1. 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.
1.1.
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.
1.1.
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 Tabla
302.01.
2. DISTANCIA DE VISIBILIDAD
1.1.
DEFINICION.- 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.
1.2.
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. La Tabla 205.01 muestra las
distancias de visibilidad de parada, en función de la velocidad de diseño y en
La Tabla 205.01-A 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.
1.3.
Distancia de visibilidad de paso o
adelantamiento.- Es
la mínima que debe estar disponible, a fin de facultar al conductor del
vehículo a sobrepasar a otro que viaja a una velocidad menor, con comodidad y
seguridad, sin causar alteración en la velocidad de un tercer vehículo que
viaja en sentido contrario y que se hace visible cuando se ha iniciado la
maniobra de sobrepaso. Dichas condiciones de comodidad y seguridad, se dan
cuando la diferencia de velocidad entre los vehículos que se desplazan en el
mismo sentido es de 15 km/h y el vehículo que viaja en sentido contrario
transita a la velocidad de diseño.
La
distancia de visibilidad de adelantamiento debe considerarse únicamente para
las carreteras de dos carriles con tránsito en las dos direcciones, dónde el
adelantamiento se realiza en el carril del sentido opuesto.
Dónde:
Da
: Distancia de visibilidad de adelantamiento, en metros.
D1
: Distancia recorrida durante el tiempo de percepción y reacción, en metros
D2
: Distancia recorrida por el vehículo que adelante durante el tiempo desde que
invade
el carril de sentido contrario hasta que regresa a sus carril, en metros.
D3
: Distancia de seguridad, una vez terminada la maniobra, entre el vehículo que
adelanta
y el vehículo que viene en sentido contrario, en metros.
D4
: Distancia recorrida por el vehículo que viene en sentido contrario (estimada
en 2/3 de D2), en metros.
Se
utilizarán como guías para el cálculo de la distancia de visibilidad de
adelantamiento la Figura 205.02 y los valores indicados en el Manual
AASHTO – 2004 que se presentan en la Tabla 205.02 para cuatro (4) rangos
de Velocidad Específica de la tangente.
Por
seguridad, la maniobra de adelantamiento se calcula con la velocidad específica
de la tangente en la que se efectúa la maniobra.
Dónde:
t1
: Tiempo de maniobra, en segundos.
V
: Velocidad del vehículo que adelante, en km/h.
a
: Promedio de aceleración que el vehículo necesita para iniciar el
adelantamiento, en km/h.
m
: Diferencia de velocidades entre el vehículo que adelanta y el que es
adelantado,
igual a 15 km/h en todos los casos.
El
valor de las anteriores variables se indica en la Tabla 205.02 expresado
para rangos de velocidades de 50-65, 66-80, 81-95 y 96-110 km/h. En la misma Tabla
205.02 se presentan los ejemplos de cálculo para ilustrar el procedimiento.
𝐷2
= 0.278 𝑉
𝑡2
Dónde:
V
: Velocidad del vehículo que adelanta, en km/h.
t2
: Tiempo empleado por el vehículo en realizar la maniobra para volver a su
carril en segundos.
El
valor de t2 se indica en la Tabla 205.02
𝐷3 = 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑙𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 30 𝑦 90 𝑚
El
valor de esta distancia de seguridad (D3) para cada rango de velocidades se
indica en la Tabla 205.02
En
la Tabla 205.03 se presentan los valores mínimos recomendados para la
distancia de visibilidad de paso o adelantamiento, calculados con los
anteriores criterios para carreteras de dos carriles con doble sentido de
circulación.
Se debe procurar obtener la máxima longitud
posible en que la visibilidad de paso o adelantamiento sea superior a la mínima
de la tabla anterior. Por tanto, como norma de diseño, se debe proyectar, para
carreteras de dos carriles con doble sentido de circulación, tramos con
distancia de visibilidad de paso o adelantamiento, de manera que en tramos de
cinco kilómetros, se tengan varios subtramos de distancia mayor a la mínima
especificada, de acuerdo a la velocidad del elemento en que se aplica.
De lo expuesto se deduce que la visibilidad
de paso o adelantamiento se requiere sólo en carreteras de dos carriles con
doble sentido de circulación.
Para ordenar la circulación en relación con
la maniobra de paso o adelantamiento, se pueden definir:
Una zona de preaviso, dentro de la que no se debe
iniciar un adelantamiento, pero sí, se puede completar uno iniciado con
anterioridad.
Una zona de prohibición propiamente dicha, dentro de
lo que no se puede invadir el carril contrario.
En carreteras de dos carriles con doble
sentido de circulación, debido a su repercusión en el nivel de servicio y,
sobre todo, en la seguridad de la circulación, se debe tratar de disponer de
las máximas longitudes con posibilidad de adelantamiento de vehículos más lentos,
siempre que la intensidad de la circulación en el sentido opuesto lo permita.
Dichas longitudes quedan definidas en la
Tabla 205.04 de este Manual.
Tanto los tramos en los que se pueda
adelantar como aquellos en los que no se pueda deberán ser claramente
señalizados.
Para efecto de la determinación de la distancia
de visibilidad de adelantamiento se considera que la altura del vehículo que
viaja en sentido contrario es de 1.30 m y que la del ojo del conductor del
vehículo que realiza la maniobra de adelantamiento es 1.07 m.
Las
distintas normativas existentes no introducen correcciones a la distancia de adelantamiento
por efecto de la pendiente, sin embargo, la capacidad de aceleración es menor
que en terreno llano y por ello resulta conveniente considerar un margen de seguridad
para pendientes mayores del 6.0%, según se señala a continuación.
En
pendientes mayores del 6.0% usar distancia de visibilidad de adelantamiento correspondiente
a una velocidad de diseño de 10 km/h superior a la del camino en estudio.
Si
la velocidad de diseño es 100 km/h, considerar en estos casos una distancia de visibilidad
de adelantamiento ≥650 m.
Es
decir, se adopta para esas situaciones, como valor mínimo de distancia de
visibilidad de paso o adelantamiento, el correspondiente a una velocidad de
diseño de 10 km/h superior a la del camino en estudio. Si en la zona que se
analiza, no se dan las condiciones para adelantar requeridas por la distancia
de visibilidad de paso o adelantamiento corregida por pendiente, el proyectista
considerará la posibilidad de reducir las características del elemento vertical
que limita el paso o adelantamiento, a fin de hacer evidente que no se dispone
de visibilidad para esta maniobra, quedando ello señalizado. En todo caso,
dicho elemento vertical siempre deberá asegurar la distancia de visibilidad de
parada.
Los
sectores con visibilidad adecuada para adelantar, deberán distribuirse lo más homogéneamente
posible a lo largo del trazado. En un tramo de carretera de longitud superior a
5 km, emplazado en una topografía dada, se procurará que los sectores con visibilidad
adecuada para adelantar, respecto del largo total del tramo, se mantengan dentro
de los porcentajes que se indican.
1.4.
Distancia de visibilidad de paso o
adelantamiento.- La
presencia de intersecciones a nivel, hace que potencialmente se puedan
presentar una diversidad de conflictos entre los vehículos que circulan por una
y otra vía. La posibilidad de que estos conflictos ocurran, puede ser reducida
mediante la provisión apropiada de distancias de visibilidad de cruce y de
dispositivos de control acordes.
El
conductor de un vehículo que se aproxima por la vía principal a una
intersección a nivel, debe tener visibilidad, libre de obstrucciones, de la
intersección y de un tramo de la vía secundaria de suficiente longitud que le
permita reaccionar y efectuar las maniobras necesarias para evitar una
colisión.
La
distancia mínima de visibilidad de cruce considerada como segura, bajo ciertos
supuestos sobre las condiciones físicas de la intersección y del comportamiento
del conductor, está relacionada con la velocidad de los vehículos y las
distancias recorridas durante el tiempo percepción - reacción y el
correspondiente de frenado.
Por
lo antes indicado, en las intersecciones a nivel deberá existir visibilidad
continua a lo largo de las vías que se cruzan, incluyendo sus esquinas, que les
permita a los conductores que simultáneamente se aproximan, verse mutuamente
con anticipación y así evitar colisiones. Ante una situación de éstas, el
conductor que circula por la vía secundaria deberá tener la posibilidad de
disminuir la velocidad y parar en la intersección con la vía principal.
Las
relaciones entre el espacio, el tiempo y la velocidad, definen el triángulo de visibilidad
requerido, libre de obstrucciones, o el establecimiento de las modificaciones necesarias
en la velocidad de aproximación a los accesos cuando se usa un triángulo de visibilidad
de dimensiones menores a la requerida. El triángulo de visibilidad en la aproximación
a los accesos de una intersección se muestra en la Figura 205.04. Por tanto, cualquier objeto ubicado dentro del
triángulo de visibilidad, lo suficientemente alto, que se constituya en una
obstrucción a la visibilidad lateral, deberá ser removido.
Por
otra parte, después de que un vehículo se ha detenido en el acceso de una intersección
por la presencia de una señal de "PARE", su conductor deberá tener la
suficiente distancia de visibilidad para realizar una maniobra segura a través
del área de la intersección, ya sea para cruzar de frente la vía principal o
para girar a la derecha o izquierda.
Simultáneamente
se deberá proveer la suficiente distancia de visibilidad a los conductores que
viajan sobre la vía principal, la cual deberá ser al menos igual a la distancia
que recorre el vehículo sobre la vía principal durante el tiempo que le toma al
vehículo de la vía secundaria realizar su maniobra de cruce o giro.
La
Figura 205.04, muestra el triángulo de visibilidad requerido bajo esta
condición.
La
distancia de visibilidad para una maniobra de cruce de la vía principal por un
vehículo detenido en la vía secundaria, está basada en el tiempo que le toma a
este vehículo en transponer la intersección, y la distancia que recorre un
vehículo sobre la vía principal a la velocidad de diseño durante el mismo
tiempo.
La
distancia mínima de visibilidad de cruce necesaria a lo largo de la vía
principal se debe calcular mediante la siguiente fórmula:
En
el tiempo t1 está
incluido aquel necesario para que el conductor de un vehículo detenido por el
"PARE" sobre la vía secundaria vea en ambas direcciones sobre la vía principal
y deduzca si dispone del intervalo suficiente para cruzarla con seguridad.
El
tiempo t2 necesario
para recorrer la distancia S depende de la aceleración de cada vehículo. La
distancia S se calcula como la suma de:
S
= D + W + L
Dónde:
D
: Distancia entre el vehículo parado y la orilla de la vía principal, adoptada
como tres metros (3 m).
W
: Ancho de la vía principal, en metros.
L
: Longitud total del vehículo, en metros.
Por
tanto, el valor de t2, se obtiene mediante la siguiente fórmula:
Dónde:
D
: Tres metros (3 m).
W
: Ancho de la vía principal, en metros.
L
: Depende del tipo de vehículo, así:
-
20.50 m para vehículos articulados (tracto camión con semirremolque).
-
12.30 m para camión de dos ejes
-
5.80 m para vehículos livianos
a
: Aceleración del vehículo que realiza la maniobra de cruce, en m/s2.
-
0.055 para vehículos articulados.
-
0.075 para camiones de dos ejes (2).
-
0.150 para vehículos livianos.
En
la Tabla 205.06 se presentan las distancias mínimas de visibilidad, requeridas
para cruzar con seguridad la intersección en ángulo recto de una vía principal
de 7.20 m de ancho de superficie de rodadura, partiendo desde la posición de
reposo en la vía secundaria ante una señal de "PARE", para diferentes
tipos de vehículos.
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