TRAZO EN PLANTA
Los elementos
geométricos de una carretera (planta, perfil y sección transversal), deben estar
convenientemente relacionados, para garantizar una circulación ininterrumpida
de los vehículos, tratando de conservar una velocidad de operación continua y
acorde con las condiciones generales de la vía.
Lo antes indicado, se
logra haciendo que el proyecto sea desarrollado con un adecuado valor de velocidad
de diseño; y, sobre todo, estableciendo relaciones cómodas entre este valor, la
curvatura y el peralte. Se puede considerar entonces que el diseño geométrico propiamente
dicho, se inicia cuando se define, dentro de criterios técnico – económicos, la
velocidad de diseño para cada tramo homogéneo en estudio.
Existe en consecuencia
una interdependencia entre la geometría de la carretera y el
movimiento de los
vehículos (dinámica del desplazamiento), y entre dicha geometría y la visibilidad
y capacidad de reacción, que el conductor tiene al operar un vehículo. Dicho de
otra manera, no basta que el movimiento de los vehículos sea dinámicamente
posible en condiciones de estabilidad, sino asegurar que el usuario en todos
los puntos de la vía, tenga suficiente tiempo para adecuar su conducción a la
geometría de ésta, y a laseventualidades que puedan presentarse.
En ese contexto, la
presente norma establece los valores mínimos, es decir, las menores exigencias
de diseño. Deberán usarse las mejores características geométricas dentro de los
límites razonables de economía, haciendo lo posible por superar los valores
mínimos indicados, utilizándolos sólo cuando el mayor costo de mejores
características sea injustificado o prohibitivo.
Valores mínimos o
máximos deseables pueden considerarse aquellos que corresponden a una velocidad
de 10 km/h superior a la velocidad de diseño adoptada para la carretera que se
esté proyectando.
Así mismo, las
presentes normas no serán consideradas inflexibles y podrá hacerse
excepciones, diseñando
proyectos con características geométricas por debajo de las
especificadas, con la
condición de obtener previamente la autorización del Ministerio de Transportes
y Comunicaciones.
En los tramos de
carreteras que atraviesan zonas urbanas, también puede haber excepciones a la
norma, debido a las restricciones de velocidad, condiciones de las rasantes de
las calles en las intersecciones, ubicación de las tapas de buzones de las
obras de saneamiento y
otros.
GENERALIDADES
El diseño geométrico en
planta o alineamiento horizontal, está constituido por alineamientos rectos,
curvas circulares y de grado de curvatura variable, que permiten una transición
suave al pasar de alineamientos rectos a curvas circulares o viceversa o también
entre dos curvas circulares de curvatura diferente.
El alineamiento
horizontal deberá permitir la operación ininterrumpida de los vehículos, tratando
de conservar la misma velocidad de diseño en la mayor longitud de carretera que
sea posible.
En general, el relieve
del terreno es el elemento de control del radio de las curvas horizontales y el
de la velocidad de diseño y a su vez, controla la distancia de visibilidad.
En proyectos de
carreteras de calzadas separadas, se considerará la posibilidad de trazar las
calzadas a distinto nivel o con ejes diferentes, adecuándose a las
características del terreno.
La definición del trazo
en planta se referirá a un eje, que define un punto en cada sección transversal.
En general, salvo en casos suficientemente justificados, se adoptará para la definición
del eje:
En autopistas
- El centro del separador central, si éste fuera de ancho constante o con variación de
- ancho aproximadamente simétrico.
- El borde interior de la vía a proyectar en el caso de duplicaciones.
- El borde interior de cada vía en cualquier otro caso.
En carreteras de vía
única
- El centro de la superficie de rodadura.
CONSIDERACIONES DE
DISEÑO
Algunos aspectos a
considerar en el diseño en planta:
- Deben evitarse tramos con alineamientos rectos demasiado largos. Tales tramos son monótonos durante el día, y en la noche aumenta el peligro de deslumbramiento de las luces del vehículo que avanza en sentido opuesto. Es preferible reemplazar grandes alineamientos, por curvas de grandes radios.
- Para las autopistas de primer y segundo nivel, el trazo deberá ser más bien una combinación de curvas de radios amplios y tangentes no extensas
- En el caso de ángulos de deflexión Δ pequeños, iguales o inferiores a 5º, los radios deberán ser suficientemente grandes para proporcionar longitud de curva mínima L obtenida con la fórmula siguiente:
𝐿 > 30(10 − Δ), Δ< 5°
(L en metros; Δ en
grados)
No se usará nunca
ángulos de deflexión menores de 59' (minutos).
La longitud mínima de
curva (L) será:
- No se requiere curva horizontal para pequeños ángulos de deflexión, en el siguiente cuadro se muestran los ángulos de inflexión máximos para los cuales no es requerida la curva horizontal.
Para ángulos de
deflexión pequeño, las curvas deberán ser lo suficientemente largas para evitar
una mala apariencia. Las curvas deberán tener una longitud mínima de 150m para
un ángulo central de 5º y la longitud mínima deberá aumentarse 30m por cada
grado de disminución del ángulo central. La longitud mínima para curvas horizontales
en carreteras principales Lc min, deberá ser del orden de tres veces mayor que
la velocidad de diseño expresado en km/h, es decir Lc min =3V.
En infraestructuras
para alta velocidad y acceso controlado que cuentan con curvatura abierta, y
debido a razones estéticos, la longitud mínima recomendada para curvas deberá
ser del orden del doble de la longitud mínima descrita anteriormente, es decir
Lc rec =6V. Es preferible no diseñar longitudes de curvas
horizontales mayores a
800 metros.
- Al final de las tangentes extensas o tramos con leves curvaturas, o incluso dónde siga inmediatamente un tramo homogéneo con velocidad de diseño inferior, las curvas horizontales que se introduzcan deberán concordar con la precedente, proporcionando una sucesión de curvas con radios gradualmente decrecientes para orientar al conductor. En estos casos, siempre deberá considerarse el establecimiento de señales adecuadas.
- No son deseables dos curvas sucesivas en el mismo sentido cuando entre ellas existe un tramo en tangente. Será preferible sustituir por una curva extensa única o, por lo menos, la tangente intermedia por un arco circular, constituyéndose entonces en curva compuesta. Si no es posible adoptar estas medidas, la tangente intermedia deberá ser superior a 500 m. En el caso de carreteras de tercera clase la tangente podrá ser inferior o bien sustituida por una espiral o una transición en espiral dotada de peralte.
- Las curvas sucesivas en sentidos opuestos, dotadas de curvas de transición, deberán tener sus extremos coincidentes o separados por cortas extensiones en tangente.
- En el caso de curvas opuestas sin espiral, la extensión mínima de la tangente intermedia deberá permitir la transición del peralte.
- En consecuencia, deberá buscarse un trazo en planta homogéneo, en el cual tangentes y curvas se sucedan armónicamente.
- No se utilizarán desarrollos en Autopistas y se tratará de evitar estos en carreteras de Primera clase. Las ramas de los desarrollos tendrán la máxima longitud posible y la máxima pendiente admisible, evitando en lo posible, la superposición de ellas sobre la misma ladera.
TRAMO EN TANGENTE
Las longitudes mínimas
admisibles y máximas deseables de los tramos en tangente, en función a la
velocidad de diseño, serán las indicadas en la siguiente tabla:
Dónde:
L mín.s : Longitud mínima (m) para trazados en “S” (alineamiento recto
entre alineamientos con radios de curvatura de sentido contrario).
L mín.o : Longitud mínima (m) para el resto de casos (alineamiento recto
entre alineamientos con radios de curvatura del mismo sentido).
L máx : Longitud máxima deseable (m).
V : Velocidad de diseño (km/h)
Las longitudes de tramos en tangente presentada en la tabla,
están calculadas con las siguientes fórmulas:
L min.s : 1.39 V
L min.o : 2.78 V
L máx : 16.70 V
DISTANCIA DE VISIBILIDAD
Es la
longitud continua hacia adelante de la carretera, que es visible al conductor
del vehículo para poder ejecutar con seguridad las diversas maniobras a que se
vea obligado
o que
decida efectuar. En los proyectos se consideran tres distancias de visibilidad:
· visibilidad de parada.
· visibilidad de paso o adelantamiento.
· Visibilidad de cruce con otra vía.
Las dos
primeras influencian el diseño de la carretera en campo abierto y serán
tratadas en esta sección considerando alineamiento recto y rasante de pendiente
uniforme. Los casos con condicionamiento asociados a singularidades de planta o
perfil se tratarán en las secciones correspondientes.
Distancia de visibilidad de parada
Es la
mínima requerida para que se detenga un vehículo que viaja a la velocidad de
diseño, antes de que alcance un objetivo inmóvil que se encuentra en su
trayectoria. La distancia de parada para pavimentos húmedos, se calcula
mediante la siguiente
fórmula:
Dónde:
Dp : Distancia de parada (m)
V :
Velocidad de diseño (km/h)
tp : Tiempo de percepción + reacción (s)
a :
deceleración en m/s2 (será función
del coeficiente de fricción y de la pendiente
longitudinal
del tramo).
El primer término de la fórmula representa la distancia recorrida
durante el tiempo de percepción más reacción (dtp) y el segundo la distancia recorrida durante el frenado hasta la
detención (df).
El tiempo de reacción de frenado, es el intervalo entre el instante en
que el conductor reconoce la existencia de un objeto, o peligro sobre la
plataforma, adelante y el instante en que realmente aplica los frenos. Así se
define que el tiempo de reacción estaría de 2 a 3 segundos, se recomienda tomar
el tiempo de percepción – reacción de 2.5 segundos.
En todos los puntos de una carretera, la distancia de visibilidad será
≥ a la distancia
de visibilidad de parada. Las siguientes tablas muestran las distancias de
visibilidad de parada, en función de la velocidad de diseño también se muestra
las distancias de visibilidad de parada, en función de la velocidad de diseño y
pendiente.
Para vías con pendiente superior a 3%, tanto en ascenso como en
descenso, se puede calcular con la siguiente fórmula:
Dónde:
d : distancia de frenado en metros
V : velocidad de diseño en km/h
a : deceleración en m/s2 (será función del coeficiente de fricción y de la
pendiente
longitudinal del tramo)
i : Pendiente longitudinal (tanto por uno)
+i : Subidas respecto al sentido de circulación
-i : Bajadas respecto al sentido de circulación.
Se considera obstáculo aquél de una altura ≥ a 0.15 m, con
relación a los ojos de un conductor que está a 1.07 m sobre la rasante de
circulación.
Si en una sección de la vía no es posible lograr la
distancia mínima de visibilidad de parada correspondiente a la velocidad de
diseño, se deberá señalizar dicho sector con la velocidad máxima admisible,
siendo éste un recurso excepcional que debe ser autorizado por la entidad
competente.
Asimismo, la pendiente ejerce influencia sobre la
distancia de parada. Ésta influencia tiene importancia práctica para valores de
la pendiente de subida o bajada => a 6% y para velocidades de diseño > a
70 km/h.
DISTANCIA MÍNIMA ENTRE DOS
Si dos vehículos marchan a la misma velocidad uno detrás
de otro, la mínima distancia (S) que los debe separar ha de ser tal que, si el
primero aplica los frenos, el que le sigue tenga tiempo de detenerse antes de
llegar a chocar.
S = (V / 5) + 6 mt (AASHTO)
DISTANCIA DE SOBRE PASO
Es la mínima que debe estar disponible, a fin de facultar
al conductor del vehículo a sobrepasar a otro que se supone viaja a una
velocidad 15 Kph. menor, con comodidad y seguridad, sin causar alteración en la
velocidad de un tercer vehículo que viaja en sentido contrario a la velocidad
directriz, y que se hace visible cuando se ha iniciado la maniobra de
sobrepaso.
VÍDEO REFERENCIAL DEL TEMA - TRAZO EN PLANTA
(Diseño geométrico y trazo en planta de rutas y carreteras)
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