TRAZO DE PERFIL
DISEÑO DE CURVAS VERTICALES
Los tramos consecutivos de rasante, serán enlazados con curvas
verticales parabólicas, cuando la diferencia algebraica de sus pendientes sea
mayor del 1%, para carreteras pavimentadas y del 2% para las demás.
Dichas curvas verticales parabólicas, son definidas por su parámetro
de curvatura K, que equivale a la longitud de la curva en el plano horizontal,
en metros, para cada 1% de variación en la pendiente, así:
Dónde,
K: Parámetro de curvatura
L: Longitud de la curva vertical
A: Valor Absoluto
de la diferencia algebraica de las pendientes
DETERMINACIÓN DEL PERFIL
El diseño geométrico en perfil o alineamiento vertical, está
constituido por una serie de rectas enlazadas por curvas verticales
parabólicas, a los cuales dichas rectas son
tangentes; en cuyo desarrollo, el sentido de las pendientes se define
según el avance del kilometraje, en positivas, aquellas que implican un aumento
de cotas y negativas las que producen una disminución de cotas.
El alineamiento vertical 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 verticales que pueden ser cóncavas o convexas, y el de la
velocidad de diseño y a su vez, controla la distancia de visibilidad.
Las curvas verticales entre dos pendientes sucesivas permiten lograr
una transición
paulatina entre pendientes de distinta magnitud y/o sentido,
eliminando el quiebre de la rasante. El adecuado diseño de ellas asegura las
distancias de visibilidad requeridas por el proyecto.
El sistema de cotas del proyecto, estarán referidos y se enlazarán con
los B.M. de nivelación del Instituto Geográfico Nacional.
El perfil longitudinal está controlado principalmente por la
Topografía, Alineamiento,
horizontal, Distancias de visibilidad, Velocidad de proyecto,
Seguridad, Costos de Construcción, Categoría de la vía, Valores Estéticos y
Drenaje.
TIPO DE CURVAS, POR SU FORMA, POR SU CALCULO.
Las curvas verticales se pueden clasificar por su forma como
curvas verticales convexas y
cóncavas y de acuerdo con la proporción entre sus ramas que las
forman como
simétricas y asimétricas. En la figura se indican las curvas
verticales convexas y cóncavas y las curvas verticales simétricas y
asimétricas.
La CURVA VERTICAL SIMÉTRICA está conformada por dos parábolas
de igual longitud, que se unen en la proyección vertical del PIV. La curva
vertical recomendada es la parábola cuadrática, cuyos elementos principales y
expresiones matemáticas se incluyen a continuación, tal como se aprecia en la figura.
Dónde:
PCV: Principio de la curva vertical
PIV: Punto de intersección de las tangentes verticales
PTV: Término de la curva vertical
L: Longitud de la curva vertical, medida por su proyección
horizontal, en metros (m).
S1: Pendiente de la tangente de entrada, en porcentaje (%)
S2: Pendiente de la tangente de salida, en porcentaje (%)
A: Diferencia algebraica de pendientes, en porcentaje (%)
E: Externa. Ordenada vertical desde el PIV a la curva, en metros
(m), se determina con la siguiente fórmula:
X: Distancia horizontal a cualquier punto de la curva desde el PCV o
desde el PTV.
Y: Ordenada vertical en cualquier punto, también llamada corrección
de la curva vertical, se calcula mediante la siguiente fórmula:
En el proyecto de curvas verticales, es necesario tomar en
consideración los siguientes
criterios:
· Debido a los efectos dinámicos, para que exista comodidad es necesario
que la variación de pendiente sea gradual, situación que resulta más crítica en
las curvas cóncavas, por actuar las fuerzas de gravedad y centrífuga en la
misma dirección.
· Generalmente se proyectan curvas verticales simétricas, es decir,
aquellas en las que las tangentes son de igual longitud. Las tangentes
desiguales o las curvas verticales no simétricos son curvas parabólicas
compuestas. Por lo general, su uso se garantiza sólo dónde no puede
introducirse una curva simétrica por las condiciones impuestas del
alineamiento.
· El criterio de comodidad, se aplica al diseño de curvas verticales
cóncavas en dónde la fuerza centrífuga que aparece en el vehículo al cambiar de
dirección se suma al peso propio del mismo. Generalmente queda englobado
siempre por el criterio de seguridad.
· El criterio de operación, se aplica al diseño de curvas verticales con
visibilidad completa, para evitar al usuario la impresión de un cambio súbito
de pendiente.
· El criterio de drenaje, se aplica al diseño de curvas verticales
cóncavas o convexas en zonas de corte, lo cual conlleva a modificar las
pendientes longitudinales de las cunetas.
· El criterio de seguridad, se aplica a curvas cóncavas y convexas. La
longitud de la curva debe ser tal, que en todo su desarrollo la distancia de
visibilidad sea mayor o igual a la de parada. En algunos casos el nivel de
servicio deseado.
APLICACIÓN DE DISTANCIA DE VISIBILIDAD EN LAS
CURVAS VERTICALES.
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.
Coordinación
con el alineamiento horizontal
A)
Controles del trazado en planta
Los límites normativos que se indican más adelante
se aplican a la combinación de elementos rectos y curvos de caminos
bidireccionales y unidireccionales, excepto cuando se haga la salvedad
correspondiente.
Las principales consideraciones que controlan el
diseño del alineamiento horizontal son:
Ø Categoría de la Ruta.
Ø Topografía del Área.
Ø Velocidad de Proyecto.
Ø Coordinación con el Alineamiento Vertical.
Ø Costo de Construcción, Operación y Mantención.
Todos estos elementos deben conjugarse de manera
tal que el trazado resultante sea el más seguro y económico, en armonía con los
contornos naturales y al mismo tiempo adecuado a la categoría, según la
Clasificación Funcional para Diseño.
B)
Localización del eje en planta.
Si el proyecto considera calzada única, en la mayoría de los casos el eje
en planta será el eje de simetría de la calzada de sección normal,
prescindiendo de los posibles ensanches o carriles auxiliares que puedan
existir en ciertos sectores.
VIDEO REFERENCIAL DEL TEMA
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