radio es positivo y negativo en caso contrario. El formato queda como sigue: Cabecera. Clave: *PER001 (Primera línea del archivo) Título: (40 caracteres). Registro tipo. Abscisa. Peralte. Plataforma. Se definen tablas independientes para cada elemento de la plataforma. Para cada uno se indica la estación en que varía su valor y éste. Se interpolan los valores cada dos estaciones consecutivas de forma lineal. Se consideran las siguientes tablas, con las claves de identificación que se presentan a continuación:



� Ancho de calzada izquierda. *PCI001. � Ancho de calzada derecha. *PCD001. � Ancho de la berma izquierda. *PBI001. � Ancho de la berma derecha. *PBD001. � Ancho de semiseparador izquierda. (En el caso

de autopistas). *PMI001. � Ancho de semiseparador derecha. (En el caso

de autopistas). *PMD001 � Ancho del sobreancho de compactación interior

izquierdo. (En el caso de autopistas). *PII001. � Ancho del sobreancho de compactación interior

derecho. (En el caso de autopistas). *PID001. � Ancho del sobreancho de compactación

izquierdo. *PSI001. � Ancho del sobreancho de compactación

derecho. *PSD001. � Distancia del punto de control del perfil

longitudinal (punto del giro del peralte) a la izquierda. *POI001. � Distancia del punto de control del perfil

longitudinal a la derecha. *POD001. El formato queda como sigue: (Se expone como ejemplo el correspondiente al ancho de calzada izquierda). Cabecera. Clave: *PCI001 (Primera línea del archivo) Título: (40 caracteres). Registro tipo. Abscisa del punto de cambio. Valor. Terreno. Este es uno de los casos en los que debe de primar la compacidad de la información sobre la legibilidad, cuya necesidad es dudosa. Se describen los puntos de cada perfil transversal de izquierda a derecha. Se expone cada punto en una línea separando la distancia al eje de la cota con una coma. Las distancias de los puntos a la izquierda del eje se consideran negativas y las de los de la derecha positivas. No se limita el número máximo de puntos por perfil. Cada usuario define los puntos que tenga y cada fabricante de software hará lo que pueda con los que le lleguen. Conviene tener en cuenta que este formato de intercambio del terreno va a ser utilizado también como

formato general de adquisición de datos por gabinetes topográficos, entre otros, y debe ser utilizable en todas las aplicaciones que requieran secciones transversales del terreno. La inclusión de puntos característicos de la sección, como pueden ser bordes de pavimento existentes, límites de expropiación, parcelas, o cualquier otra marca conveniente de considerar, puede tratarse de dos maneras. A saber: • El establecimiento de un formato independiente que

contenga, para cada tipo de marca y de forma secuencial, su estacionamiento y su distancia al eje.

• La inclusión, antes del terminador de línea de cada pareja de datos de punto, de un carácter identificador de su clase, según una convención a definir.

El primer criterio tiene la ventaja de que permite una libertad grande de trasmitir cualquier concepto asociado a un punto en transversal. Por contra tiene el inconveniente de que puede ser inestable, ya que posibilita la incongruencia de la información; marcas fuera del perfil, en puntos no definidos, etc. El segundo tipo, más rígido, no presenta grandes problemas de lectura y cada usuario los procesaría como buenamente pudiera, o podría ignorarlos si su sistema no dispusiese del tratamiento adecuado para ellos. Las coordenadas y acimut del eje del perfil son absolutamente innecesarias, ya que un archivo de secciones transversales no tiene validez alguna si no está referido a una planta concreta y definida. El formato queda como sigue: Cabecera. Clave: *TER001. Título: (40 caracteres). Registros tipo. Abscisa del perfil, Número de puntos. Distancia, cota. (Opcionalmente indicación de clase de punto). Distancia, cota. (n) ... No se fija el número de decimales ni la máscara (o marca), o tabulación de los datos. Se considera una coma como separadora de la información.



Cada bloque de información se repite con el número de puntos indicados en la cabecera de cada perfil. Geología, taludes, cunetas y otros detalles. De aquí en adelante se encuentran datos en los que los sistemas difieren substancialmente. El problema no es grave ya que la cantidad de información es pequeña y puede ser introducida en cada sistema manualmente. Como se ha indicado, el objetivo de los archivos de intercambio es el ahorro de energías de los usuarios de los distintos sistemas a la hora de compartir trabajos de diseño, o control sobre el mismo proyecto. Formato de intercambio de cartografía. Se proponen dos soluciones de formatos de intercambio. La primera responde a criterios racionales de optimización de espacio y facilidad de comunicación. La segunda responde a criterios de estandarización en el mercado. Ambos deberían simultanearse, ya que no se puede impedir el progreso en la racionalización de los procesos y por otro lado se debe respetar las costumbres del mercado, mientras no cambien. En cualquier caso el traspaso de información cartográfica entre sistemas debe efectuarse siguiendo principios muy similares a los establecidos en la geometría del trazado; legibilidad, coherencia informática y volumen mínimo y este es el caso más claro de la necesidad de volumen mínimo de información que debe primar sobre la legibilidad. Primer formato. Las entidades a traspasar deben ser controladas por todos los sistemas, para lo cual es necesario partir de una serie de entidades comunes a todos. Estas son:

� Punto. � Polilínea. � Texto.

Podría integrarse otro tipo de entidad como son arcos, espirales, o los llamados símbolos que abarcan desde un simple carácter geométrico, hasta la representación de una torre de alta tensión, o un árbol completo, pero es evidente que desde un enfoque cartográfico todos estos nuevos elementos son derivados de los anteriormente descritos y por lo tanto deben ser transmitidos como combinaciones de ambos. De igual forma ocurre con las características de color, grosor y trama de cada entidad. Estos aspectos son

implícitos al código de cada elemento y cada sistema debe poder adaptarlos con facilidad. Por ello en el formato debe aparecer dicho código y el suministrador de cartografía debe acompañar su convenio, o especificaciones propias, con cada trabajo que entregue, para que los demás las puedan adaptar a su sistema. La información cartográfica de un trabajo puede estar almacenada en uno o varios archivos. Cada archivo debe tener un nombre identificativo del trabajo que debe dejarse a potestad del suministrador. Asimismo, poseerá un primer registro en el que se establece la clave del mismo. Esta clave es identificativa del proceso, es decir, debe representar que se trata de una cartografía, así como del número de orden del archivo de que se trata dentro del total de archivos que la componen. El sistema más compacto de transmisión se puede conseguir estableciendo una cabecera para toda la información de un archivo, en el que se indica unas coordenadas absolutas de referencia y la precisión de los datos relativos que se transmiten como números enteros con lo que se elimina el punto decimal. Esto último supondría un ahorro del orden de un 20 % de la información a transmitir. Otro ahorro importante para la transmisión de las cotas de las polilíneas es la representación de las mismas como diferencia de la del primer punto, omitiendo el dato en el caso de que esta diferencia sea nula. Esto hace posible la reducción de información en la transmisión de curvas de nivel sin necesidad de tratarlas como elementos singulares. Con esto se consiguen ahorros del orden del 40 % del volumen de información. La cartografía se identifica por un título de 40 caracteres. Cada archivo de los que se compone la cartografía tendrá la siguiente cabecera: Clave: *CAR001. Título: (40 caracteres). X origen, Y origen, número de decimales de la X y de la Y, número de decimales de la cota. La información contenida en los siguientes registros dependerá del tipo de entidad considerada. Estos son: Polilínea. La línea consta de una cabecera identificativa en la que aparece el código del suministrador y la cota inicial del



primer punto. A continuación aparece en cada registro la terna de valores incremento de X, incremento de Y, e incremento de Z. El Formato a considerar será: L, Código, Cota inicial. Inc. X, Inc. Y, Inc. Z. Inc. X, Inc. Y, Inc. Z. ... En donde: L es el identificativo de que la entidad a leer es una polilínea. Código es el correspondiente al que utiliza el suministrador de la cartografía. Sería conveniente llegar a una convención de codificación que facilitara la interpretación de los diferentes elementos. Punto. El Formato a considerar será: P, Código, Inc. X, Inc. Y, Cota. En donde: P es el identificativo de que se trata de un punto. Texto. Se establece el criterio de que un texto puede tener nueve puntos de posible inserción, correspondientes al centro, las cuatro esquinas y los cuatro centros de los lados del rectángulo envolvente al texto. El formato a considerar será: T, Código, H, Ángulo, Número de punto de inserción (0,8). Inc. X, Inc. Y, (Z opcional). Texto. En donde: T es el identificativo de que se trata de un texto. H es la altura del texto.

La Z puede ser opcional, ya que el texto puede representar elementos cuya cota es importante, con lo que se evita la duplicidad de elementos a definir que en este caso serían un texto y un punto. El texto debe tener limitación de longitud, ya que no existe limitación al número de textos que se pueden incluir en un archivo. Segundo formato. Como alternativa al formato anterior debería darse la posibilidad de traspasar la cartografía en formato DXF. Este formato tiene las ventajas de estar muy extendido y de que es un formato legible por estar en ASCII estándar, siempre que la representación de los elementos se efectúe en coordenadas absolutas que no requieran de transformaciones adicionales. Podría ser aceptado cualquier otro formato ASCII de los usuales en la distribución de cartografía. Teniendo en cuenta lo anteriormente descrito, se propone que las únicas entidades que deberían traspasarse bajo estos formatos deberían ser polilíneas, puntos y textos. 5.5.5 Anexo de definición de registros Todos los archivos tendrán el título que desee el usuario, aunque se recomienda que guarde coherencia con la clave dada a la cabecera de la información del archivo. Formato del eje en planta. Cabecera. Clave: *PLA001 (Primera línea del archivo) Título: (40 caracteres). Registro tipo.

Nº de decimales. Longitud del campo. Abscisa. 4 11 Longitud. 4 10 X. inicial 4 12 Y. inicial 4 12 Acimut. 5 9 Radio. 4 10 A. entrada. 4 9 A. salida. 4 9



Ejemplo: *PLA001 Título (40 caracteres). ######.####,#####.####,#######.####,#######.####,###.#####,#####.####,####.####,####.#### ######.####,#####.####,#######.####,#######.####,###.#####,#####.####,####.####,####.#### ... Formato del perfil longitudinal. Cabecera. Clave: *PLO001 (Primera línea del archivo) Título: (40 caracteres). Registro tipo. Nº de decimales. Longitud del campo. Abscisa vértice. 4 11 Cota vértice. 3 8 Clave y Valor del acuerdo. 4 11 Ejemplo: *PLO001 Título (40 caracteres). ######.####,####.###,{R|L|F}######.#### ######.####,####.###,{R|L|F}######.#### ... Si se indica R significará que el dato que se presenta a continuación es el radio o parámetro de la parábola, L indicará que se trata de la longitud del acuerdo y F que se trata de la flecha en el vértice. Se considera que las parábolas son de eje vertical. Formato de las bases de replanteo. Cabecera. Clave: *BAS001 (Primera línea del archivo) Título: (40 caracteres). Registro tipo. Nº de decimales. Longitud del campo. Nombre. - 8 X. 4 12 Y. 4 12 Z. 3 8

Ejemplo: *BAS001 Título (40 caracteres) ########,#######.####,#######.####,####.### ########,#######.####,#######.####,####.### ... Formato de los peraltes. Pueden darse dos posibilidades, a saber: 1ª) Que el criterio de peraltes a ambos lados de la calzada responda a variaciones que puedan definirse en una sola tabla, en cuyo caso el formato será: Cabecera. Clave: *PER001 (Primera línea del archivo) Título: (40 caracteres). Registro tipo.

Nº de decimales. Longitud del campo. Abscisa. 4 11 Peralte. 3 7 Ejemplo: *PER001 Título (40 caracteres) ######.####,###.### ######.####,B###.### ######.####,B###.### ######.####,###.### ######.####,###.### ... Con la letra B se indica que en la abscisa definida existe bombeo del valor que se indica a continuación. 2ª) Que el criterio de peraltes a ambos lados de la calzada sea independiente, en cuyo caso se presentarán los valores correspondientes en tablas distintas. El formato resultante para cada tabla será:



Cabecera. Clave: *PERI001 (Primera línea del archivo). Donde PER es el identificativo de los peraltes y D o I indica si se trata de la calzada derecha o de la izquierda. Título: (40 caracteres). Registro tipo.

Nº de decimales. Longitud del campo. Abscisa. 4 11 Peralte. 3 7 Ejemplo para la calzada izquierda: *PERI001 Título (40 caracteres) ######.####,###.### ######.####,###.### ######.####,###.### ######.####,###.### ######.####,###.### ... Ejemplo para la calzada derecha: *PERD001 Título (40 caracteres) ######.####,###.### ######.####,###.### ######.####,###.### ######.####,###.### ######.####,###.### Plataforma. Se consideran las siguientes tablas, con las claves de identificación que se presentan a continuación:

� Ancho de calzada izquierda. *PCI001. � Ancho de calzada derecha. *PCD001. � Ancho de berma izquierda. *PBI001. � Ancho de berma derecha. *PBD001. � Ancho de semiseparador izquierda. (En el caso

de autopistas). *PMI001. � Ancho de semiseparador derecha. (En el caso

de autopistas). *PMD001 � Ancho del sobreancho de compactación interior

izquierdo. (En el caso de autopistas). *PII001. � Ancho del sobreancho de compactación interior

derecho. (En el caso de autopistas). *PID001. � Ancho del sobreancho de compactación

izquierdo. *PSI001. � Ancho del sobreancho de compactación

derecho. *PSD001.

� Distancia del punto de control del perfil en longitudinal a la izquierda. *POI001. � Distancia del punto de control del perfil en

longitudinal a la derecha. *POD001. En el caso de vías con un número de carriles por calzada tal que los peraltes varíen de forma distinta en los distintos carriles, se considerarán como plataformas independientes, identificándose tal hecho en el título del archivo, así como diferenciando el número del trabajo. Formato de cada tabla. (Se expone como ejemplo el correspondiente al ancho de calzada izquierda). El formato del resto de elementos tendrá las mismas características que éste, a excepción de la clave del archivo. Cabecera. Clave: *PCI001 (Primera línea del archivo) Título: (40 caracteres). Registro tipo. Nº de decimales. Longitud del campo. Abscisa. 4 11 Valor. 2 5 Ejemplo de la calzada izquierda: *PCI001. Título (40 caracteres). ######.####,##.## ######.####,##.## ... Formato de los perfiles transversales del terreno. Cabecera. Clave: *TER001. Título: (40 caracteres). Registros tipo. Abscisa, Número de punto. Distancia, cota,(MD opcional). Distancia, cota,(MD opcional). (n) ....



Ejemplo: *TER001 Título ( 40 caracteres) 0,5 -50,345.33 -12.33,354.45 -3.4,353.2,M-0.5 3.6,353.4,M0.5 34.5,354.22 20,7 -48,346.45 -34.5,347.76 -12.8,345.65 -3.3,345.12 3.6,345.23,M-0.5 7.55,345.56,M0.5 25.45,347.5 ... Nota: el número después de la M indica que la marca (M) está situada a esa distancia del punto marcado. El signo de la distancia es positivo si se mide hacia la derecha y negativo si se hace hacia la izquierda del punto marcado. En caso de no existir la distancia se entiende que la marca está en el mismo punto en que se define. Formato de intercambio de cartografía. Cada archivo de los que se compone la cartografía tendrá la siguiente cabecera:

Clave: *CAR001. Título: ( 40 caracteres). X origen, Y origen, número de decimales de la X y de la Y, número de decimales de la cota. La información contenida en los siguientes registros dependerá del tipo de entidad considerada. Estos son: Polilínea. L, Código, Cota inicial. Inc. X, Inc. Y, Inc. Z. Inc. X, Inc. Y, Inc. Z. ... Punto. P, Código, Inc. X, Inc. Y, Cota. Texto. T, Código, H, Ángulo, Número de punto de inserción (0,8). Inc. X, Inc Y, (Z opcional). Texto. La longitud del texto se limita a 40 caracteres. Un texto más largo se separará en dos o más textos.



GLOSARIO ADE: Automóviles directos equivalentes. ÁNGULO CENTRAL, ÁNGULO DE GIRO DE UNA CURVA: Ángulo interno formado por los radios extremos de una curva en planta. ÁNGULO DE DEFLEXIÓN: Aquel que se mide entre un alineamiento y la prolongación del alineamiento anterior; corresponde al ángulo central de la curva necesaria para entrelazar los dos alineamientos geométricos. BERMA: Son las fajas contiguas a la calzada, comprendidas entre sus orillas y las líneas definidas por los hombros de la carretera. BOMBEO NORMAL: Pendiente Transversal de la superficie de rodadura en las tangentes de una obra vial, que tiene por objeto facilitar el escurrimiento superficial del agua. CALZADA: Es la parte de la corona, destinada al tránsito de vehículos y constituida por uno o más carriles. CANDELA: Unidad de intensidad luminosa que equivale a la intensidad, en una dirección determinada, de una abertura perpendicular a esta dirección y que tenga una superficie de 1/60 de centímetro cuadrado, difundiéndose como un radiador integral o cuerpo negro, a la temperatura de solidificación del platino. Símbolo: cd CAPACIDAD VEHICULAR: Número máximo de automotores que pueden pasar por un punto dato, en un carril o en una calzada, durante un periodo de tiempo dado normalmente una hora, bajo las condiciones prevalecientes de tránsito y estado de la vía. CARRETERA: Infraestructura de transporte cuya finalidad es permitir la circulación de vehículos en condiciones de continuidad en el espacio y el tiempo, con niveles adecuados de seguridad y comodidad. Puede estar constituida por una o varias calzadas, uno o varios sentidos de circulación o uno o varios carriles en cada sentido, de acuerdo con las exigencias de la demanda de tránsito y la clasificación funcional de la misma. CARRIL: Es la parte de la calzada, de ancho suficiente para la circulación de una fila de vehículos.

CURVA DE TRANSICIÓN: Curva horizontal de una calzada, cuya característica importante es la variación del radio, que permite desarrollar gradualmente la fuerza centrífuga que actúa sobre los vehículos, cuando transitan un sector espiralizado. DISTANCIA DE VISIBILIDAD: Longitud de una carretera, visible a un conductor bajo condiciones expresas. DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE ADELANTAMIENTO: Se dice que un tramo de carretera tiene distancia de visibilidad de adelantamiento, cuando la distancia de visibilidad en ese tramo es suficiente para que, en condiciones de seguridad, el conductor de un vehículo pueda adelantar a otro, que circula por el mismo carril a una velocidad menor, sin peligro de interferir con un tercer vehículo que venga en sentido contrario y se haga visible al iniciarse la maniobra de adelantamiento. DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE ENCUENTRO: En las carreteras terciarias de una calzada y sin diferenciación de carriles, la distancia de visibilidad de encuentro es la longitud mínima disponible de carretera, visible para los conductores que circulan en sentidos opuestos, obligados a llevar a cabo la maniobra para esquivarse. Esta longitud debe ser lo suficientemente larga, para permitirle a los vehículos que viajan a la velocidad de diseño en sentidos contrarios, esquivarse y cruzarse con seguridad a una velocidad de 10 Km/h. DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA: Se considera como distancia de visibilidad de parada de un determinado punto de una carretera, la distancia necesaria para que el conductor de un vehículo que circula aproximadamente a la velocidad de diseño, pueda detenerlo antes de llegar a un obstáculo que aparezca en su trayectoria. DISTANCIA DE VISIBILIDAD EN INTERSECCIONES: En intersecciones a nivel, es la visibilidad continua a lo largo de las vías que se cruzan, incluyendo sus esquinas, que le permite a los conductores que simultáneamente se aproximan, verse mutuamente con la debida anticipación y así evitar colisiones. Ante una situación de éstas, el conductor que circula por la vía secundaria deberá tener la posibilidad de disminuir la velocidad y parar en la intersección con la vía principal, sea que ésta disponga de señales de "PARE" o no.



DRENAJE SUPERFICIAL: Evacuación de las aguas superficiales existentes mediante zanjas colectoras, conductos cerrados, alcantarillas, etc. EJE: Línea fija de un sistema, a lo largo del cual se relacionan las posiciones y giros de otros elementos de diseño. FACTOR DE HOMOTECIA: Se denomina al valor que cuantifica la semejanza que existe entre las clotoides y sirve para distinguir cada una de ellas que pertenecen a una misma familia; también se denomina parámetro. GAROTA: Parte superior, normalmente semicircular de la cavidad o galería de un túnel. HOMOTÉTICAS: o semejantes, todas las clotoides son semejantes, se diferencia una de otra de acuerdo al valor del parámetro. JUNTA LONGITUDINAL: La que se coloca entre dos carriles adyacentes y depende generalmente de las dimensiones de los equipos de construcción. LONGITUD DE TRANSICIÓN: Corresponde a la magnitud comprendida, entre el fin de la sección transversal en bombeo normal y el comienzo de la sección con el peralte determinado para la curva circular o viceversa. PARÁMETRO A DE LA CLOTOIDE: Elemento geométrico de la clotoide que relaciona el radio y la longitud de un sector de espiral. PASO OBLIGADO: Punto que por motivos técnicos, económicos, pintorescos, políticos, estratégicos u otros se prefija como paso obligado del eje de la vía. PENDIENTE TRANSVERSAL: Pendiente del terreno o del pavimento en dirección perpendicular al eje de la carretera. PERALTE: Inclinación dada al perfil transversal de una carretera en los tramos en curva horizontal, para contrarrestar el efecto de la fuerza centrífuga que actúa sobre un vehículo en movimiento. RAMPA DE PERALTE: Se define como la diferencia que existe, entre la inclinación del eje longitudinal de la calzada y el borde de la misma. SOBREANCHO: Aumento en la dimensión transversal de una calzada, en las curvas de los caminos que lo requieran.

VEHÍCULOS LIVIANOS: Son aquellos de cuatro (4) ruedas destinados al transporte de pocas personas o de mercancías livianas (automóviles y camperos). VEHÍCULOS PESADOS: Dentro de esta clase se consideran tres grupos de vehículos, estos son: 1. Buses y camiones de dos o tres ejes. Sus principales características son las de carecer de ejes verticales de giro y estar destinados al transporte de carga y de pasajeros en forma masiva. 2. Combinaciones de camión - tractor y semi-remolque, destinados al transporte de carga y con un eje vertical de giro. 3. Combinaciones de camión y remolque o camión-tractor, semi-remolque y remolque, destinados al transporte de carga, con uno o dos ejes verticales de giro. VELOCIDAD DE DISEÑO: La velocidad de diseño o velocidad de proyecto de un tramo de carretera es la velocidad guía o de referencia que permite definir las características geométricas mínimas de todos los elementos del trazado, en condiciones de comodidad y seguridad. Por lo tanto, ella representa una referencia minima. Se define como la máxima velocidad segura y cómoda que puede ser mantenida en una sección determinada de una vía, cuando las condiciones son tan favorables, que las características geométricas del diseño de la vía predominan. VELOCIDAD DE MARCHA: Denominada también velocidad de crucero, es el resultado de dividir la distancia recorrida entre el tiempo durante el cual el vehículo estuvo en movimiento, bajo las condiciones prevalecientes del tránsito. Es una medida de la calidad del servicio que una vía proporciona a los conductores, y varía durante el día principalmente por la variación de los volúmenes de tránsito. Para obtener la velocidad de marcha en un viaje normal, se debe descontar del tiempo total de recorrido, todo aquel tiempo en que el vehículo se hubiese detenido por cualquier causa. VELOCIDAD DE OPERACIÓN: En el diseño geométrico de carreteras, se entiende como velocidad de operación de un determinado elemento geométrico, la velocidad segura y cómoda a la que un vehículo aislado circularía por él, sin condicionar la elección de la velocidad por parte del conductor ningún factor relacionado con la intensidad de tránsito, ni la meteorología, es decir, asumiendo un determinado nivel de velocidad en función de las características físicas de la vía y su entorno, apreciables por el conductor. También se interpreta la velocidad de operación como la velocidad a la que se observa que los conductores operan sus vehículos.



VELOCIDAD DE RECORRIDO: Es el resultado de dividir la distancia recorrida por un vehículo, desde el principio al fin del viaje, entre el tiempo total que emplea en recorrerla. En el tiempo total de recorrido están incluidas todas aquellas demoras operacionales debido a reducciones de velocidad y paradas provocadas por la carretera, el tránsito y los dispositivos de control, ajenos a la voluntad del conductor. También se le llama velocidad global o de viaje. VELOCIDAD EN GENERAL: En general el término velocidad se define como la relación entre el espacio recorrido por un vehículo y el tiempo que se tarda en recorrerlo. Esto es, para un vehículo representa su relación de movimiento, usualmente expresada en kilómetros por hora (Km/h). Para el caso de una velocidad constante, ésta se define como una función lineal de la distancia y el tiempo. VELOCIDAD ESPECÍFICA: La velocidad específica de un elemento de diseño, es la máxima velocidad que puede mantenerse a lo largo del elemento considerado aisladamente, en condiciones de seguridad y comodidad, cuando encontrándose el pavimento húmedo y las llantas en buen estado, las condiciones metereológicas, del tránsito y las regulaciones son tales que no imponen limitaciones a la velocidad. VELOCIDAD INSTANTÁNEA: Es la velocidad correspondiente a cada uno de los vehículos que se

encuentran circulando a lo largo de un tramo de la carretera en un instante dado. VELOCIDAD MEDIA ESPACIAL: Es la media aritmética de las velocidades instantáneas de todos los vehículos que en un instante dado se encuentran en un tramo de carretera. Se dice entonces, que se tiene una distribución espacial de velocidades instantáneas. VELOCIDAD MEDIA TEMPORAL: Es la media aritmética de las velocidades puntuales de todos los vehículos o parte de ellos, que pasan por un punto específico o sección transversal de una carretera durante un intervalo de tiempo seleccionado. Se dice entonces, que se tiene una distribución temporal de velocidades puntuales. VELOCIDAD PUNTUAL: Es la velocidad de un vehículo a su paso por un punto determinado o sección transversal de la carretera. VELOCIDAD SOSTENIDA EN RAMPA: Es la máxima velocidad sostenida que pueden mantener los vehículos pesados en una pendiente en subida. VENTILACIÓN FORZADA: Operación resultante de la instalación de baterías de ventiladores y conductos para renovar el aire viciado producido por la operación de los vehículos automotores dentro del túnel.



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Manual de Diseno Geometrico Invias 98

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