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NDICE
CARLOS DEZ DAZ - Diseo Grfico en la Ingeniera Civil i
NDICE DE CONTENIDOS
1.- INTRODUCCIN.
..........................................................................................................................1
2.- OBJETIVOS.
.................................................................................................................................1
3.- CONDICIONANTES DE DISEO.
................................................................................................1
3.1.-CLASE DE CARRETERA Y CONVENIO PARA EL EJE.
..........................................................................1
3.2.-CARTOGRAFA EMPLEADA.
..........................................................................................................2
3.3.-LIMITACIN DE LOS TRAMOS RECTOS.
..........................................................................................2
3.4.-LIMITACIN DE LAS CURVAS CIRCULARES.
....................................................................................3
3.5.-LIMITACIN DE LAS CURVAS DE TRANSICIN.
................................................................................4
3.6.-COORDINACIN ENTRE ELEMENTOS DE TRAZADO.
........................................................................6
3.7.-CONDICIONANTES DEL ENUNCIADO.
.............................................................................................6
4.- RESOLUCIN DE LA PRCTICA.
...............................................................................................7
5.- REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS.
.........................................................................................
18
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DISEO DE UN EJE EN PLANTA
CARLOS DEZ DAZ - Diseo Grfico en la Ingeniera Civil 1
1.- INTRODUCCIN.
La prctica 10 de la asignatura Diseo Grfico en la Ingeniera
Civilcorresponde al diseode un eje en planta, de forma que
constituye una sntesis general de lo explicado y desarrollado
en
las prcticas 07, 08 y 09. Con la presente prctica concluye la
sesin dedicada al diseo en planta,de forma que la prctica 11 pasa
ya a tratar el diseo en alzado de un eje.
2.- OBJETIVOS.
La finalidad de la prctica 10 es desarrollar un trazado en
planta, a criterio del propioalumno, de forma que ste haya de
afrontar el diseo partiendo de cero. Adems, se proporcionacomo base
la cartografa rioja, con el objetivo de desarrollar el citado
trazado sobre un espacioconcreto, y no sobre el vaco. De este modo,
el diseo del trazado se ve condicionado por la citadacartografa,
suponiendo una dificultad aadida al ejercicio.
Adems, en este caso se trata un elemento nuevo dentro del curso,
el desplazado. Losdesplazados son las lneas caractersticas de una
obra lineal, es decir, los lmites de las calzadas,medianas,
cunetas, etc. Luego el resultado final es una vista en planta de
cmo quedara la vapropuesta en el ejercicio.
3.- CONDICIONANTES DE DISEO.
Si bien el diseo en planta es a eleccin del alumno, existen una
serie de condicionantespropios de la normativa de diseo de
carreteras y del propio enunciado del ejercicio.
3.1.- Clase de carretera y convenio para el eje.
Segn el enunciado proporcionado por el profesor de la
asignatura, la va a disear ha deser una autopista 120, luego se
denominacin segn la Instruccin de carreteras de Trazado 3.1-ICes
AP-120. A efectos de aplicacin de la citada norma se tiene que la
va anterior pertenece algrupo 1, siendo la velocidad de proyecto de
la va de 120 km/h.
En cuanto al eje definido, tal y como se especifica en el
apartado 4.1 de la norma 3.1-IC,ste corresponde al centro de la
mediana, suponindose que la anchura de la misma es constante ocon
una variacin aproximadamente simtrica. En la imagen inferior se
muestra la seccinpropuesta de la va.
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DISEO DE UN EJE EN PLANTA
CARLOS DEZ DAZ - Diseo Grfico en la Ingeniera Civil 3
dichos tramos rectos. La norma 3.1-IC establece las siguientes
limitaciones, funcin de la velocidadde proyecto Vp:
o Longitud mnima para trazados en S (alineaciones rectas entre 2
alineaciones curvasde distinto sentido), Lmn,s.
, 1, 39 1, 39 120 166, 8
mn s pL V= = = m
o Longitud mnima para el resto de casos (alineaciones rectas
entre 2 alineacionescurvas del mismo sentido), Lmn,o.
, 2, 78 2, 78 120 333, 6
mn o pL V= = = m
o Longitud mxima, Lmx.
16, 70 16, 70 120 2004mx pL V= = = m
3.4.- Limitacin de las curvas circulares.
Considerando la velocidad de proyecto ya especificada, de 120
km/h, los radios mnimosvienen definidos por los siguientes
condicionantes:
o El peralte y el rozamiento transversal movilizado.
o La visibilidad de parada en toda la longitud de la curva.
o
La coordinacin del trazado en planta y alzado.
El prctica aqu desarrollada se considera nicamente la limitacin
debida al peralte y elrozamiento transversal movilizado, suponiendo
que no existe ningn problema de visibilidad. al noexistir obstculos
apreciables. La coordinacin entre planta y alzado se reserva para
prcticasposteriores.
El radio de curvatura mnimo depende del peralte considerado p,
de la velocidad V(parasimplificar se toma la velocidad de proyecto,
de 120 km/h) y del coeficiente de rozamientotransversal movilizado
ft.
2127
100mn t
pV R f
= +
La velocidad V es de 120 km/h, mientras que el coeficiente de
rozamiento transversalmovilizado ft se obtiene de la tabla 4.2 de
la norma 3.1-IC, de forma que se tiene un coeficiente de0,087 la
citada velocidad Vde 120 km/h. En cuanto al peralte de la va, el
valor mximo admitidopara autopistas es un 8%, si bien se opta por
dotar a las curvas de peraltes del 6%. Sustituyendo losvalores
anteriores se obtiene el radio mnimo Rmnde las curvas
circulares.
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DISEO DE UN EJE EN PLANTA
CARLOS DEZ DAZ - Diseo Grfico en la Ingeniera Civil 4
2 2120
771, 336
127 127 0, 087100 100
mn
t
VR
pf
= = =
+ +
m
Por tanto, en base al resultado anterior se opta por no disear
curvas circulares con radiosmenores a 800 m.
En cuanto al desarrollo de la curva, segn el apartado 4.3.4 de
la citada norma, no seadmiten, de forma general, desarrollos que
supongan variaciones de acimut de sus extremosinferiores a 20
gonios, es decir, 36 grado sexagesimales.
3.5.- Limitacin de las curvas de transicin.
Las curvas de transicin o clotoides responden a la siguiente
ecuacin intrnseca, donde R
es la curvatura en un punto cualquiera, Les la longitud de la
curva entre el punto de inflexin (R=
)y el punto de radio RyAes el parmetro de la clotoide.
2R L A =
El programa CLIP permite caracterizar la clotoides tanto por su
longitud como por suparmetro.
Las longitudes de la clotoides quedan limitadas tanto inferior
como superiormente segn lossiguientes criterios:
o
Longitud mnima debida a la variacin de la aceleracin centrfuga
en el planohorizontal.
( )2 0 10 0
1
1,2746,656
1
e emn
p pV VL
J R R
R
=
donde se tienen el significado de los distintos parmetros es el
siguiente:
Ve: Velocidad especfica de la curva de radio menor, en km/h. De
formasimplificada se toma una velocidad de 120 km/h.
J: Variacin de aceleracin centrfuga, en m/s3. De acuerdo con la
tabla 4.5de la norma 3.1-IC, para una velocidad de 120 km/h se
tiene que J=0,4m/s3.
R0: Radio de la curva circular asociada de menor radio, en
m.
R1: Radio de la curva circular asociada de mayor radio, en
m.
p0: Peralte de la curva circular asociada de menor radio, en
%.
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DISEO DE UN EJE EN PLANTA
CARLOS DEZ DAZ - Diseo Grfico en la Ingeniera Civil 5
p1: Peralte de la curva circular asociada de mayor radio, en
%.
Por tanto, la longitud mnima depende de las curvas o rectas
(curvas de radioinfinito) consideradas en cada caso. Se recuerda
que de forma simplificada se tomaun peralte del 6% en todas las
curvas, luego la frmula anterior se simplifica a lasiguiente:
2
046,656
e e
mn
V VL
J R=
o Longitud mnima debida a la variacin de la pendiente
transversal.
De acuerdo con la norma, la variacin de la pendiente transversal
se limita a unmximo del 4% por segundo para la velocidad especfica
de la curva circularasociada de radio menor. Este criterio no se
considera en la prctica.
o Longitud mnima por condiciones de percepcin visual.
De esta forma se pretende que la clotoide sea perfectamente
perceptible para elconductor. Se han de verificar simultneamente
las siguientes condiciones:
0 0
9 3mn mn
R RL A= =
340 0
2 3 12mn mn
L R A R= =
Adems, se recomienda que la variacin de acimut entre los
extremos de la clotoidesea mayor o igual que la quinta parte del
ngulo total de giro entre las alineacionesrectas consecutivas en
que se inserta la clotoide, cumplindose la siguienterelacin:
0 0500 500
mn mnL R A R
= =
dondengulo de giro entre alineaciones rectas, en gonios.
o Longitud mxima.
De acuerdo con el apartado 4.4.4 de la norma 3.1-IC, la longitud
mxima de laclotoide ha de ser inferior a 1,5 veces la longitud
mnima.
1, 5mx mnL L=
Conviene indicar que CLIP indica cundo una clotoide no cumple
los requisitos normativos,de forma que o su parmetro o bien su
longitud aparecen en color rojo.
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DISEO DE UN EJE EN PLANTA
CARLOS DEZ DAZ - Diseo Grfico en la Ingeniera Civil 6
3.6.- Coordinacin entre elementos de trazado.
Segn lo especificado en el apartado 4.5 de la norma 3.1-IC, en
cualquier carretera, cuandose unan curvas circulares consecutivas
sin recta intermedia, o con recta de longitud menor o igual
que 400 m, la relacin de radios de las curvas circulares no
puede sobrepasarlos valores obtenidosde las expresiones de la tabla
4.6. En el caso de autopistas, la relacin de radios no
puedesobrepasar el siguiente valor:
( )38
1, 5 1, 05 10 250R R R +
La relacin entre los radios de entrada y salida vienen tabulados
en la tabla 4.7 para el casode carreteras del grupo 1, de forma que
para un determinado radio de entrada, se tienen los valoresmnimos y
mximos del radio de la curva de salida.
Adems, en el las carreteras del grupo 1, cuando se enlacen
curvas circulares consecutivascon una recta intermedia de longitud
superior a 400 m, el radio de la curva circular de salida, en
elsentido de la marcha, ha de ser igual o mayor que 700 m.
La obligatoriedad de las curvas de transicin (clotoides) viene
establecida, en carreteras delgrupo 1, para curvas circulares de
radio inferior a 5.000 m. El mismo apartado recomienda que
lasclotoides contiguas a una alineacin circular sean simtricas,
cuando sea posible.
3.7.- Condicionantes del enunciado.
El enunciado de la prctica 10 establece los siguientes
condicionantes al trazado:o Se han de emplear todas las
herramientas de trabajo posibles: fijos, mvil, giratorios,
retrogiratorios, acoplados y retroacoplados.
o El eje ha de tener por lo menos dos curvas del mismo sentido
unidas por un tramorecto y dos curvas de distinto sentido unidas
con un tramo recto.
o Una de las clotoides se ha de introducir por longitud.
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CARLOS DEZ DAZ - Diseo Grfico en la Ingeniera Civil 19
FERREIRO PRIETO, J.I. Herramientas para diseo en planta: mviles,
giratorios, acoplados. DiseoGrfico en la Ingeniera Civil.
Universidad de Alicante.
FERREIRO PRIETO, J.I. Edicin de ejes en planta. Diseo Grfico en
la Ingeniera Civil.Universidad de Alicante.
DIRECCIN GENERAL DE CARRETERAS. Instruccin de carreteras, Norma
3.1-IC, Trazado.Orden de 27 de diciembre de 1999. 2 Edicin. Madrid:
Ministerio de Fomento, Centro dePublicaciones, 2003.
