Curvas de transición clotoide

  • Curva de enlace:


    Los arcos de enlace son elementos de transición entre la recta y la curva circular, que mejoran la seguridad, comodidad y estética de los caminos. Permiten que los vehículos que transitan a la velocidad específica correspondiente a  la curva circular, se mantengan en el centro de su pista. La curvatura variable, permite desarrollar el peralte a lo largo de un elemento curvo, evitando calzadas peraltadas en recta, haciendo más confortable la conducción.

  • Bombeo:

    inclinación de la sección transversal de la calzada sobre un alineamiento recto; tiene por objeto facilitar el drenaje o escurrimiento de las aguas lluvias lateralmente hacia las cunetas. Se puede dar de dos maneras:

  • Doble bombeo

    Punto alto en el centro de la calzada, y una sección transversal con vertiente a dos aguas.

  • Bombeo único

    A una sola agua, con uno de los bordes de la calzada por encima del otro.
  • Peralte:


    inclinación transversal que se da a las calzadas en zonas de curvas horizontales para evitar el desplazamiento de los vehículos fuera del eje de su pista, como consecuencia de la acción de la fuerza centrifuga.

  • Contraperalte:

    inclinación en sentido contrario al correspondiente a la curva
  • Transición de peralte:
    transición desde el bombeo (-b) al peralte total (+p) o (-p)

  • Tasa de giro:

    Longitud necesaria para producir un giro de un 1% en torno al eje de giro.

Curvas Circulares.

Elementos de las Curvas Circulares


Vn:        Vértice; punto de intersección de dos alineaciones consecutivas del trazado.

a:            Ángulo entre dos alineaciones, medido a partir de la alineación de entrada, en el sentido de los punteros del reloj, hasta la alineación de salida. Expresado en grados centesimales.

w:            Ángulo de deflexión entre ambas alineaciones, que se repite como ángulo del centro subtendido por el arco circular.

R:       Radio de Curvatura del arco de círculo.

T:       Tangentes, distancias iguales entre el vértice y los puntos de tangencia del arco de círculo con las alineaciones de entrada y salida. Determinan el Principio de Curva PC y el Fin de Curva FC.

S:       Bisectriz; distancia desde el vértice al punto medio, MC, del arco de círculo.

D:      Desarrollo; Longitud del arco de círculo entre los puntos de tangencia PC y FC

p:       Peralte; valor máximo de la inclinación transversal de la calzada, asociado al diseño de la curva (%)

E:       Ensanche; sobreancho que pueden requerir las curvas para compensar el mayor ancho ocupada por un vehículo al describir una curva.

En donde:


En general se aceptarán desarrollos mínimos asociados a una deflexión wc ≥ 9g, siendo deseables aquellos mayores o iguales a 20g.


Para deflexiones w <>g se deben usar curvas circulares de radios muy amplios y no se podrán usar curvas de transición.



Radios Mínimos y su utilización

Los radios mínimos sólo podrán ser empleados al interior de una secuencia de curvas horizontales, cuando están comprendidos dentro del rango aceptable para curvas horizontales consecutivas.

Al final de tramos rectos de más de 400 m., el menor radio autorizado será aquel cuya Ve sea igual o mayor que la V85%.




En Carreteras o caminos unidireccionales, en que el eje del trazado se desarrolle por el centro de la mediana, el radio efectivo de las curvas en las pistas de la calzada interior, será menor que el eje del trazado; en consecuencia, además de lo expuesto el Rm del trazado deberá aumentarse en al menos el espacio existente entre el eje del trazado y el borde izquierdo de la pista interior de esa calzada, esto es:



Peralte y contraperalte en curvas circulares


Las tendencias actuales de diseño, mantienen peraltes relativamente altos para un rango amplio de radios, independizándole de la Vp. Esto permite mantener la seguridad por criterio de deslizamiento, para los usuarios que circulan a velocidades mayores a las de proyecto. El valor de los peraltes a utilizar en Carreteras y Caminos están dados exclusivamente en función del radio asociado.

El Contraperalte, o inclinación en sentido contrario al correspondiente a la curva, sólo será aceptable para radios ≥ 3.500 m en Caminos y ≥7.500 m en Carreteras. Su valor máximo podrá igualar el de bombeo, pero sin superar los -2,5%.

Línea de máxima Pendiente(q%)


En las curvas horizontales la combinación del peralte (p%) con la pendiente longitudinal (i%) da origen a una línea de máxima pendiente:


En caminos q% ≤ 11%

En Carreteras q% ≤ 10%.

Desarrollo de Peralte en C.C. Sin Curvas de Enlace

Para pasar de una sección transversal con bombeo normal a otra con peralte, es necesario realizar un cambio de inclinación de calzada. Este cambio debe ser gradual a lo largo de la vía entre este par de secciones. A este tramo de la vía se le llama Transición del peraltado.

La transición del peralte dependerá del eje que se defina como el eje de giro de Peralte, y su ubicación depende del tipo de camino o carretera del que se trate.

La longitud del desarrollo del peralte será la requerida para la transición desde el bombeo (-b) al peralte total (+p) o (-p) y dependerá de la ubicación del eje de giro del peralte.

Longitud de desarrollo del Peralte (l)


A) Eje de Giro Normal:


Tanto para calzada bidireccionales como unidireccionales, considerando la respectiva ubicación del eje de giro del peralte:


Los valores D Normal deben interpretarse como un D deseable.

Los valores D Máx. Sólo se usarán cuando el espacio disponible para la transición de peralte es limitado o bien cuando la pendiente longitudinal es del orden de la pendiente relativa de borde.

B) Giro en los Bordes de una Calzada Bidireccional:


Cuando la calzada en recta posee inclinación transversal a dos aguas y se desea dar el peralte en torno al borde interior de la curva, borde derecho en curvas a la derecha, es necesario inicialmente lograr el bombeo único girando en torno al eje, para posteriormente cambiar el eje de giro al borde interior.

Si el peralte se debe dar en torno al borde exterior de la curva, borde izquierdo en curvas a la derecha, se girará en torna a dicho borde, manteniendo constante el bombeo de la pista interior hasta que se consiga el bombeo único. En ambos casos la longitud de transición está dada por:


Tasa de Giro (tg)


Es la longitud necesaria para producir un giro de un 1% en torno al eje.


Proporción del Peralte a Desarrollar en Recta


Longitud de Curva  con Peralte Total

En caminos y carreteras con Vp ≥ 60km/h, el peralte total se mantendrá por una longitud al menos igual a Vp/3,6 (m), y en lo posible para V85% ≥ 80 km/h en al menos 30 m.

Desarrollo de Peralte entre Curvas Sucesivas

Entre dos curvas de distinto sentido, separadas por una recta corta se podrán emplear los valores máximos de D. El caso límite lo constituye aquella situación en que no existe tramo en recta con bombeo normal, existiendo en dicho tramo un punto de inclinación transversal nula, a partir del cual se desarrollaran los peraltes en uno y otro sentido.

Entre dos curvas de igual sentido deberá existir un tramo en recta mínimo, como ya se ha establecido. Si la Longitud de esta recta es menor que el mínimo deseable, se mantendrá un peralte mínimo de igual sentido que el de las curvas y de una magnitud al menos igual a la de el bombeo.


Sobreancho para C.C. Sin Curvas  de Enlace


En curvas de radios pequeños o medianos y dependiendo del tipo de vehículos comerciales que circulen por la ruta, se deberá ensanchar la calzada para asegurar espacios libres (huelgas) entre vehículos que se crucen en calzadas bidireccionales o que se adelantan en calzadas unidireccionales y entre los vehículos y los bordes de la calzada.

En Carreteras y Caminos, con la sola excepción de los de Desarrollo, la transición del ancho en recta al ancho correspondiente al inicio de la Curva Circular se dará en una longitud de 40 m.

En los Caminos de Desarrollo las curvas que requerirán sobreancho se asocian a velocidades de diseño  ≤ 50 km/h, es decir, velocidades de operación moderadas. Por lo tanto, un desarrollo de 40 m en la recta precedente resulta adecuado, cualquiera sea la magnitud del ensanche, y si el tramo recto es de menor longitud el ensanche deberá desarrollarse en la longitud existente, la que no deberá ser menor a 30 m.

Cuadro de texto: Siendo: E:   Ensanche total calculado según Tablas 3.203.306(2).A o B. En: Ensanche parcial correspondiente a un punto distante ln metros desde el origen de la transición. L:   Longitud Total del desarrollo del sobreancho.Si el camino no posee pavimento, la transición del ensanche total se generará linealmente, a lo largo de la recta que precede la C.C., de acuerdo a la siguiente  expresión:


Conocimiento N° 2: Perfiles

En el perfil longitudinal el Trazado en Planta es representado en el diagrama de curvaturas horizontal, consistente en un alineamiento indicando las curvas, limitadas por su PC y PT, y su sentido por una línea paralela, unida al eje en el PC y PT correspondiente, hacia arriba en curvas a la  derecha y hacia abajo en curvas a la izquierda.

Diagrama de curvaturas:



ARCOS DE ENLACE

Se emplearán arcos de enlace o transición en todo proyecto si Vp ≥ 40 km/h.

Se podrá prescindir de la clotoide en los siguientes casos:

  • Caminos de Desarrollo con Vp 30 km/h.
  • Curvas cuya deflexión (w) está comprendida entre 2g y 6g en las que no se emplearán clotoides de enlace.
  • En caminos con Vp ≤ 80 km/h si R > 1.500 m
  • En carreteras con Vp ≥ 80 km/h si R > 3.000 m

La Clotoide

La clotoide es una curva de la familia de las espirales, cuya ecuación paramétrica está dada por:



Siendot el ángulo comprendido entre la tangente a la curva en el punto (R, L) y la alineación recta normal a R = ¥ que pasa por el origen de la curva.

Se tiene:


Elementos del Conjunto Arco de Enlace Curva Circular

R(m)   :        Radio de la Curva Circular que se desea enlazar.

D(m)   :        Desplazamiento del centro de la curva circular (C’), a lo largo de la bisectriz del ángulo interior formado por las alineaciones, hasta (C), nueva posición del centro de la C.C. Retranqueada de radio R; válido para clotoides simétricas. En clotoides asimétricas (C) se desplaza fuera de la bisectriz y tiene coordenadas Xc1 y Y c1 determinadas con el parámetro A1 y usando la expresión OV1 del caso asimétrico.

DR(m)  :        Retranqueo o desplazamiento de la C.C. Enlazada, medido sobre la normal a la alineación considerada, que pasa por el centro de la circunferencia retranqueada.

Xp; Yp (m):   Coordenadas del punto “P”, punto de tangencia de la clotoide con la curva circular enlazada, en que ambas poseen un radio común R; referidas a la alineación considerada y a la normal a ésta en el punto “o”, que define el origen de la clotoide.

Xc; Yc (m):    Coordenadas del centro de la curva circular retranqueada, referidas al sistema anteriormente descrito.

t p (g)   :      Ángulo comprendido entre la alineación considerada y la tangente en el punto P común a ambas curvas. Mide la desviación máxima de la clotoide respecto de la alineación.

w(g)      :      Deflexión angular entre las alineaciones consideradas.

OV(m)  :       Distancia desde el vértice al origen de la clotoide, medida a lo largo de la alineación considerada.

Dc(m)   :       Desarrollo de la curva circular retranqueada entre los puntos PP’.      


Elección del Parámetro A

Existen al menos cuatro criterios que se deben tomar en cuenta para la elección del parámetro de la clotoide a utilizar:

  1. Por condición de guiado óptico, es decir para mantener una clara percepción del elemento de enlace y la curva circular:
  1. También por condición de guiado óptico, es conveniente que si el Radio enlazado posee un R ≥ 1,2 Rm el Retranqueo de la Curva Circular enlazada (ΔR) sea ≥ 0,5, condición que está dada por:

Estas condiciones geométricas deben complementarse de modo de asegurar que:

  1. La longitud de la clotoide debe ser suficiente para desarrollar el peralte:


  1. La longitud de la clotoide debe ser suficiente para que el incremento de la aceleración transversal no compensada por el peralte, pueda distribuirse a una tasa uniforme J (m/s2). Para velocidades menores o iguales a la Velocidad Específica de la curva circular enlazada.


Se considerarán dos grupos de valores de J para el diseño, según sea la situación que se está abordando:

D.1


Si R (radio que se está enlazando)

Rm ≤ R < 1,2=””>



*Manda el criterio a) A ≥ R/3

D.2


Si el radio enlazado posee un valor R > 1,2 Rm



Desarrollo del Peralte en Curvas de Enlace

Cuando existe Arco de Enlace, para el desarrollo del peralte, el valor máximo de “p” debe alcanzarse en el PC de la C.C. Retranqueada. Para lograr esto, es necesario, en el caso de las calzadas con doble bombeo o bombeo único en sentido contrario al de giro de curva, hacer el giro de la pista o la calzada hasta alcanzar la pendiente nula en la alineación recta. Puesto que si se hiciera la transición desde –b% a 0% dentro de la curva de enlace, quedaría un sector con déficit de peralte.

Por otra parte, para altas velocidades, la longitud de la curva de enlace suele ser superior al desarrollo requerido para la transición del peralte entre 0% y p. En estos casos la pendiente del borde peraltado respecto del eje de giro  D puede resultar pequeña y por tanto la zona con pendiente transversal cercana a 0%, tiende a ser demasiado extensa desde el punto de vista del drenaje.

Procedimiento a seguir para el desarrollo del peralte:


Para minimizar los problemas de drenaje, manteniendo el concepto general antes expuesto, se procederá como sigue:

  1. Eje de giro normal en torno al eje de las calzadas bidireccionales y en los bordes interiores del pavimento en las unidireccionales.
  2. El desarrollo del peralte tendrá una longitud total igual a:

L = lo + L

Siendo:

lo :     desarrollo en la recta para pasar de –b% a 0%

L :      Desarrollo de la clotoide para pasar de 0% a p%

Para calzadas de doble bombeo de pendiente transversal única de sentido opuesto al giro del peralte, “lo” vale.


El desarrollo del giro desde 0% a b%, se hará manteniendo el valor de D utilizada en el tramo recto resultando una longitud igual a la ya definida. El valor de D no deberá ser nunca menor a 0,35%, pudiendo alcanzar hasta el D máx indicado en la tabla 3.203.305(3) para la Vp correspondiente.

El saldo del peralte a desarrollarse dará entonces en la longitud L – lo resultando una pendiente relativa de borde:


Si el desarrollo del peralte se da con D único entre 0% y p% a todo lo largo de la clotoide:


Para velocidades altas, que implican parámetros grandes, por lo general D ce será < d=”” normal=”” y=”” para=”” clotoides=”” de=”” parámetro=”” mínimo=”” con=”” un=””  d=”” constante=”” este=”” será=”” similar=”” aunque=”” menor=”” o=”” igual=”” que=”” d=””>

  1. Para calzadas con pendiente transversal única que coincide con el giro de la curva, se mantendrá su inclinación transversal “b” en una distancia lo al inicio de la clotoide, calculada según b. El resto del peraltamiento de b% a p%, se dará en el resto de la curva de enlace y la pendiente relativa de borde se calculará a partir de la expresión  Dce.
  2. En Carreteras Unidireccionales con tres o más pistas por calzadas, si la curva requiere un peralte mayor que 4%, puede ser conveniente desplazar los ejes de giro de los peraltes al centro de cada calzada. De esta forma se disminuirá el desnivel entre los bordes exteriores de la calzada y la rasante, respecto de aquellos con eje de giro en el borde interior del pavimento. Así no se requerirá modificar la rasante y la cota de los ejes de giro queda dada por:

Siendo:

c/2 = 5,25 para 3 pistas y 7 para 4 pistas

b = bombeo de la calzada en recta.

Sobreancho en Curvas de Enlace


La longitud normal para desarrollar el sobreancho será de 40m. Si el arco de enlace es mayor o igual a 40 m, el inicio de la transición se ubicará 40m antes del principio de la curva circular. Si el arco de enlace es menor que 40 m, el desarrollo del sobreancho se ejecutará en la longitud de arco de enlace disponible.

El sobreancho se generará a partir de:


Siendo:

E:       Ensanche total calculado según Tablas 3.203.306(2).A o B

en:      Ensanche parcial correspondiente a un punto distante ln metros desde el origen de la transición

L:       Longitud Total del desarrollo del sobreancho, dentro de la clotoide.







Alineamiento Recto


Se evitarán longitudes en recta superiores a:

Lr (m) = 20 Vp (km/h)


Lr = Longitud de la alineación recta (m)

Vp = Velocidad de proyecto de la Carretera.

En caminos bidireccionales de dos pistas, a  diferencia de lo que ocurre en carreteras unidireccionales, la necesidad de prever secciones con visibilidad de adelantamiento justifica una mayor utilización de rectas importantes. Rectas de longitud 8Vp ≤ Lr ≤ 10 Vp , enlazadas por curvas cuya Ve ≥ V85% cubren adecuadamente esta necesidad.

Por otra parte se definen longitudes mínimas de recta para los siguientes casos:

Para curvas sucesivas en distinto sentido (Curvas en S):


  1. En Nuevos Trazados


    Lr = 0, es decir debe coincidir el término de la clotoide de la primera curva y el inicio de la clotoide de la segunda.
  1. En Recuperaciones o Cambios de Estándar si no es posible conseguir Lr = 0 se podrán aceptar tramos rectos de longitudes no mayores a:

Lrmáx = 0.08 (A1 + A2)


Siendo A1 y A2 los parámetros de las clotoides respectivas.

  1. Tramos rectos intermedios de mayor longitud para sucesiones de curvas en distinto sentido deberán alcanzar o superar los mínimos de la siguiente tabla y están dados por:

Lr mín= 1,4 Vp



Para curvas sucesivas en el mismo sentido

Por condiciones de guiado óptico es necesario evitar las rectas especialmente cortas entre curvas en el mismo sentido, en especial en terreno llano y ondulado suave con Vp medias y altas. La siguiente tabla presenta los valores deseables y mínimos de Lr para este caso:


Conocimiento N° 2: Perfiles

Con respecto a las curvas de enlace, el perfil longitudinal deberá contener  la información necesaria para la interpretación de estas. Lo cual se realiza mediante el

Diagrama de curvaturas:



ARCOS DE ENLACE

Se emplearán arcos de enlace o transición en todo proyecto si Vp ≥ 40 km/h.

Se podrá prescindir de la clotoide en los siguientes casos:

  • Caminos de Desarrollo con Vp 30 km/h.
  • Curvas cuya deflexión (w) está comprendida entre 2g y 6g en las que no se emplearán clotoides de enlace.
  • En caminos con Vp ≤ 80 km/h si R > 1.500 m
  • En carreteras con Vp ≥ 80 km/h si R > 3.000 m

La Clotoide

La clotoide es una curva de la familia de las espirales, cuya ecuación paramétrica está dada por:



Siendot el ángulo comprendido entre la tangente a la curva en el punto (R, L) y la alineación recta normal a R = ¥ que pasa por el origen de la curva.

Se tiene:


Elementos del Conjunto Arco de Enlace Curva Circular

R(m)   :        Radio de la Curva Circular que se desea enlazar.

D(m)   :        Desplazamiento del centro de la curva circular (C’), a lo largo de la bisectriz del ángulo interior formado por las alineaciones, hasta (C), nueva posición del centro de la C.C. Retranqueada de radio R; válido para clotoides simétricas. En clotoides asimétricas (C) se desplaza fuera de la bisectriz y tiene coordenadas Xc1 y Y c1 determinadas con el parámetro A1 y usando la expresión OV1 del caso asimétrico.

DR(m)  :        Retranqueo o desplazamiento de la C.C. Enlazada, medido sobre la normal a la alineación considerada, que pasa por el centro de la circunferencia retranqueada.

Xp; Yp (m):   Coordenadas del punto “P”, punto de tangencia de la clotoide con la curva circular enlazada, en que ambas poseen un radio común R; referidas a la alineación considerada y a la normal a ésta en el punto “o”, que define el origen de la clotoide.

Xc; Yc (m):    Coordenadas del centro de la curva circular retranqueada, referidas al sistema anteriormente descrito.

t p (g)   :      Ángulo comprendido entre la alineación considerada y la tangente en el punto P común a ambas curvas. Mide la desviación máxima de la clotoide respecto de la alineación.

w(g)      :      Deflexión angular entre las alineaciones consideradas.

OV(m)  :       Distancia desde el vértice al origen de la clotoide, medida a lo largo de la alineación considerada.

Dc(m)   :       Desarrollo de la curva circular retranqueada entre los puntos PP’.      


Elección del Parámetro A

Existen al menos cuatro criterios que se deben tomar en cuenta para la elección del parámetro de la clotoide a utilizar:

  1. Por condición de guiado óptico, es decir para mantener una clara percepción del elemento de enlace y la curva circular:
  1. También por condición de guiado óptico, es conveniente que si el Radio enlazado posee un R ≥ 1,2 Rm el Retranqueo de la Curva Circular enlazada (ΔR) sea ≥ 0,5, condición que está dada por:

Estas condiciones geométricas deben complementarse de modo de asegurar que:

  1. La longitud de la clotoide debe ser suficiente para desarrollar el peralte:


  1. La longitud de la clotoide debe ser suficiente para que el incremento de la aceleración transversal no compensada por el peralte, pueda distribuirse a una tasa uniforme J (m/s2). Para velocidades menores o iguales a la Velocidad Específica de la curva circular enlazada.


Se considerarán dos grupos de valores de J para el diseño, según sea la situación que se está abordando:

D.1


Si R (radio que se está enlazando)

Rm ≤ R < 1,2=””>



*Manda el criterio a) A ≥ R/3

D.2


Si el radio enlazado posee un valor R > 1,2 Rm



Desarrollo del Peralte en Curvas de Enlace

Cuando existe Arco de Enlace, para el desarrollo del peralte, el valor máximo de “p” debe alcanzarse en el PC de la C.C. Retranqueada. Para lograr esto, es necesario, en el caso de las calzadas con doble bombeo o bombeo único en sentido contrario al de giro de curva, hacer el giro de la pista o la calzada hasta alcanzar la pendiente nula en la alineación recta. Puesto que si se hiciera la transición desde –b% a 0% dentro de la curva de enlace, quedaría un sector con déficit de peralte.

Por otra parte, para altas velocidades, la longitud de la curva de enlace suele ser superior al desarrollo requerido para la transición del peralte entre 0% y p. En estos casos la pendiente del borde peraltado respecto del eje de giro  D puede resultar pequeña y por tanto la zona con pendiente transversal cercana a 0%, tiende a ser demasiado extensa desde el punto de vista del drenaje.

Procedimiento a seguir para el desarrollo del peralte:


Para minimizar los problemas de drenaje, manteniendo el concepto general antes expuesto, se procederá como sigue:

  1. Eje de giro normal en torno al eje de las calzadas bidireccionales y en los bordes interiores del pavimento en las unidireccionales.
  2. El desarrollo del peralte tendrá una longitud total igual a:

L = lo + L

Siendo:

lo :     desarrollo en la recta para pasar de –b% a 0%

L :      Desarrollo de la clotoide para pasar de 0% a p%

Para calzadas de doble bombeo de pendiente transversal única de sentido opuesto al giro del peralte, “lo” vale.


El desarrollo del giro desde 0% a b%, se hará manteniendo el valor de D utilizada en el tramo recto resultando una longitud igual a la ya definida. El valor de D no deberá ser nunca menor a 0,35%, pudiendo alcanzar hasta el D máx indicado en la tabla 3.203.305(3) para la Vp correspondiente.

El saldo del peralte a desarrollarse dará entonces en la longitud L – lo resultando una pendiente relativa de borde:


Si el desarrollo del peralte se da con D único entre 0% y p% a todo lo largo de la clotoide:


Para velocidades altas, que implican parámetros grandes, por lo general D ce será < d=”” normal=”” y=”” para=”” clotoides=”” de=”” parámetro=”” mínimo=”” con=”” un=””  d=”” constante=”” este=”” será=”” similar=”” aunque=”” menor=”” o=”” igual=”” que=”” d=””>

  1. Para calzadas con pendiente transversal única que coincide con el giro de la curva, se mantendrá su inclinación transversal “b” en una distancia lo al inicio de la clotoide, calculada según b. El resto del peraltamiento de b% a p%, se dará en el resto de la curva de enlace y la pendiente relativa de borde se calculará a partir de la expresión  Dce.
  2. En Carreteras Unidireccionales con tres o más pistas por calzadas, si la curva requiere un peralte mayor que 4%, puede ser conveniente desplazar los ejes de giro de los peraltes al centro de cada calzada. De esta forma se disminuirá el desnivel entre los bordes exteriores de la calzada y la rasante, respecto de aquellos con eje de giro en el borde interior del pavimento. Así no se requerirá modificar la rasante y la cota de los ejes de giro queda dada por:

Siendo:

c/2 = 5,25 para 3 pistas y 7 para 4 pistas

b = bombeo de la calzada en recta.

Sobreancho en Curvas de Enlace


La longitud normal para desarrollar el sobreancho será de 40m. Si el arco de enlace es mayor o igual a 40 m, el inicio de la transición se ubicará 40m antes del principio de la curva circular. Si el arco de enlace es menor que 40 m, el desarrollo del sobreancho se ejecutará en la longitud de arco de enlace disponible.

El sobreancho se generará a partir de:


Siendo:

E:       Ensanche total calculado según Tablas 3.203.306(2).A o B

en:      Ensanche parcial correspondiente a un punto distante ln metros desde el origen de la transición

L:       Longitud Total del desarrollo del sobreancho, dentro de la clotoide.







Alineamiento Recto


Se evitarán longitudes en recta superiores a:

Lr (m) = 20 Vp (km/h)


Lr = Longitud de la alineación recta (m)

Vp = Velocidad de proyecto de la Carretera.

En caminos bidireccionales de dos pistas, a  diferencia de lo que ocurre en carreteras unidireccionales, la necesidad de prever secciones con visibilidad de adelantamiento justifica una mayor utilización de rectas importantes. Rectas de longitud 8Vp ≤ Lr ≤ 10 Vp , enlazadas por curvas cuya Ve ≥ V85% cubren adecuadamente esta necesidad.

Por otra parte se definen longitudes mínimas de recta para los siguientes casos:

Para curvas sucesivas en distinto sentido (Curvas en S):


  1. En Nuevos Trazados


    Lr = 0, es decir debe coincidir el término de la clotoide de la primera curva y el inicio de la clotoide de la segunda.
  1. En Recuperaciones o Cambios de Estándar si no es posible conseguir Lr = 0 se podrán aceptar tramos rectos de longitudes no mayores a:

Lrmáx = 0.08 (A1 + A2)


Siendo A1 y A2 los parámetros de las clotoides respectivas.

  1. Tramos rectos intermedios de mayor longitud para sucesiones de curvas en distinto sentido deberán alcanzar o superar los mínimos de la siguiente tabla y están dados por:

Lr mín= 1,4 Vp



Para curvas sucesivas en el mismo sentido

Por condiciones de guiado óptico es necesario evitar las rectas especialmente cortas entre curvas en el mismo sentido, en especial en terreno llano y ondulado suave con Vp medias y altas. La siguiente tabla presenta los valores deseables y mínimos de Lr para este caso:


Conocimiento N° 2: Perfiles

Con respecto a las curvas de enlace, el perfil longitudinal deberá contener  la información necesaria para la interpretación de estas. Lo cual se realiza mediante el

Diagrama de curvaturas:



TRAZADO EN ALZADO

Aspectos Generales

Las cotas del eje en planta de una carretera o camino, al nivel de la superficie del pavimento o capa de rodadura, constituyen la rasante o línea de referencia del alineamiento vertical. La representación gráfica de esta rasante recibe el nombre de Perfil Longitudinal del Proyecto.

La rasante determina las carácterísticas en alzado de la carretera y está constituida por sectores que presentan pendientes de diversa magnitud y/o sentido, enlazadas por curvas verticales que normalmente serán parábolas de segundo grado.

El sentido de las pendientes se define según el avance de la distancia acumulada (Dm), siendo positivas aquéllas que implican un aumento de cota y negativas las que producen una pérdida de cota.

Las curvas verticales de acuerdo entre dos pendientes sucesivas permiten lograr una transición paulatina entre pendientes de distinta magnitud y/o sentido, eliminando el quiebre de la rasante. Un adecuado diseño debe asegurar las distancias de visibilidad requeridas.

La magnitud de las pendientes afectará directamente la velocidad de operación de los vehículos


Controles del trazado en alzado

Categoría del Camino Topografía del Área Trazado en Horizontal y Velocidad V* correspondiente Distancias de Visibilidad Drenaje Valores Estéticos y Ambientales Costos de Construcción

INCLINACIÓN DE RASANTES

Pendientes Máximas

Se procurará utilizar las menores pendientes compatibles con la topografía. En Carreteras con un alto volumen de tránsito se justifica, económicamente, el uso de pendientes moderadas, pues el ahorro en costos de operación compensará los costos de construcción. Se deberá verificar en sectores en curva la línea de máxima pendiente (q%). En carreteras con calzadas independientes, las pendientes de bajada podrán superar hasta en un 1% los máximos establecidos.

Pendientes máximas en caminos de alta montaña

Pendientes Mínimas

Es deseable proveer una pendiente longitudinal mínima del orden de 0,5% a fin de asegurar en todo punto de la calzada un eficiente drenaje de las aguas superficiales. Si la calzada posee un bombeo o inclinación transversal de 2% y no existen soleras o cunetas, se podrá excepcionalmente aceptar sectores con pendientes longitudinales de hasta 0,2%. Si el bombeo es de 2,5% excepcionalmente se podrán aceptar pendientes longitudinales iguales a cero. Si al borde del pavimento existen soleras la pendiente longitudinal mínima deseable será de 0,5% y mínima absoluta 0,35%. En zonas de transición de peralte en que la pendiente transversal se anula, la pendiente longitudinal mínima deberá ser de 0,5% y en lo posible mayor.

Curvas Verticales de Enlace

El ángulo de deflexión entre dos rasantes que se cortan, queda definido por la expresión:


Q: ángulo de deflexión


I1: Pendiente de entrada, expresada en m/m


I2: Pendiente de salida, expresada en m/m


Toda vez que la deflexión θ es igual o mayor que 0,5% = 0,005 m/m, se deberá proyectar una curva vertical para enlazar las rasantes.

La curva a utilizar en el enlace de rasantes será una parábola de segundo grado, que se caracteriza por presentar una variación constante de la tangente a lo largo del desarrollo, además de permitir una serie de simplificaciones en sus relaciones geométricas, que la hacen muy práctica para el cálculo y replanteo.

Luego los elementos de la curva vertical son:


Criterios de Diseño para curvas verticales

Las curvas verticales deben asegurar en todo punto del camino la Visibilidad de Parada, ya sea que se trate de calzadas bidireccionales o unidireccionales. En calzadas bidireccionales, si las condiciones lo permiten, el proyectista podrá diseñar curvas de enlace por criterio de visibilidad de adelantamiento, con lo que se asegura sobradamente la visibilidad de parada. El cálculo de curvas verticales presenta dos situaciones posibles, a saber:

Dv > 2T

Dv <>

La presente norma considera como situación general el caso Dv < 2t=”” ya=”” que:=”” representa=”” el=”” caso=”” más=”” corriente,=”” implica=”” diseños=”” más=”” seguros=”” y=”” la=”” longitud=”” de=”” curva=”” de=”” enlace=”” resultante=”” de=”” dv=””> 2T, normalmente debe ser aumentada por criterio de comodidad y estética.

En curvas verticales convexas o cóncavas del tipo 1 y 3 (Lámina 3.204.401.A), la Visibilidad de Parada a considerar en el cálculo del parámetro corresponde a la distancia de parada de un vehículo circulando a velocidad V* en rasante horizontal. Ello en razón de que el recorrido real durante la eventual maniobra de detención se ejecuta parte en subida y parte en bajada, con lo que existe compensación del efecto de las pendientes. En curvas verticales del tipo 2 y 4 el tránsito de bajada requiere una mayor distancia de visibilidad de parada, que resulta significativa para pendientes sobre –6% para velocidades ≤ que 60 km/h y –4%, para velocidades ≥ 70 km/h. En estos casos el parámetro de la curva vertical puede calcularse adoptando la distancia de visibilidad corregida (Tabla 3.202.2.A), o bien eligiendo el parámetro correspondiente a V* +5 km/h, que da un margen de seguridad adecuado.

Parámetros Mínimos por Visibilidad de Parada

Curvas Verticales Convexas


Se considera la distancia de parada sobre un obstáculo fijo situado sobre la pista de tránsito y la altura de los ojos del conductor sobre la rasante de esta pista. El parámetro queda dado por:

iSVOGFYfUeAIAxTXmAQ2CbrvUMgEijZJUaDLz2oR     Þ       jTkuZNCcI2yN6ebs7e49ns8o2SPEpu8jXSr6ZVOM

Kv : Parámetro Curva Vertical Convexa (m)


Dp : Distancia de Parada f(V*) m

H1  : Altura Ojos del Conductor =1,10 m

H2 : Altura Obstáculo Fijo = 0,20 m

Curvas Verticales Cóncavas


Se considera la distancia de parada nocturna sobre un obstáculo fijo que debe quedar dentro de la zona iluminada por los faros del vehículo.

El parámetro queda dado por:


Rzv4AJuJSgAQeM1uBCJ4RX4IMitHWYw0mEgQAOw=     Þ       IbxSCRQEdHn69FKBiKvTXAwkFCm6xH3nKhAAAOw=

Kc : Parámetro Curva Vertical Cóncava (m)


Dp : Distancia de Parada f (Vp) (m) (Se considera que de noche los usuarios no superan Vp)


H : Altura Focos del Vehículo = 0,6 m

Β : Ángulo de Abertura del Haz Luminoso respecto de su Eje = 1°

Casos Especiales Curvas Verticales Cóncavas


Zonas con Iluminación Artificial


La condición de visibilidad de parada nocturna, para curvas verticales cóncavas, podrá ser reemplazada por la condición de comodidad (aceleración radial máxima aceptable).


Curvas Verticales Cóncavas Bajo Estructuras


Esta situación corresponde al caso en que la carretera se cruza en paso inferior con otra vía y los conductores de camiones o buses situados del orden de 2,5 m sobre la rasante, pueden tener obstruida su línea de visión por la estructura misma. La expresión de cálculo para el parámetro correspondiente al caso más desfavorable, 2T > Dv, está dada por:

Longitud Mínima de Curvas Verticales

Por condición de comodidad y estética, la longitud mínima de las curvas verticales está dada por:


En los casos en que la combinación parámetro mínimo ángulo de deflexión θ no cumple con esta condición de desarrollo mínimo, se determinará el parámetro mínimo admisible a partir de:

Parámetros Mínimos por Visibilidad de Adelantamiento

En este caso, a considerar en caminos bidireccionales, tienen relevancia las curvas verticales convexas, ya que en las cóncavas las luces del vehículo en sentido contrario son suficientes para indicar su posición y no existe obstáculo a la visual durante el día a causa de la curva. El caso de curvas cóncavas bajo estructuras se abordará según lo descrito anteriormente.

El parámetro mínimo para curvas convexas por condiciones de adelantamiento está dado por:


MGkJvoZhZwlpLMhlGyC9xBYv8l0bwhmxaKf0i3ud                   Þ       pgAkkkfIEyEAADs=

Ka : Parámetro Mínimo para Visibilidad Adelantamiento (m)


Da : Distancia de Adelantamiento f(v) (m)


H1 : Altura Ojos Conductor 1,10 (m)


H5 : Altura Vehículo en Sentido Contrario 1,2 (m)


Situaciones en que se Puede Aceptar Valores de 2T < vp.=””>

Tanto para Ka como para Kv, correspondería en rigor calcular el parámetro mediante la fórmula asociada al caso Dv > 2T, cuando:

IRn9eMRgK3o6B5nwmfQmCpgkiAK92gIrvqpFoXZF  Para Adelantamiento                 Hb5JEAA7 Para Dist. De Parada

Y las expresiones para Ka y Kv, si Da > 2T ó Dp > 2T, son;


TfVyQfhzQISy8rgAhbJpk9ayRTOK9uGgzJhCCMVb                         y                 nmQB1e3Gis9VHuPB5AxvlS2PRElhkRP6ouOMDbsy

TABLA RESUMEN




Conocimiento N°2:Perfiles

En el perfil longitudinal se deberán indicar las Dm de los principios y finales de las curvas verticales, indicando también las longitudes en recta de pendiente uniforme. Se debe indicar la longitud en recta de la c