Trazado En Planta
Aspectos generales
La planta de una carretera preferentemente deberá componerse de una sucesión de elementos curvos que cumplan las relaciones que fija la norma y sólo de aquellos tramos rectos que sean indispensables.
Los elementos curvos comprenden:
- Curvas Circulares
- La parte central circular y dos arcos de enlace
- Otras combinaciones de arco circular y arco de enlace.
La tendencia actual en el diseño de carreteras de cierto nivel se orienta hacia la utilización de curvas amplias que se adaptan a la topografía del terreno, haciendo casi desaparecer las rectas. Esta forma de trazado se preferirá por cuanto los largos tramos rectos inducen velocidades V 85% muy por sobre la velocidad de proyecto, aumentan el peligro de deslumbramiento por las luces del vehículo que avanza en sentido opuesto, y porque la monotonía en la conducción disminuye la concentración del conductor. Una sucesión de curvas de radios adecuados limitan la V 85% y mantienen al conductor atento al desarrollo del trazado. Por otra parte, las curvas armonizan en mejor forma con las sinuosidades del terreno, proporcionando claras ventajas desde el punto de vista estético y económico.
Controles del Trazado en Planta
Las principales consideraciones que controlan el diseño del alineamiento horizontal son:
- Categoría de la Ruta
- Topografía del Área
- Velocidad de Proyecto
- V 85% para diseñar las Curvas Horizontales
- V* para verificar Visibilidad de Parada
- Coordinación con el Alzado
- Costo de Construcción, Operación y Mantención
Definiciones
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.
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.