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E s c u e l a T é c n i c a d e V i a l i d a d N a c i o n a l N º 1 M . M . d e O . D o n O r e s t e C a s a n o

Tecnicatura Superior En Obras viales - Trazado Vial I – U6 - 2016 — Cátedra : Oscar Savastano 1/28

UNIDAD 6

DISEÑO GEOMETRICO

CURVAS HORIZONTALES

Bibliografía Consultada Normas de Diseño Geométrico de Carreteras DNV, 1980 Recomendaciones de diseño geométrico y seguridad vial EICAM 2010 Carreteras – Estudio y Proyecto Jacob Carciente Curvas con transiciones para caminos Joseph Barnett



ESTUDIO DEL TRAZADO

El estudio de una vía de comunicación, cualquiera que sea su naturaleza (terrestre, aérea o acuática) Es un proceso complejo que debe emprenderse tras una planificación del transporte a nivel regional, nacional o local según sea el rango de la vía. La labor del proyectista tiene las siguientes fases

1- Selección y evaluación de las rutas 2- Estudio de los trazados alternos 3- Evaluación de los trazados 4- Elaboración del proyecto de la vía.

La finalidad de este estudio es la de establecer en dichas fajas la línea o líneas correspondientes a posibles trazados de la carretera. Diseño geométrico : Se entiende por diseño geométrico de una carretera al proceso de correlacionar sus elementos físicos, tales como los alineamientos, pendientes, distancias de visibilidad, peralte, ancho de carril, condiciones de seguridad, etc. Antiguamente el trazado rectilíneo fue considerado el mejor por ser el más corto. En los trazados modernos se reemplazan las grandes rectas por una sucesión de alineaciones rectas y curvas de gran radio. Al utilizarse el alineamiento de rectas unidas por curvas, aparecen dos tipos de curvas en el trazado horizontal: las curvas de enlace y las curvas de transición. La diferencia en la elección entre unas y otras está dada en función del Radio de la Curva y la velocidad desarrollada por el vehículo. En la curvas aparece la fuerza centrifuga como se vera mas adelante y esta variable define la forma de la curva.



POLIGONALES DE ESTUDIO.

En el nivel de anteproyecto se trazan líneas que unen los puntos por donde

tentativamente va a pasar la ruta. Dependerá de la cantidad de alternativas estudiadas el

número de poligonales que vamos a materializar.

Una vez evaluadas todas las alternativas y se opta por la definitiva, queda así conformada una

poligonal continua en la que cada intersección determina uno de los vértices principales del

trazado. El proyecto tendrá tantos vértices como curvas horizontales posea el trazado.

Estos vértices son materializados con precisión en el terreno y conforman la poligonal principal

de la obra.

Las alineaciones que quedan conformadas de la unión de los vértices tiene entonces todos sus

valores angulares definidos, con lo que fijando los parámetros del proyecto podemos empezar a

resolver cada una de las curvas para determinar los valores de las 5 estacas principales.

La poligonal base recibe este nombre debido a que servirá de apoyo para el futuro replanteo de la obra.

El levantamiento de esta poligonal consiste en la medición de los ángulos y los lados, en la nivelación de todos sus vértices y coordenadas georreferenciadas..

Estas poligonales son abiertas, por que comienzan y terminan en puntos diferentes, pero deben tener controles en su trayectoria ya que son la alineación fundamental del proyecto.

No deberán proyectarse alineaciones rectas de longitudes superiores a 10km, pues son Psicologicamente inconvenientes.

Cuando la zona no ofrezca obstáculos que activen un cambio de dirección en el,trazado,estos deben ser introducidos artificialmente mediante curvas de gran radio.



EJEMPLO POLIGONAL DEFINITIVA EN OBRA VIAL



ALINEAMIENTOS



Si no se está preventivo y se diseña cada proyección haciendo abstracción de la otra, se obtendrá un alineamiento tridimensional inadecuado: falto de armonía, discontinuo a los ojos del conductor, con quiebres aparentes en la unión de los elementos individuales. Lo que visualmente debería ser como una fluida franja esculpida en la superficie terrestre aparece como una sucesión de elementos netamente diferenciados. Esta condición no solo es visualmente desagradable, sino que puede causar maniobras equivocadas del conductor. Por ejemplo, reducir la velocidad ante la vista de una curva circular sin transición o con transición corta, de radio adecuado a la velocidad directriz, pero con una aparentemente fuerte discontinuidad en la unión con la recta. En cambio, en un alineamiento continuo, las curvas y rectas se suceden sin solución de continuidad y el ojo del conductor no puede distinguir los puntos de unión entre los distintos elementos. La continuidad en planimetría, altimetría y sección transversal conducirán a la continuidad en el espacio, solo si los elementos están cuidadosamente coordinados entre sí. La mayoría de los errores en el diseño geométrico se deben al fracaso en imaginar al camino en sus tres dimensiones durante el proyecto. Por otra parte es innegable (porque la experiencia lo demuestra) , que tanto la planimetría como la altimetría y la sección transversal tienen por si mismas distintas influencias en el desempeño del tránsito. A este Respecto: La característica principal de la Sección Transversal es el Ancho y Condición de la calzada, La de la altimetría es la Pendiente La de la planimetría la Curvatura. Al decir Curvatura estamos significando Aceleración Centrifuga y consecuentes fenómenos dinámicos. Sin ser una norma, puede decirse que los radios de las curvas horizontales son de un orden 5,6 o más veces menor respecto al de los radios de las curvas verticales. De modo que a igualdad de velocidad, si la aceleración centrífuga (a c = V2/R) en dirección horizontal alcanza valores que resultan incómodos a los conductores o ponen en peligro su seguridad, en dirección vertical los efectos serán mucho menores.

PROGRESIVA Definición:



ALINEAMIENTO HORIZONTAL

RECTAS (Radio = Infinito)

CURVAS CIRCULARES (Radio = Constante)

TRANSICIONES ( Radio = Variable)



A) Curva de enlace Circular simple Es la curva más simple que podemos proyectar, utilizada para alineaciones con ángulos Delta menores a 6° (ver planilla en hoja siguiente) o caminos secundarios con velocidades directrices muy bajas

A continuación veremos ejemplos del cálculo de los elementos necesarios para definir Una curva circular simple sin transición. Los datos necesarios son:

La progresiva del Vértice, el ángulo entre las dos alineaciones, y el radio adoptado para la

curva. Calculamos en primera instancia el valor de la Tangente, la Externa y el Desarrollo de la curva. Con lo cual ya quedan definidas las estacas Pc: Principio de curva, CC: Centro de curva y FC: Fin de curva. Seguidamente con los cálculos anteriores determinamos las progresivas correspondientes a cada punto característico de la curva.





EJEMPLOS CURVAS DE ENLACE CIRCULARES









B) Curva Circular Con Transición

Cuando un vehículo circula por un tramo de carretera en curva, sobre el aparece actuando una fuerza de tipo centrifugo que tiende a desviarlo radialmente hacia afuera de su trayectoria. Si el vehículo viaja a una velocidad constante y el radio de la curva es R , la magnitud de la fuerza viene dada por la siguiente expresión:

Fuerza Centrífuga

Es la fuerza que se pone de manifiesto en los movimientos rotatorios y que tiende a impulsar al objeto hacia el extremo de la curva. Aumentando la velocidad de rotación del cuerpo, su valor tiende a crecer. En el caso de un cuerpo unido a la extremidad de una cuerda que se hace girar en una órbita circular, teniendo con la mano el otro extremo de la cuerda extendida, la fuerza centrífuga es la que mantiene la cuerda en tensión y que se siente como una tracción en la mano. A ella se opone una fuerza igual y contraria y llamada centrípeta, la que la mano ejerce sobre el objeto a través de la cuerda.



Fuerzas que actúan sobre un vehículo que recorre una trayectoria curva

CURVA DE ENLACE

PROPIEDADES DE LA CLOTOIDE



GRAFICO CURVA CIRCULAR CON TRANSICION - NOMENCLATURA –J. CARCIENTE





EJEMPLOS CALCULO CURVAS CIRCULARES CON TRANSICION







Extracto del libro Curvas con transiciones para Caminos de Joseph Barnett



LONGITUD ESPIRAL 60 METROS








POLIGONALES PLANIMETRICAS DETERMINACION DE LAS PROGRESIVAS EN CADA VERTICE Hasta ahora se han visto y calculadas curvas planimetricas donde solo existía un vértice. El cálculo de las progresivas se resuelve sin problema, ya que el primer vértice mantiene el valor de la distancia inicial al comienzo del proyecto. En el caso de tener varias curvas enlazadas que es el caso de una poligonal el tema es distinto pues las progresivas de la segunda curva, dependen de los valores de progresivas calculados para la curva inmediata anterior. Los programas específicos de la especialidad resuelven este tema automáticamente sin problemas. Para poder calcular a mano los valores de las progresivas de todas las curvas enlazadas y además conocer cual es la progresiva del final del proyecto se procede de la siguiente manera : Fijamos la progresiva del primer vértice ,que es la distancia desde el inicio del proyecto hasta el vértice de la curva. Luego con los valores adoptados del Radio, Longitud de Espiral y los Valores angulares resultantes de la poligonal en ese vértice calculamos los valores de las 5 estacas características de la curva. Calculamos lo que se denomina Falsa Progresiva del vértice 1 , este valor es el resultado de tener en cuenta las progresivas reales transitando ya por el eje del proyecto y teniendo en cuenta los valores calculados. Debemos partir de una progresiva conocida ,para este caso se adopta la progresiva EC que es la del final de la espiral. Tomando el valor de EC y Restándole el valor de la Tangente Calculada para la curva correspondiente tenemos el valor de la llamada Falsa progresiva del Vértice 1. Por supuesto este valor va a ser menor que el valor asignado en primer lugar, ya que ahora vamos por transitando por el eje del proyecto y la trayectoria es menor. Falsa Progresiva Vértice = Valor Progresiva EC – Valor de la Tangente ( Te ) Una vez calculada la Falsa progresiva del vértice 1 con el método descripto, le sumamos el valor de la distancia sobre la alineación entre los vértices 1 y 2 ( Distancia V1-V2 ). El resultado de esta suma es el valor de la progresiva real corregida en el vértice 2. Con este valor de progresiva del vértice 2 procedemos a calcular la curva 2 y calcular los valores de las progresivas de las 5 estacas características para esta nueva curva. De tener otra curva en progresivas ascendentes, se repite de nuevo el procedimiento expuesto hasta llegar a la progresiva final del proyecto. Vamos a analizar un ejemplo para una poligonal de dos curvas aplicando los conceptos explicados anteriormente.









CUESTIONARIO 1) Definir Progresiva

2) Cuáles son los tres elementos básicos del alineamiento horizontal .Describa las propiedades de

cada uno.

3) Como es el valor de la fuerza centrífuga en una recta y en una curva circular ,justificar.

4) Cuáles son las propiedades de la clotoide.

5) Que elementos propios de la calzada se desarrollan en la longitud de la espiral.

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