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