CEE

320

Win

ter 2

006

Diseño Geométrico

CEE 320Steve Muench

CEE

320

Win

ter 2

006

Esquema1. Conceptos2. Alineamiento Vertical

a. Fundamentosb. CV Convexasc. CV Cóncavasd. Ejemplos

3. Alineamiento Horizontala. Fundamentosb. Peralte

4. Otros

CEE

320

Win

ter 2

006

Conceptos

• El alineamiento en un problema en 3D representado en dos problemas 2D– Alineamiento Horizontal (planta)– Alineamiento Vertical (perfil)

• Progresivas– A lo largo del alineamiento horizontal– 12+300 = 12300 m

CEE

320

Win

ter 2

006

ProgresivasAlineamiento Horizontal

Alineamiento H&V

From Perteet Engineering

CEE

320

Win

ter 2

006

Alineamiento Vertical

CEE

320

Win

ter 2

006

Alineamiento Vertical• Objetivo:

– Determinar cotas para asegurar • drenaje• aceptable nivel de seguridad

• Primer desafío– Transición entre dos pendientes– Curvas verticales

G1 G2G1 G2

CV Convexa

CV Cóncava

CEE

320

Win

ter 2

006

Fundamentos Curva Vertical

• Función parabólica– Tasa constante de cambio de pendiente– Implica tangentes iguales (proyectadas sobre

la horizontal)

• y es la cota de rasante, x las progresivas desde el comienzo de la curva

cbxaxy 2

CEE

320

Win

ter 2

006

Fundamentos Curva Vertical

G1

G2

PVI

PVTPVC

L

L/2

δ

cbxaxy 2

x

Choose Either:• G1, G2 in decimal form, L in feet• G1, G2 in percent, L in stations

CEE

320

Win

ter 2

006

RelacionesChoose Either:• G1, G2 in decimal form, L in feet• G1, G2 in percent, L in stations

G1G2

PVI

PVTPVC

L

L/2

δ

x

1 and 0 :PVC At the GbdxdYx

cYx and 0 :PVC At the

LGGa

LGGa

dxYd

22 :Anywhere 1212

2

2

CEE

320

Win

ter 2

006

Otras Propiedades

• El Valor-K defines la curvatura vertical– Es la longitud horizontal necesaria para un

cambio de pendiente de 1%. En el sistema métrico la unidad es m/%.

ALK

1./ GKxptlowhigh

CEE

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Win

ter 2

006

Curvas Verticales Convexas

G1G2

PVI

PVTPVC

h2h1

L

SSD

221

2

22100 hh

SSDAL

A

hhSSDL

2

212002

DVD < L DVD > L

Line of Sight

CEE

320

Win

ter 2

006

Curvas Verticales Convexas

• Suposiciones– h1 = altura ojo conductor ≈ 1.1 m– h2 = altura luz trasera ≈ 0.6 m

• Ecuaciones Simplificadas

2158

2SSDAL A

SSDL 21582

DVD < L DVD > L

CEE

320

Win

ter 2

006

Controles Diseño Curva Vertical Convexa

from AASHTO’s A Policy on Geometric Design of Highways and Streets 2001

CEE

320

Win

ter 2

006

Controles Diseño Curva Vertical Convexa

from

AA

SH

TO’s

A P

olic

y on

Geo

met

ric D

esig

n of

Hig

hway

s an

d S

treet

s 20

01

CEE

320

Win

ter 2

006

Curvas Verticales Cóncavas

G1 G2

PVI

PVTPVC

h2=0h1

L

Distancia Iluminación Faros (DVD)

tan200 1

2

ShSSDAL

ASSDhSSDL tan2002 1

DVD < L DVD > L

Rayo luz faros (divergencia β grados)

CEE

320

Win

ter 2

006

Curvas Verticales Cóncavas

• Suposiciones– h1 = altura faros delanteros ≈ 0.6 m– β = 1 grado

• Ecuaciones Simplificadas

SSD

SSDAL5.3400

2

A

SSDSSDL 5.34002

DVD < L DVD > L

CEE

320

Win

ter 2

006

Controles Diseño Curvas Verticales Cóncavas

from AASHTO’s A Policy on Geometric Design of Highways and Streets 2001

CEE

320

Win

ter 2

006

Controles Diseño Curvas Verticales Cóncavas

from

AA

SH

TO’s

A P

olic

y on

Geo

met

ric D

esig

n of

Hig

hway

s an

d S

treet

s 20

01

CEE

320

Win

ter 2

006

AlineamientoHorizontal

CEE

320

Win

ter 2

006

Alineamiento Horizontal

• Objetivo: – Geometry of directional transition to ensure:

• Safety• Comfort

• Primary challenge– Transition between two directions– Horizontal curves

• Fundamentals– Circular curves– Superelevation

Δ

CEE

320

Win

ter 2

006

Fundamentos de Curva Horizontal

R

T

PC PT

PI

M

E

R

Δ

Δ/2Δ/2

Δ/2

RRD

000,18

180100

2tan

RT

DRL

100

180

L

CEE

320

Win

ter 2

006

Fundamentos de Curva Horizontal

1

2cos1RE

2

cos1RM

R

T

PC PT

PI

M

E

R

Δ

Δ/2Δ/2

Δ/2L

CEE

320

Win

ter 2

006

Peralte cpfp FFW

cossincossin22

vvs gR

WVgRWVWfW

α

α

Fcp

Fcn

Wp

Wn F f

F f

α

Fc

W 1 fte

≈Rv

CEE

320

Win

ter 2

006

Peralte

cossincossin22

vvs gR

WVgRWVWfW

tan1tan2

sv

s fgRVf

efgRVfe s

vs 1

2

efgVRs

v

2

CEE

320

Win

ter 2

006

Selección de e y fs

• Límites prácticos de peralte (e)– Clima– Constructibilidad– Uso del suelo adyacente

• Variaciones de Factor de fricción lateral (fs)– Velocidad vehículo– Textura pavimento– Condición neumático

CEE

320

Win

ter 2

006

Factor Fricción Lateral

from AASHTO’s A Policy on Geometric Design of Highways and Streets 2004

CEE

320

Win

ter 2

006

Tablas de Radio Mínimo

CEE

320

Win

ter 2

006

Factores Fricción Lateral WSDOT

from

the

2005

WS

DO

T D

esig

n M

anua

l, M

22-

01

Para caminos y ramas

CEE

320

Win

ter 2

006

Factores de Peralte WSDOT

from

the

2005

WS

DO

T D

esig

n M

anua

l, M

22-

01

For Low-Speed Urban Managed Access Highways

CEE

320

Win

ter 2

006

Peralte de Diseño - AASHTO

from AASHTO’s A Policy on Geometric Design of Highways and Streets 2004

CEE

320

Win

ter 2

006

Peralte de Diseño - WSDOT

from the 2005 WSDOT Design Manual, M 22-01

emax = 8%

CEE

320

Win

ter 2

006

Distancia Visual Detención

Rv

Δs

Obstruction

Ms v

s RSSD

180

DRSSD s

sv

100

180 SSD

vvs R

SSDRM

90cos1

v

svv

RMRRSSD 1cos

90

CEE

320

Win

ter 2

006

Suplementos

• Sección transversal• Transición del peralte

– Desarrollo– Tangente extendida

• Curvas espirales• Sobreancho

CEE

320

Win

ter 2

006

Sección Transversal

CEE

320

Win

ter 2

006

Transición Peralte

from the 2001 Caltrans Highway Design Manual

CEE

320

Win

ter 2

006

Transición Peralte

from AASHTO’s A Policy on Geometric Design of Highways and Streets 2001

CEE

320

Win

ter 2

006

Peralte: Desarrollo/Tangente Extendida

from

AA

SH

TO’s

A P

olic

y on

Geo

met

ric D

esig

n of

Hig

hway

s an

d S

treet

s 20

01

CEE

320

Win

ter 2

006

Desarrollo Peralte - WSDOT

from the 2005 WSDOT Design Manual, M 22-01

CEE

320

Win

ter 2

006

Curvas Espirales

Sin Espiral

Espiral

from AASHTO’s A Policy on Geometric Design of Highways and Streets 2001

CEE

320

Win

ter 2

006

Sin Espiral

CEE

320

Win

ter 2

006

Curvas Espirales

• WSDOT no usa curvas espirales• Involucra geometría compleja• Requiere más relevamiento• Son algo empíricas• Si se usan, la transición del peralte debe

realizarse en toda la espiralPARA DISCUTIR

CEE

320

Win

ter 2

006

Longitudes Espirales Deseables

from AASHTO’s A Policy on Geometric Design of Highways and Streets 2001

CEE

320

Win

ter 2

006

Velocidades de Operación y Directriz

Velocidad 85º Percentil vs. Velocidad Directriz Inferida según 138 Curvas Horizontales de CR2C

Velocidad 85º Percentil vs. Velocidad Directriz Inferida

con DVD limitada por Curva Vertical Convexa

CEE

320

Win

ter 2

006

Referencias

• Mannering, F.L.; Kilareski, W.P. and Washburn, S.S. (2005). Principles of Highway Engineering and Traffic Analysis, Third Edition. Chapter 3

• American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO). (2001). A Policy on Geometric Design of Highways and Streets, Fourth Edition. Washington, D.C.