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juan-carlos-miranda
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CAPITULO 4CAPITULO 4
DISEÑO GEOMETRICO DE DISEÑO GEOMETRICO DE CARRETERASCARRETERAS
DEFINICIONDEFINICION
►EL DISEÑO GEOMETRICO IMPLICA LA EL DISEÑO GEOMETRICO IMPLICA LA CORRELACION DE LOS ELEMENTOS CORRELACION DE LOS ELEMENTOS FISICOS DE LA CARRETERA TALES COMO FISICOS DE LA CARRETERA TALES COMO LOS ALINEAMIENTOS, PENDIENTES, LOS ALINEAMIENTOS, PENDIENTES, DISTANCIAS DE VISIBILIDAD, PERALTE, DISTANCIAS DE VISIBILIDAD, PERALTE, ANCHO DE CARRIL , CON LAS ANCHO DE CARRIL , CON LAS CARACTERISTICAS DE CARACTERISTICAS DE OPERACIÓN ,FACILIDADES DE FRENADO, OPERACIÓN ,FACILIDADES DE FRENADO, ACELERADO, CONDICIONES DE ACELERADO, CONDICIONES DE SEGURIDAD, ETCSEGURIDAD, ETC
RECOMENDACIONES RECOMENDACIONES
►NO ES ACONSEJABLE EL TRAZADO DE NO ES ACONSEJABLE EL TRAZADO DE TAMGENTES MUY LARGAS SIN TAMGENTES MUY LARGAS SIN CURVAS, ESTO DEBIDO A LA FATIGA CURVAS, ESTO DEBIDO A LA FATIGA QUE PUEDEN SUFRIR LOS USUARIOS.QUE PUEDEN SUFRIR LOS USUARIOS.
►TRAMOS CON MUCHAS CURVATURAS TRAMOS CON MUCHAS CURVATURAS PUEDE DISMINUIR LA TENDENCIA DE PUEDE DISMINUIR LA TENDENCIA DE SBREPASO, ESTOREDUCE EL NIVEL DE SBREPASO, ESTOREDUCE EL NIVEL DE SERVICIO EN LA CIRCULACIOION SERVICIO EN LA CIRCULACIOION VEHICULARVEHICULAR
CURVATURA Y PERALTECURVATURA Y PERALTE
►Los elementos físicos deben ser Los elementos físicos deben ser diseñados de tal manera que sean diseñados de tal manera que sean económicos, brinden seguridad y económicos, brinden seguridad y continuidad de operación en función a continuidad de operación en función a la velocidad de diseño, por lo cual se la velocidad de diseño, por lo cual se debe tomar en cuenta la relación que debe tomar en cuenta la relación que existe entre la velocidad y la existe entre la velocidad y la curvatura.curvatura.
MOVIMIENTO DE LOS MOVIMIENTO DE LOS VEHICULOS EN LAS CURVAS VEHICULOS EN LAS CURVAS
CIRCULARESCIRCULARES► El vehiculo es afectado por las El vehiculo es afectado por las
siguientes fuerzas cuando circula por siguientes fuerzas cuando circula por una curva circular:una curva circular:
1.1. Fuerza centrifugaFuerza centrifuga
2.2. Peso propio del vehiculoPeso propio del vehiculo
3.3. Fuerza de fricción transversalFuerza de fricción transversal
GEOMETRIA DE LAS GEOMETRIA DE LAS CURVAS CURVAS CIRCULARESCIRCULARES
EL ALINEAMIENTO HORIZONTALEL ALINEAMIENTO HORIZONTAL
►La forma mas simple de un La forma mas simple de un alineamiento horizontal, esta alineamiento horizontal, esta compuesta por una serie de tramos compuesta por una serie de tramos rectos (Tangentes) y arcos circulares, rectos (Tangentes) y arcos circulares, conectados entre si de tal forma que conectados entre si de tal forma que se establece una continuidad y se establece una continuidad y representan la proyección horizontal representan la proyección horizontal del caminodel camino
ANALISISANALISIS
► Si la velocidad es constante y varia la Si la velocidad es constante y varia la pendiente de la calzada se observa que los pendiente de la calzada se observa que los componentes paralelos a la calzada Fp y Wp componentes paralelos a la calzada Fp y Wp varían de magnitud: Fp disminuye y Wp varían de magnitud: Fp disminuye y Wp aumenta.aumenta.
► Si se mantiene la pendiente transversal y la Si se mantiene la pendiente transversal y la velocidad aumenta , entonces aumenta Fp y velocidad aumenta , entonces aumenta Fp y Wp permanece constante.Wp permanece constante.
► La suma de las fuerzas normales son del La suma de las fuerzas normales son del mismo signo y ayudan al equilibrio mismo signo y ayudan al equilibrio
► Fp y Wp son de sentido contrario y sus Fp y Wp son de sentido contrario y sus efectos se sienten en el vehiculo al no efectos se sienten en el vehiculo al no establecerse un equilibrio.establecerse un equilibrio.
DIRECCCION DE LA RESULTANTE DIRECCCION DE LA RESULTANTE DE Fp y WpDE Fp y Wp
1.1. Si Fp=WpSi Fp=Wp
2.2. Si Fp>WpSi Fp>Wp
3.3. Si Fp<WpSi Fp<Wp
PERALTEPERALTE
►CASO 1 DE Fp=WpCASO 1 DE Fp=Wp►CASO 2 DE Fp>WpCASO 2 DE Fp>Wp►CASO 3 DE Fp<WpCASO 3 DE Fp<Wp
ANALISISANALISIS
►CUANDO V > vCUANDO V > v►CUANDO V < vCUANDO V < v
EL COEFICIENTE DE FRICCION EL COEFICIENTE DE FRICCION LATERALLATERAL
►El valor de f es indicativo de seguridadEl valor de f es indicativo de seguridad►f no es constante, depende de los f no es constante, depende de los
componentes Neumático-Calzadacomponentes Neumático-Calzada►Si el vehiculo circula a la velocidad de Si el vehiculo circula a la velocidad de
equilibrio (Fp=Wp) entonces f=0equilibrio (Fp=Wp) entonces f=0►Si Fp es diferente a Wp entonces f Si Fp es diferente a Wp entonces f
tiene un valortiene un valor►f es difícil de precisarf es difícil de precisar
TRAZADO DE TANGENTESTRAZADO DE TANGENTES
PI
Geometría de las curvas Geometría de las curvas circularescirculares
►El alineamiento horizontal de un El alineamiento horizontal de un camino, consiste en una serie de camino, consiste en una serie de tramos llamados tangentes, tramos llamados tangentes, conectados por curvas circularesconectados por curvas circulares
►CLASIFICACION: Se distinguen los CLASIFICACION: Se distinguen los siguientes tipos de curva circular siguientes tipos de curva circular
►CURVAS SIMPLESCURVAS SIMPLES►CURVAS COMPUESTASCURVAS COMPUESTAS►CURVAS REVERTIDASCURVAS REVERTIDAS
CURVAS SIMPLESCURVAS SIMPLES
R1
CURVA CIRCULAR DERECHA
TANGENTE
SENTIDO DE CIR
CULACION
PI1
PI2
CURVA CIRCULAR IZQUIERDA
R2
TANGENTE
TANGENTE
Si dos tangentes se enlazan con una curva circular, esta puede doblar hacia la derecha o hacia la izquierda
CURVAS COMPUESTASCURVAS COMPUESTAS
PI1
PI
PI2
R1
R2
Son las curvas circulares que cruzan al mismo lado, pueden ser dos o mas, pero de diferente radio, se usan mucho en caminos vecinales
CURVAS REVERTIDASCURVAS REVERTIDAS
R1
CURVA CIRCULAR DERECHA
PI1
PI2
CURVA CIRCULAR IZQUIERDA
R2
Son curvas que cruzan en sentidos opuestos y tienen un mismo punto de tangencia, siendo estas de igual o diferente radio: Este tipo de curvas no son recomendadas en el diseño geométrico debido al brusco cambio de sentido de giro en los vehículos, es recomendable un tramo de transición
RECORDEMOS QUE EL RADIO DE RECORDEMOS QUE EL RADIO DE DISEÑO DEBE SER MAYOR O IGUAL DISEÑO DEBE SER MAYOR O IGUAL
ALRADIO MINIMO ALRADIO MINIMO
imoimo feV
Rmaxmax
2
127min
minRRdiseño
ESPECIFICACIONES DE DISEÑOESPECIFICACIONES DE DISEÑO
ELEMENTOS DE LA CURVA ELEMENTOS DE LA CURVA CIRCULARCIRCULAR
T
TE
CC
TS
M
CL
R
R
E
T
2RTagT
2
2RSenCL
12
SecRE
2
1 CosRM
180
R
L
R
CbArcSenGcb 2
2
R
aG bab
.180
PARAMETROS DE LA CURVA PARAMETROS DE LA CURVA CIRCULAR SIMPLECIRCULAR SIMPLE
► TE: Punto de la TE: Punto de la tangente de entradatangente de entrada
► TS: Punto de la TS: Punto de la tangente de salidatangente de salida
► PI: Punto de PI: Punto de intersección de las intersección de las tangentestangentes
► ngulo de deflexiónngulo de deflexión► T: SemitangenteT: Semitangente
► L: Largo del arco circularL: Largo del arco circular► CL: Cuerda largaCL: Cuerda larga► CC: Punto medio de la CC: Punto medio de la
curvacurva► E: ExternaE: Externa► M: Ordenada mediaM: Ordenada media► Gcb: Grado de curvatura Gcb: Grado de curvatura
según la cuerda basesegún la cuerda base► Gab: Grado de curvatura Gab: Grado de curvatura
según el arco basesegún el arco base
EJEMPLO 1EJEMPLO 1► Con los datos dados en la figura, calcular todos los Con los datos dados en la figura, calcular todos los
parámetros de la curva horizontal que faltanparámetros de la curva horizontal que faltan
?
EJEMPLO DE UN PROYECTO EJEMPLO DE UN PROYECTO
CURVA COMPUESTA CON R1 > R2CURVA COMPUESTA CON R1 > R2
SENTIDO DE CIRCULACIONTANGENTE
TANGENTE
PI1 PI
PI2
1
R1
R2
A C1
N
E PC
N PC
E PC
N PC
TANGENTE
2
1
2
P C
C
FC
Tb
Ta
X1
Y1
T1
T2
T2
D
O1
O2 F G
ANGULO DE DEFLEXION
SEMITANGENTE DE ENTRADA
SEMITANGENTE DE SALIDA
ABSCISA X1
ORDENADA Y1
RADIO R1RADIO R2
SE TIENEN SIETE PARAMETROS, DE LOS CUALES ES NECESARIO
CONOCER AL MENOS CUATRO DE ELLOS PARA OBTENER
LOS OTROS TRES.LOS DATOS BASICOS SON :
•ANGULO DE DEFLEXION 1•ANGULO DE DEFLEXION 1•RADIO 1•RAIO 2
LAS INCOGNITAS SON:•SEMITANGENTE Ta•SEMITANGENTE Tb•Abscisa X1•Ordenada Y1
ELEMENTOS DE LA CURVA COMPUESTAELEMENTOS DE LA CURVA COMPUESTA
► : Angulo de deflexión: Angulo de deflexión
► Calculo de TaCalculo de Ta
21
CosYVD
VDXTa
.1
1 CosTXTa b1
ELEMENTOS DE LA CURVA COMPUESTAELEMENTOS DE LA CURVA COMPUESTA
► Calculo de TbCalculo de Tb
► Calculo de X1Calculo de X1
entonces
SenY
TbTbY
Sen 11
12121
122111
122
222
11
221
)(
)(
)90(
)(
SenRRSenRX
SenRSenRSenRX
SenRFO
SenRCosRGO
SenREC
FOGOECX
ELEMENTOS DE LA CURVA COMPUESTAELEMENTOS DE LA CURVA COMPUESTA
► Calculo de Y1Calculo de Y1
► Reemplazando estos valores en la Reemplazando estos valores en la primera ecuación se tiene:primera ecuación se tiene:
CosRBG
CosRCF
CosREO
BGCFEORBGCFAEY
2
12
111
111 )(
)()1( 12111 CosCosRCosRY
Ta y TbTa y Tb
Sen
CosCosRCosRT
SenY
T bb
)()1( 12111
TanCosCosRCosR
SenRRSenRTa)()1(
)( 12111212
Trayectoria del vehiculoTrayectoria del vehiculo
Curva horizontal con espiralesCurva horizontal con espirales
Elementos de la espiral o Elementos de la espiral o clotoideclotoide