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Diseño vial (resumen)
Introducción a la planificación del transporte
Datos del sistema de transporteEl punto de partida para la planificación es el conocimiento de la red física, su condición y desempeño, es decir, el estado de la cuestión. Para esto se cuenta con el inventario de carreteras + S.I.G.
La mayoría de la inversión en transporte, va dirigida a mejorar la CONDICIÓN de la infraestructura o su desempeño.
Datos socioeconómicos y de uso del suelo
El objetivo de la planificación es el de proveer la oferta necesaria de transporte para satisfacer la demanda de viajes proyectada. El transporte es una demanda derivada, esto quiere decir que depende o está en función de otras actividades, e.g. ir al trabajo y por esta razón, las actividades que ocurren en una región influencian la generación de viajes.
Definición de metas y objetivos
La inversión en transporte puede traer beneficios como:
Impulso del desarrollo económico de una región Reducción de la contaminación vehicular Mejorar la movilidad de personas con discapacidad
Identificar deficiencias y oportunidades del sistema
Identificar zonas donde se den problemas o donde se vayan a desarrollar. Otros puntos de interés son los que no presentan problemas sin embargo, cambios en el sistema puedan proveer oportunidades para mejorar la eficiencia en la operación del sistema, buscando su función óptima.
¿Qué medidas hay para el desempeño? Se pueden encontrar medidas de tiempo, de volumen, índices de congestión, medidas de demora, nivel de servicio y medidas de ocupación vehicular.
Desarrollar y analizar opciones
Algunas estrategias para mejorar la capacidad del sistema: adición de nuevos carriles – carreteras, mejorar la sincronización de los semáforos, canalización.
Otra opción es la reducción de demanda, que básicamente es sacar vehículos de circulación mediante horas flexibles de trabajo, teletrabajo, transporte público eficiente, sistemas inteligentes de transporte.
Evaluación de las opciones
Para evaluar las diferentes opciones se compara el VALOR RELATIVO de las opciones propuestas, con medidas de DESEMPEÑO/EFECTIVIDAD o por comparación mediante un análisis económico.
Implementación del plan
Desarrolladas, analizadas y evaluadas las opciones, se selecciona la mejor opción para el proyecto y pasan a ser parte del PLAN de mejoras, el cual se aplica o se desarrolla según la prioridad.
Verificación del desempeño del sistema
El proceso de planificación continuamente examina la condición y desempeño del sistema para buscar mejoras dentro del mismo. Para estudiar, desarrollar, analizar y concluir, se cuenta con los siguientes inventarios (base de datos):
Inventario de carreteras Inventario de choques Inventario de emisiones Inventario de congestión
Selección del trazadoSe define como trazado a la trayectoria del eje central de las vías lineales. Su inicio se da en la fase de planificación y concluye en el diseño, teniendo en cuenta que algunos trazados sufren modificaciones durante su etapa de constructiva debido a la geología o geotecnia, cuestiones que deberían estar contempladas en el diseño mismo, es decir, disminuyendo los imprevistos.
La mala elección del trazado resulta mucho más cara que cualquier otro error de ejecución.
Dentro de los factores que intervienen en la selección de la localización de una nueva carretera se tienen los siguientes:
Etapas
Corredor, franja de estudio y eje de la vía
Corredor
La elección de los corredores se hace durante la etapa de planificación. Se analiza la producción y el consumo de la zona para la maximización de los beneficios. Dentro de cada corredor se señalan líneas indicativas de trazado. El cálculo de los costos aproximados se hace por costos unitarios.
Franja
Se desea la minimización de costos y en el análisis, la precisión de los costos se hace más fina. Para la franja, se estiman la rasante, perfiles y movimientos de tierra, y dentro de los costos se incluyen los constructivos, de mantenimiento y de operación.
Eje de la vía
El eje de la vía se define con levantamientos topográficos detallados (curvas cada 1-0.5 m), además de información geológica y geotécnica detallada. Esta etapa incluye tanto el diseño vertical como el horizontal. Se toman en cuenta las obras hidráulicas. Se cuenta con planos detallados, especificaciones y presupuestos detallados.
Información para estudio de escritorio
Mapas topográficos, curvas de nivel e hidrografía Uso del suelo permitido y restricciones Accesos Mapas geológicos, mapas de amenazas Fuentes de materiales para la construcción Drenaje Fuentes de agua potable, de electricidad, telecomunicaciones y posible contaminación
Optimización del alineamiento
La optimización del alineamiento es un problema complicado pues abarca muchos criterios que intervienen en los costos.
Distribución de costos
En este caso, el costo más alto se dio en el movimiento de tierra, seguido por costos “temporales”, costos RW, costos de accidentes, constructivos y por último costos de operación vehicular.
En este caso, la distribución es distinta y los costos de tiempo tienen un mayor peso, seguido por los costos de movimiento de tierra, RW, y los demás.
Tipos de carreteras
Se da una jerarquía de movimiento, a saber:
Movimiento principal Transición Distribución Colección Acceso terminal
Necesidad de acceso y control de acceso
Las dos mayores consideraciones para la clasificación de las carreteras son el ACCESO y la MOVILIDAD. La principal función de las carreteras troncales es la de proveer movilidad y la función de las carreteras locales es la de proveer acceso a las propiedades.
Clasificación de las carreteras regionales
Áreas urbanas y áreas rurales
Áreas urbanas
Áreas urbanas
Áreas urbanizadas Pequeñas áreas urbanas
P>50.000 5.000<P<50.000
Para propósitos de diseño, la población utilizada es la población pronosticada para el año de diseño.
Áreas rurales: se definen como las áreas ubicadas fuera de los límites de las áreas urbanas (P<5.000)
Sistema arterial rural principal
Se tratan de corredores para movimientos con longitud de viaje y densidad de tránsito adecuado para permitir numerosos viajes entre departamentos o municipios, además de considerar el
movimiento entre todas o casi todas las zonas urbanas. Éstas incluyen los itinerarios más transitados.
Sistema arterial rural menor
Se trata de sistemas que conectan ciudades, grandes poblaciones y otros generadores de tránsito que son capaces de atraer viajes sobre distancias largas (turismo).
El diseño de las arterias menores debería esperar que provea velocidades de diseño relativamente altas y mínima interferencia de los movimientos directos.
Sistema colector rural
Se divide en carreteras colectoras MAYORES y carreteras colectoras MENORES.
Sistema de caminos locales rurales
En comparación con los sistemas colectores y arteriales, el sistema de caminos locales rurales primariamente da acceso a comunidades rurales, es adyacente a la red colectora y sirve para viajes de distancia relativamente cortas.
Sistema arterial urbano principal
Estos sistemas sirven para la mayoría de viajes que entran y salen del área urbana, como también la mayoría de los movimientos para evitar el centro de la ciudad. Éstas se pueden clasificar como:
Autopistas con acceso controlado Autopistas sin acceso controlado Otras arterias principales
Sistema arterial urbano menor
Este sistema pone más énfasis sobre el ACCESO a la tierra que los sistemas mayores y provee menor MOVILIDAD de tránsito.
Sistema urbano de calles colectoras
El sistema de calles colectoras provee servicio de acceso a la propiedad así como circulación del tránsito dentro de las vecindades residenciales y zonas comerciales e industriales. Distribuyen viajes desde las arterias a través de la zona hasta sus destinos finales.
Sistema urbano de calles locales
Comprende todas las vías no incluidas en los sistemas más altos. Permite el acceso directo a las propiedades adyacentes y conexiones con los sistemas de orden mayor. Ofrecen la MOVILIDAD de más bajo nivel.
Red Vial Nacional: ley general de caminos
Carreteras primarias: red de rutas troncales, caracterizadas por volúmenes de tránsito relativamente altos y con una proporción de viajes internacionales, interprovinciales o de larga distancia.
Carreteras secundarias: rutas que conectan cabeceras cantonales importantes (no servidas por carreteras primarias), así como otros centros de población, producción o turismo, que generan una cantidad considerable de viajes interregionales o intercantonales.
Carreteras terciarias: rutas que sirven de colectoras del tránsito para las primarias y secundarias, y que constituyen las vías principales para los viajes dentro de una región o entre distritos importantes.
Caminos vecinales: caminos públicos que permitan acceso directo a fincas y a otras actividades económicamente rurales. Se caracterizan por los bajos volúmenes de tránsito y altas proporciones de viajes locales de corta distancia.
Calles locales: vías públicas incluidas dentro del cuadrante de un área urbana, no clasificadas como travesías urbanas de la red vial nacional.
Caminos no clasificados: caminos públicos no clasificados dentro de las categorías anteriormente descritas. Proporcionan acceso a muy pocos usuarios, los cuales estarán a cargo del mantenimiento y mejorías.
Primeras carreteras en el mundo
Las primeras carreteras fueron rutas sin pavimentar para ser recorridas a pie, antes de la invención de la rueda. Dentro las primeras carreteras pavimentadas están:
Egipto hace 4600 años. Babilonia 2000 A.C. Carreteras antiguas en la isla de Creta, en China, Cartago, Suramérica (Incas). Romanos crearon calzadas de 0.9 metros de profundidad.
A finales del siglo XVIII, Trésaguet propuso el uso de piedra quebrada (como base) cubierta de rocas más pequeñas. Además, Thomas Elford y John McAdam propusieron un sistema similar “macadam” (lastre).
En Costa Rica
En Costa Rica precolombina no había carreteras calzadas ni animales de carga. Durante la colonia, el país era muy pobre y con poco desarrollo lo que impidió el impulso de carreteras. Después de la independencia, en 1827 se decreta la construcción del camino a Puntarenas que se construye entre 1844 y 1846. En 1840 se demarcó el camino hacia Guanacaste.
En 1900 entra el primer vehículo al país. Para 1916 ya habían 150 automóviles. En 1935 se colocó el primer semáforo.
Características del tráfico
Volúmenes de tránsito
Los volúmenes de tránsito cuantifican la DEMANDA de transporte e indican la necesidad de mejora (en caso de ser necesaria) y afectan directamente el diseño geométrico en el número de carriles, anchos, alineamientos y pendientes. Estos volúmenes se obtienen de recuentos sistemáticos (conteos o aforos volumétricos) en carreteras o a través de encuestas de O – D.
Tráfico promedio diaria anual (T.P.D.A.)
Esta es la medida más básica de DEMANDA de tráfico. Es el VOLUMEN TOTAL durante un PERIODO DADO DE TIEMPO (en días completos), mayor que un día y menor que un año, dividido entre el número de días de ese periodo.
Tráfico de hora pico o punta
Los volúmenes de tránsito en intervalos menores que un día reflejan de manera más apropiada las condiciones de operación que se debe usar para el diseño. Una guía para determinar el volumen de tráfico horario para diseño, es una curva que muestre la variación horaria de los volúmenes de tráfico en un año. El punto de inflexión de la curva ocurre normalmente en la trigésima hora de diseño (30HD).
Volumen horario de diseño
El volumen horario de diseño para carreteras rurales típicas generalmente es el volumen horario de la hora trigésima del año futuro de diseño. Este valor se sitúa entre el 12% y el 18% del T.P.D.A. para carreteras rurales con una media del 15%. En carreteras urbanas se ubica entre el 8% y el 12% con una media del 10%. El método de la 30HD no se recomienda para carreteras con altas fluctuaciones estacionales.
En áreas urbanas, el VHD puede determinarse de un estudio de tráfico durante los periodos picos diarios. En condiciones típicas, el mayor volumen horario se da durante el pico de la tarde, con los viajes de regreso del trabajo.
Distribución direccional
Para vías rurales de dos carriles, el VHD es el tráfico total en ambas direcciones.
En carreteras con más de dos carriles y con intersecciones importantes, se debe conocer el volumen horario en cada dirección.
Cuando se diseñan intersecciones e intercambios, se debe conocer el volumen de todos los movimientos durante la hora de diseño, además se requiere de la información de la hora pico tanto de la mañana como de la tarde.
Proyección de demanda futura de tráfico
Una carretera se diseña para acomodar el volumen de tráfico que se espera para su vida de diseño. La vida útil de diferentes elementos es aproximadamente de:
Derecho de vía: 100 años Drenajes: 50 años Puentes: de 100 a 25 años Estructura de pavimento: de 20 a 30 años Recarpeteo: 10 años
El volumen de diseño debe ser un valor que se estime con razonable precisión. El rango de periodo de diseño es entre 15 y 24 años, siendo 20 años el periodo de diseño más usado. Para reconstrucciones y rehabilitación el periodo debe ser entre 5 y 10 años.
Composición del tráfico
En el diseño se debe considerar el tamaño y los pesos de los diferentes tipos de vehículos. Evidentemente, los camiones son más pesado, más lentos y ocupan mayor espacio y estos equivalen a varios vehículos livianos. Es por esto que los vehículos se pueden clasificar en dos grandes grupos:
Vehículos livianos y vehículos pesados
Velocidades
La velocidad es uno de los criterios más importantes que los usuarios tienen para la selección de su ruta y ésta (la velocidad) depende de las capacidades de los conductores, de las características físicas de la carretera, del clima, la presencia de otros vehículos y por limitaciones de velocidad.
Velocidad de operación
Es la velocidad a la que operan los vehículos en condición de flujo libre. El percentil 85 de la DISTRIBUCIÓN de velocidades es utilizado frecuentemente.
Velocidad de diseño
Es la velocidad seleccionada para determinar los distintos elementos de diseño geométrico de la carretera y esta debe ser seleccionada de acuerdo a:
La topografía Velocidad de operación anticipada Uso del suelo adyacente La clasificación funcional de la carretera
Es importante destacar que las carreteras deben ser diseñadas para obtener las mayores velocidades que sean compatibles con los niveles deseados de seguridad vial, movilidad y eficiencia. Dentro de los elementos que varían según la velocidad de diseño seleccionada están la curvatura, la superelevación o peralte y la distancia de visibilidad.
La velocidad de diseño varía en incrementos de 10KPH.
Velocidad de ruedo
Se trata de la velocidad promedio de un vehículo en un tramo de carretera, obtenida mediante la relación distancia/tiempo.
velocidad=distanciatiempo
La velocidad promedio de ruedo para todos los vehículos es apropiada para estimar el nivel de servicio de la vía.
Límite de velocidad
No son las velocidades máximas utilizadas por los conductores. Para esto, generalmente se usa el percentil 85 de velocidades. Es importante que los límites de velocidad tengan una transición adecuada para que sean efectivos.
Vehículo
Características generales de los vehículos de diseño
Radios de giro mínimo
Radios de giro
Desempeño del vehículo
La aceleración y desaceleración de los vehículos son parámetros críticos en el diseño de las carreteras. Frecuentemente gobiernan las dimensiones de elementos como intersecciones, rampas, carriles de ascenso y bahías para buses.
El usuario
Desempeño del conductor
Cuando la carretera es diseñada de forma compatible con las facultades de los conductores, esto mejora el desempeño de los conductores. La posibilidad de error se incrementa cuando no se toma en cuenta las habilidades de los conductores durante el diseño.
La tarea de conducción
La tarea de conducción depende de que los conductores reciban y usen la información correctamente. Los componentes de la tarea de manejo se dividen en:
Control: manejo de la dirección y la velocidad Guía: mantenimiento de la trayectoria en respuesta a las condiciones de la carretera y el
tráfico Navegación: planeación del viaje, selección y seguimiento de la ruta
Estas tareas dependen de la observación de varias fuentes de información, además de la toma de decisiones. La manera de presentación de la información debe ser de manera que el conductor no sea sobrecargado. Los ambientes de la carretera se diseñan de manera que sean predecibles.
De los tres componentes de la tarea de conducción, el diseño geométrico y la operación del tráfico tienen el mayor efecto en la tarea de GUÍA. El conductor debe colocarse en el carril y seguir la carretera (volante, velocidad y esquivar obstáculos), debe seguir los vehículos con cambios de
velocidades, realizar maniobras de adelantamiento, cambio de carril, esquivar peatones, entre otros.
El sistema de información
Dispositivos de control de tráfico (señales de tránsito y semáforos). La carretera y su ambiente (visibilidad y márgenes de la carretera y los obstáculos).
Visión
El 90% de la información que utilizan los conductores es visual. Dentro de los elementos visuales se tiene la agudeza visual, sensibilidad al contraste, adaptación a la luz y a la oscuridad, efecto del resplandor, visión periférico y profundidad.
Campos de visión
Atención y procesamiento de la información
La atención del conductor se debe dividir entre las diferentes tareas de la conducción y ésta puede cambiar rápidamente de una fuente de información a otra y los conductores sólo pueden atender a una fuente de información a la vez.
Los conductores suelen cometer mayores errores cuando reciben gran cantidad de información al mismo tiempo, alta demanda de más de una fuente de información, cuando se deben tomar decisiones complejas rápidamente y cuando se presentan situaciones que violan las expectativas del conductor.
Proceso de percepción-reacción
Se trata del proceso por el cual el conductor o peatón evalúan y reaccionan a un estímulo. Se tienen 4 etapas:
Percepción Identificación Emociones Reacción o resolución
Tiempo de percepción-reacción
El tiempo de percepción-reacción incrementa como función de la complejidad y la cantidad de información procesada y a mayor tiempo de reacción, mayor la posibilidad de error. El diseño debe contemplar ese tiempo de reacción. El tiempo de frenado del percentil 85 varía de 1.26 y 3s.
Percentil 85: 1.3 segundos Percentil 95: 1.6 segundos El tiempo es mayor si hay poca iluminación y contraste
Expectativa
Las expectativas se forman a partir de sus experiencias y su entrenamiento. Las expectativas se relacionan con la probabilidad de que un conductor reaccione de manera predecible a situaciones comunes y es por esto que los elementos de diseño inusuales deben ser evitados.
Tipos de usuario
Conductor de diseño: Usualmente el P85. Conductores mayores: mayores de 65 años. Presentan reducción en agudeza visual,
campo de visión, sensibilidad al deslumbramiento, mayor tiempo de reacción, entre otras. Conductores jóvenes: menos experimentados y maduros. Conductores profesionales Motociclistas: los otros conductores tienen mayor dificultad para percibirlos. Peatones.
Cruzar la vía implica la Observación, la Percepción, Juzgar y Decidir. La mayoría de los atropellos se dan cuando los vehículos giran a la izquierda.
Distancias de visibilidad
La habilidad de un conductor de ver la carretera hacia adelante es de suma importancia para la operación segura y eficiente de los vehículos en la vía. Por seguridad, el diseñador debe proveer suficiente distancia de visibilidad para evitar colisiones con objetos inesperados en la vía. Hay tres distancias de visibilidad, a saber:
Distancia de visibilidad de Parada Distancia de visibilidad de Adelantamiento Distancia de visibilidad de Decisión
La distancia de visibilidad de Parada consta de dos elementos:
d1: distancia de percepción-reacción
d2: distancia de frenado
DVP=0.278∗V∗t+ V 2
254∗( ag∓G)Con:
V: velocidad de diseño t: tiempo de percepción-reacción (2.5s)
a: tasa de desaceleración (3.4 ms ² ) G: pendiente (fracción)
Tiempo de percepción-reacción
También se le conoce como distancia de reacción de frenado. En la mayoría de las veces, el conductor no sólo necesita ver el objeto, además debe reconocerlo como estacionario o moviéndose a baja velocidad contra el fondo de la carretera. El tiempo que le toma a un conductor decidir detenerse, varía con la distancia al objeto, la visión y el tiempo de reacción del mismo, entre otros.
Cuando el evento es inesperado, el tiempo de reacción aumenta en aproximadamente 1 segundo. El tiempo recomendado de 2.5 s excede el percentil 90 del tiempo de reacción para todos los conductores, incluyendo los de la 3era edad.
Distancia de visibilidad de parada
Distancia de visibilidad de Decisión
Se trata de aquella distancia requerida por conductor para percibir algo inesperado, dentro del entorno de la carretera, reconocerlo y seleccionar una trayectoria y velocidad adecuada para maniobrar con eficiencia y seguridad. Hay 5 situaciones particulares:
Detención en carretera rural Detención en vía urbana Cambio de velocidad, trayectoria y dirección en carretera rural Cambio de velocidad, trayectoria y dirección en carretera suburbana Cambio de velocidad, trayectoria y dirección en carretera urbana
Manual centroamericano
AASHTO 2011
Distancia de visibilidad de Adelantamiento
Mínima distancia de visibilidad requerida por el conductor para adelantar a otro vehículo, que, a menor velocidad relativa, circula en su mismo carril y dirección, en condiciones cómodas y seguras. Se da la invasión del carril contrario. Además, el conductor puede volver a su carril si percibe, por la proximidad del vehículo que circula en dirección contraria, que no va a poder realizar la maniobra completa de adelantamiento.
La distancia de visibilidad de Adelantamiento consta de 4 elementos:
d1: distancia preliminar de demora
d2: distancia de adelantamiento
d3: distancia de seguridad
d4: Distancia recorrida por el vehículo que viene en el carril contrario
d1: distancia preliminar de demora
d1=0.278∗t 1∗(v−m+a∗t 12 )
t 1: tiempo de maniobra inicial (s)
a: aceleración promedio del vehículo que rebasa (km/h/s)
v: velocidad promedio de vehículo que rebasa (km/h)
m: diferencia de velocidad entre el vehículo que rebasa y el rebasado
d2: distancia de adelantamiento
d2=0.278∗v∗t 2
t 2: tiempo de ocupación del carril opuesto (s)
v: velocidad promedio del vehículo que rebasa (km/h)
d3: distancia de seguridad y d4: Distancia recorrida por el vehículo que viene en el carril contrario
Distancia de seguridad d3: por experiencia, valores entre 30 y 75 metros es aceptable.
La distancia recorrida por vehículo que viene en el carril contrario d4: se suele fijar como 2/3 de la
distancia d2.
Elementos básicos de diseño: sección transversal
Las diferencias entre es la consideración de la superelevación.
Los carriles de circulación
La pendiente transversal de los carriles de circulación debe tener un 2% del centro hacia afuera y cuando existan más de dos carriles por sentido, cada carril adicional irá incrementando su pendiente transversal entre 0.5% y 1%. En áreas de intensa precipitación pluvial, la pendiente de los carriles centrales puede incrementarse a 2.5%.
Hombros o espaldones
Son las franjas de carreteras ubicadas contiguo a los carriles de circulación y que, en conjunto con estos, constituyen la corona o la sección comprendida entre los bordes de los taludes. Su justificación se debe a la necesidad de acomodar los vehículos que tienen desperfectos, para dar estabilidad estructural a los carriles de circulación, para permitir los movimientos peatonales en áreas donde la demanda lo justifique y para proporcionar espacio lateral libre suficiente para la instalación de las señales verticales de tránsito.
Aceras
Se recomienda que al lado de los carriles exteriores se construyan aceras o andenes para la circulación peatonal donde hay abundancia de peatones, los volúmenes de tránsito son considerables, las velocidades permitidas son significativas y especialmente en sitios de circunvalación de poblados y ciudades. Las aceras se deben construir en calles que carezcan de hombros o espaldones.
Bordillos y cunetas
Se usan extensamente en carreteras urbanas y suburbanas. Típicamente se clasifican en montables y no montables o de barrera y su función es la de control de drenaje, delimitación del borde del pavimento y para determinar el borde de las aceras o de la zona de protección de los peatones.
Drenaje superficial
El drenaje superficial debe ser muy efectivo para evacuar rápidamente las aguas superficiales del pavimento y evitar que estas se infiltren dentro de la estructura del mismo. Existen cunetas laterales, contracunetas, cunetas centrales, entre otras. Las cunetas TRIANGULARES son recomendadas por seguridad vial.
Medianas o franjas separadoras centrales
Franja de terreno localizada al centro de los carriles de sentido contrario en carreteras divididas y entre sus funciones está la de separar físicamente el flujo vehicular de sentidos contrarios, evitar o reducir el deslumbramiento durante la conducción nocturna, dotar a la carretera de un ancho de reserva para futuras ampliaciones.
Bahías para autobuses y áreas de estacionamiento
Su función principal es la de evitar los conflictos entre el flujo principal y los buses. Idealmente a la salida de la bahía, el bus debería alcanzar la velocidad del flujo principal.
Calles marginales
Las calles marginales o frontales se construyen para atender funciones de acceso a las propiedades colindantes dejando a las arteriales principales a cargo de la movilidad.
Alineamiento horizontal
El alineamiento horizontal es la combinación de TANGENTES (rectas) y curvas que componen el trazado de la carretera en la proyección del plano horizontal. La velocidad de diseño es uno de los controles principales en el diseño geométrico de las carreteras y controla el radio de las curvas horizontales.
Radio mínimo
Rmín=V 2
127∗(emáx+ f máx )
El radio debe ser medido hasta el borde interno del carril interno.
T=R∗tan (∆2 )L= π180
∗R∗∆
Peralte
Vehículos viajando a bajas velocidades en curvas con peraltes altos desarrollan fuerza lateral negativa, es decir, viajan hacia el centro de la curva. Así mismo, existe la posibilidad de volcamiento de vehículos pesados (centro de gravedad altos) que viajan a bajas velocidades.
Factor de fricción lateral
Este factor representa la necesidad de fricción lateral, también llamada demanda de fricción. Representa la aceleración lateral que experimenta el vehículo. Tiene como límite máximo el valor al cual el derrape es inminente. El “f” máximo depende de la velocidad, tipo y condición de la superficie de la carretera y del tipo y condición de las llantas.
Distribución de “e” y “f”
Para una velocidad de diseño dada, existen 5 formas de contrarrestar la aceleración centrípeta, usando sólo “e”, sólo “f” o una combinación de ambas.
1. “e” y “f” son directamente proporcional al inverso del radio2. La fuerza centrífuga que se contrarresta en proporción directa al factor de fricción, hasta
que alcanza su valor máximo, luego la sobreelevación se aplica en su desarrollo hasta alcanzar el emáx. Se gasta todo “f” y después “e”.
3. Las fuerzas centrífugas se contrarrestan en proporción directa al desarrollo de la sobreelevación hasta alcanzar su máximo, luego el factor de fricción lateral se incrementa en proporción directa al desarrollo de la curva hasta alcanzar su máximo. Se gasta todo “e” y después “f”.
4. Similar al método 3, excepto que se basa en la velocidad promedio de ruedo en lugar de la velocidad de diseño.
5. Se mantiene una relación curvilínea entre “e” y “f” y el radio de la curva que asemeja una forma parabólica asimétrica, con valores entre el método 1 y 3.
Corona normal
La corona normal varía en pendiente transversal de 1.5% a 2.5%. Si existe cuneta, puede ser necesario mayores pendientes para evitar el empozamiento a la orilla de la calle.
Curva más cerrada sin peraltado
Curvas horizontales con amplios radios no necesitan peraltado. La fricción lateral contrarresta la pendiente negativa de la corona normal y la fuerza centrípeta. Es por esto que existe un radio mínimo para el cual una corona normal puede mantenerse a través de la curva.
Peralte máximo
El peralte máximo es controlado por 4 factores: condiciones climáticas, topografía, tipo de área y frecuencia de vehículos a bajas velocidades. Se puede usar hasta un 12% para calles de lastre para facilitar el drenaje.
VER PERALTE DE DISEÑO PARA PERALTE MÁXIMO DE X%, 18, 19, 20 Y 21 DE 10b.
Desarrollo de la sobreelevación
La transición del peraltado se puede realizar tanto en una curva circular simple (T-C-T) como en curva de transición (T-E-C-E-T). Una curva espiral emula la trayectoria natural de los conductores al negociar una curva. La longitud de transición de la sobreelevación la gobierna la apariencia. La expresión empírica más usada determina la longitud de transición como una función de la PENDIENTE DEL BORDE EXTERNO relativo al EJE de la carretera.
Longitud de transición
Lr=(w∗n1 )∗ed
∆∗bw
Lr: longitud de transición mínima
∆: máximo gradiente relativo (%)
n1: número de carriles rotados
bw: factor de ajuste por número de carriles rotados
w: ancho de carril (m)
ed: sobreelevación de diseño (%)
Transición externa
Lt=eNCed
∗Lr
Lt: longitud MÍNIMA de transición externa (m)
eNC: bombeo normal (%)
ed: sobreelevación de diseño (%)
Lr: longitud mínima de transición (m)
Proporción de la longitud de transición en la tangente (recta)
Para curvas (T-E-C-E-T) toda la transición del peraltado se realiza en la espiral y para curvas (T-C-T) un porcentaje que varía del 70% al 90% del desarrollo del peraltado se realiza en la tangente.
Métodos de desarrollo del peralte
Rotación con respecto al eje: más usado pues produce menor distorsión
Rotación con respecto al borde interno: la mitad del cambio en elevación se produce al elevar el eje y la otra mitad al elevar el borde externo.
Rotación con respecto al borde externo: la línea centro y el borde externo descienden. Rotación con respecto al borde externo, sección plana: usado normalmente en carreteras
de dos carriles en la misma dirección donde el borde de rotación es adyacente a la mediana.
VER 11, 12, 13 Y 14 de desarrollo de transición.
Curvas espirales de transición
