Libro verde aashto 2004 c3

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DISEÑO GEOMÉTRICO DE CAMINOS Y CALLES LIBRO VERDE AASHTO 2004 – CAPÍTULO 3

ELEMENTOS DE DISEÑO

TRADUCCIÓNFRANCISCO JUSTO SIERRA

INGENIERO CIVIL UBA2007

El “Libro Verde” – Política sobre Diseño Geométrico de Carreteras y Calles, 5ª EdiciónEsta quinta edición del “Libro Verde” de AASHTO’s “Green Book” contiene las últimas prácticas de diseño

de uso universal como el estándar para el diseño geométrico de carreteras y se actualizó para reflejar la última investigación sobre peralte y factores de fricción lateral según se presentaron en el NCHRP Report 439. Las nuevas figuras del Capítulo 3 ayudarán a los proyectistas a determinar rápida y precisamente el

factor de fricción lateral usado para el diseño de la curva horizontal, los índices de peralte para varios radios de curva, y los radios mínimos con bombeo normal para cada uno de los cinco índices de peralte máximo.

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Capítulo 3

ELEMENTOS DE DISEÑO Introducción ...................................................................... 1 Distancia Visual ................................................................ 1

Consideraciones Generales....................................... 1 Distancia Visual de Detención................................... 2

Tiempo de Reacción de Frenado........................ 2 Distancia de Frenado.......................................... 3 Valores de Diseño.............................................. 4 Efecto de la Pendiente en la Detención.............. 4 Variación por Camiones...................................... 5

Distancia Visual de Decisión...................................... 5 Distancia Visual de Adelantamiento Dos-Carriles ...... 8

Criterios para el Diseño ...................................... 8 Valores de Diseño...............................................11 Efecto de la Pendiente ........................................12 Frecuencia y Longitud.........................................13

Distancia Visual para Caminos Multicarriles ..............14 Criterios para Medir la Distancia Visual .....................14

Altura de Ojo Conductor.....................................14 Altura de Objeto ................................................14 Obstrucciones Visuales ......................................15 Medición y Registro Distancia Visual en Planos 15

Alineamiento Horizontal ....................................................17 Consideraciones Teóricas..........................................17 Consideraciones Generales.......................................18

Peralte.................................................................18 Factor Fricción Lateral........................................19 Distribución de e y f en un Rango de Curvas ....22

Consideraciones de Diseño .......................................25 Bombeo Normal ..................................................25 Curva Más-cerrada sin Peralte ...........................25 Valores Máximo de Peralte Calles y Caminos ....26 Peralte Máximo de Calzadas de Giro..................27 Radio Mínimo......................................................27 Efectos de las Pendientes ..................................29

Diseño Calles Urbanas Baja-Velocidad......................29 Factores de Fricción Lateral................................29 Peralte ................................................................29 Curva Más Cerrada sin Peralte...........................30

Diseño Caminos Rurales, Autopistas Urbanas, y Calles Urbanas de Alta-Velocidad..............................31

Factores de Fricción Lateral................................31 Peralte ................................................................31 Procedimiento para Desarrollar Método 5 Distribución Peralte .............................................32

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Calzadas de Giro...............................................................................35 Velocidad Directriz........................................................................ 35 Uso de Curvas Compuestas......................................................... 36

Tablas de Peralte de Diseño ................................................................ 36 Curva Más-cerrada sin Peralte ..................................................... 37

Controles Diseño Transición ................................................................ 40 Consideraciones Generales.......................................................... 40 Transición Recta-a-Curva ............................................................. 41 Transiciones de Curva Espiral ...................................................... 46 Longitud de Espiral ...................................................................... 47 Transición de Curva Compuesta .................................................. 50 Métodos para Obtener el Peralte .................................................. 51 Diseño de Rasantes Suaves de Bordes de Calzada .................... 53 Eje de Rotación con Cantero Central ........................................... 53 Pendientes Mínimas de Transición............................................... 54 Transiciones y Curvas Compuestas para Calzadas de Giro ......... 56 Longitud de Espiral para Calzadas de Giro.................................. 56 Curvas Circulares Compuestas..................................................... 56

Offtracking............................................................................................ 57 Deducción de Valores de Diseño para Ensanchar Curvas H........ 58

Ensanchamiento de Calzada en Curvas Horizontales ......................... 60 Valores de Diseño para Ensanchamiento de Calzada .................. 62 Aplicación de Ensanchamiento en Curvas .................................... 63

Anchos para Calzada de Giro en las Intersecciones............................ 64 Valores de Diseño......................................................................... 65 Anchos Calzada Exterior .............................................................. 68

Distancia Visual en Curvas Horizontales ............................................. 69 Distancia Visual de Detención ...................................................... 70 Distancia Visual de Adelantamiento ............................................. 72

Controles Generales para Alineamiento Horizontal.............................. 72 Alineamiento Vertical................................................................................... 75

Terreno................................................................................................. 75 Pendientes............................................................................................ 75

Características de Operación de Vehículos en Pendientes .......... 75 Pendientes de Control para el Diseño .......................................... 77 Longitudes Críticas de Pendiente para Diseño ............................ 78

Carriles de Ascenso ............................................................................. 82 Carriles de Ascenso para Caminos de Dos-Carriles ..................... 82 Carriles de Ascenso en Autopistas y Caminos Multicarriles........ 86

Métodos para Aumentar Oportunidades Adelantamiento Dos-Carriles 89 Carriles de Adelantamiento .......................................................... 89 Apartaderos .................................................................................. 91 Circulación por Banquina.............................................................. 92 Secciones de Uso de Banquinas .................................................. 93

v

Rampas para Escape de Emergencia.................................................... 93 General ......................................................................................... 93 Necesidad y Ubicación de Rampas Escape Emergencia............. 95 Tipos de Rampas para Escape de Emergencia ............................96 Consideraciones de Diseño ..........................................................97 Zonas para Probar Frenos.............................................................101 Mantenimiento ...............................................................................101

Curvas Verticales..................................................................................101 Consideraciones Generales...........................................................101 Curvas Verticales Convexas..........................................................103 Curvas Verticales Cóncavas .........................................................107 Distancia Visual en Cruces Bajo-Nivel ..........................................109 Controles Generales de Alineamiento Vertical .............................111

Combinaciones de los Alineamientos Horizontal y Vertical .........................112 Consideraciones Generales .................................................................112 Controles de Diseño Generales............................................................112 Coordinación Planialtimétrica ...............................................................114

Otros Elementos que Afectan al Diseño Geométrico ...................................115 Drenaje .................................................................................................117 Control de Erosión y Desarrollo Paisajista ............................................119 Zonas de Descanso, Centros de Información y Miradores ...................120 Iluminación............................................................................................121 Servicios Públicos.................................................................................123

General ..........................................................................................123 Urbana ...........................................................................................124 Rural ..............................................................................................125

Dispositivos de Control de Tránsito.......................................................125 Señalización y Marcación.............................................................125 Semáforos .....................................................................................126

Barreras Antirruido................................................................................127 Alambrados y Vallas .............................................................................128 Mantenimiento del Tránsito a Través de Zonas de Construcción .........128

Referencias ..................................................................................................131

Libro Verde AASHTO 2004 1 136

Traducción [email protected] Francisco Justo Sierra [email protected] Ingeniero Civil UBA Beccar, invierno 2007

CAPÍTULO 3 EELLEEMMEENNTTOOSS DDEE DDIISSEEÑÑOO

INTRODUCCIÓN

El alineamiento de un camino o calle produce gran impacto en el entorno, en el tejido de la comunidad, y en el usuario vial. El alinea-miento comprende una variedad de elemen-tos unidos para crear una obra que sirva al tránsito en forma segura y eficiente, coheren-te con la función querida. Cada elemento del alineamiento debe complementarse con otros para producir un diseño coherente, se-guro y eficiente.

El diseño de caminos y calles en clases fun-cionales particulares se trata separadamente en capítulos posteriores. Varios principios de los elementos de diseño son comunes a to-das las clases de caminos y calles. Ellos son distancia visual, peralte, ensanchamiento de calzada, pendientes, alineamientos horizon-tales y verticales, y otros elementos de dise-ño geométrico. Estos elementos de alinea-miento se tratan en este capítulo y, según fuere adecuado, en los últimos capítulos per-tenecientes a clases funcionales de caminos especiales.

DISTANCIA VISUAL

Consideraciones Generales

La capacidad de un conductor para ver ade-lante es de vital importancia en la operación segura y eficiente de un vehículo en un ca-mino. Por ejemplo, en un ferrocarril, los tre-nes están confinados en una trayectoria fija, aunque se necesita un sistema de bloqueo de señales y operadores entrenados para una operación segura. Contrariamente, en los caminos las trayectorias y velocidades de los vehículos dependen del control de los conductores, de capacidades, entrenamien-tos, y experiencias muy variadas. Para la seguridad vial, el proyectista debe proveer distancia visual de longitud suficiente como para que los conductores puedan controlar la operación de sus vehículos para evitar gol-pear un objeto inesperado en la calzada. Ciertos caminos de dos-carriles, también de-ben tener distancia visual suficiente como para permitir ocupar el carril de tránsito opuesto para adelantarse a otros vehículos, sin el riesgo de un choque. Generalmente, los caminos rurales de dos-carriles deben

proveer tal distancia visual de adelantamien-to a intervalos frecuentes, y en partes sus-tanciales de su longitud. Por otra parte, nor-malmente es de poco valor práctico proveer distancia visual de adelantamiento en calles o arteriales urbanos de dos-carriles. La pro-porción de una longitud de camino con sufi-ciente distancia visual para adelantarse a otro vehículo y el intervalo entre las oportuni-dades de adelantamiento debe ser compati-ble con los criterios de diseño establecidos en el siguiente capítulo sobre la clasificación funcional del camino o calle específico. A continuación se tratan cuatro aspectos de la distancia visual: (1) distancia visual nece-saria para detención, la cual se aplica en to-dos los caminos; (2) distancia visual necesa-ria para adelantarse a otros vehículos, sólo aplicables a caminos de dos-carriles; (3) dis-tancia visual necesaria para tomar decisio-nes en lugares complejos; y (4) criterios para proveer distancia visual y satisfacer los crite-rios de diseño aplicables, descritos en este capítulo. En el Capítulo 9 se tratan las condi-ciones especiales relacionadas con las dis-tancias visuales en las intersecciones.

2 136 C3 Elementos de Diseño


Distancia Visual de Detención

La distancia visual es la longitud de camino adelante visible al conductor. La distancia visual disponible en un camino debe ser sufi-cientemente larga como para permitir a un vehículo que viaja en o cerca de la velocidad directriz detenerse antes de alcanzar un ob-jeto quieto en su trayectoria. Aunque son deseables longitudes mayores de camino, la distancia visual en cada punto a lo largo de un camino debe ser por lo menos la necesa-ria para que un conductor o vehículo por de-bajo del promedio se detengan. La distancia visual de detención es la suma de dos distancias: (1) la distancia atravesada por el vehículo desde el instante en que el conductor ve un objeto que necesita dete-nerse hasta el instante que aplica los frenos; y (2) la distancia necesaria para detener al vehículo desde el instante en que comienza la aplicación de los frenos. Estas distancias son referidas como de reacción al frenado y distancia de frenado, respectivamente. Tiempo de Reacción al Frenado El tiempo de reacción al frenado es el lapso desde el instante en que el conductor reco-noce la existencia de un obstáculo en la cal-zada adelante que necesita frenar, hasta el instante en que el conductor aplica en reali-dad los frenos. Bajo ciertas condiciones, ta-les como situaciones de emergencia denota-das por señales luminosas o intermitentes, los conductores cumplen estas tareas casi instantáneamente. Bajo la mayoría de otras condiciones, el conductor debe ver el objeto y reconocerlo como quieto o moviéndose lentamente contra el fondo del camino y otros objetos, tales como muros, alambra-dos, árboles, postes, o puentes. Tales de-terminaciones toman tiempo, y la cantidad de tiempo necesario varía considerablemente

con la distancia al objeto, la acuidad visiva del conductor, la rapidez natural con la cual el conductor reacciona, la visibilidad atmosfé-rica, el tipo y condición del camino, y la natu-raleza del obstáculo. La velocidad del vehí-culo y el ambiente vial probablemente tam-bién influyen en el tiempo de reacción. Nor-malmente, un conductor que viaja en o cerca de la velocidad directriz está más alerta que otro que viaja a menor velocidad. Un conduc-tor en una calle urbana confrontado por in-numerables conflictos potenciales con vehí-culos estacionados, accesos a propiedad, y calles transversales es también probable que esté más alerta que el mismo conductor en una vía de acceso limitado donde tales con-diciones deben ser casi inexistentes. El estudio de los tiempos de reacción de Jo-hansson y Rumar (1) se basó en datos de 321 conductores quienes esperaban aplicar sus frenos. El valor medio del tiempo de re-acción para estos conductores fue de 0.66 s, con 10% usando 1.5 s o más. Estos hallaz-gos correlacionados con los de estudios an-teriores donde se evaluaron conductores alertados. Otro estudio (2) encontró 0.64 s como el tiempo de reacción medio, en tanto 5% de los conductores necesitaron más de 1 s. En un tercer estudio (3), los valores del tiempo de reacción al frenado varió desde 0.4 a 1.7 s. En el estudio de Johansson y Rumar (1), cuando el suceso que requirió aplicación de los frenos fue inesperado, al-gunos tiempos de reacción fueron mayores que 1.5 s. Este incremento en el tiempo de reacción respaldó tests de laboratorio y camino más tempranos cuya conclusión fue: un conductor que necesita 0.2 a 0.3 s de tiempo de reac-ción bajo condiciones alertadas, podría ne-cesitar 1.5 s de tiempo de reacción bajo con-diciones normales.



Así, los tiempos mínimos de reacción al fre-nado para los conductores podrían ser por lo menos 1.64 s y 0.64 s para conductores aler-tados, y 1 s para sucesos inesperados. Dado que los estudios mencionados usaron seña-les simples predispuestas, representan las condiciones viales menos complejas. Aun bajo estas condiciones simples, se halló que algunos conductores tardaban más de 3.5 s para responder. Dado que las condiciones actuales en los caminos son más complejas que las de los estudios, y debido a la amplia variación entre los tiempos de reacción de los conductores, es evidente que el criterio adoptado para uso debe ser mayor que 1.64 s. El tiempo de reacción usado en diseño debe ser bastante largo como para incluir los tiem-pos de reacción necesarios por casi todos los conductores bajo la mayoría de las con-diciones viales. La investigación reciente (4) y los estudios documentados en la literatura (1, 2, 3) muestran que un tiempo de reacción al frenado de 2.5 s para situaciones de visual de detención abarca las capacidades de la mayoría de los conductores, incluyendo los de los conductores ancianos. El criterio de diseño recomendado de 2.5 s para tiempo de reacción de frenado supera el 90º percentil de los tiempos de reacción de todos los con-ductores y se usó en el desarrollo de la Ex-hibición 3-1. Un tiempo de reacción de frenado de 2.5 s se considera adecuado para las condiciones más complejas que las simples usadas en laboratorio y tests viales, pero no es adecua-do para las condiciones más complejas en-contradas en la conducción actual. La nece-sidad por mayor tiempo de reacción para las condiciones más complejas encontradas en el camino, tales como las encontradas en intersecciones a-nivel multifases y en los terminales de rama en las calzadas directas, puede encontrarse más tarde en este capítu-lo en la sección sobre ”Distancia Visual de Detención.”

Distancia de frenado La distancia aproximada de frenado de un vehículo en una calzada horizontal que viaja a la velocidad directriz del camino puede de-terminarse de la Ecuación 3-1:

Los estudios documentados (4) muestran que la mayoría de los conductores desacele-ran a una tasa mayor que 4.5 m/s2 cuando se enfrentan con la necesidad de una deten-ción ante un objeto inesperado en la calzada. Aproximadamente el 90% de todos los con-ductores desaceleran a tasas mayores que 3.4 m/s2. Tales desaceleraciones están dentro de la capacidad del conductor de mantenerse en su carril y mantener el control del volante durante la maniobra de frenado en superficie húmeda. Por lo tanto, se recomienda una cómoda desaceleración para la mayoría de los con-ductores de 3.4 m/s2 como el umbral para determinar la distancia visual de detención. En la elección de este umbral de desacelera-ción está implícita la evaluación de que la mayoría de los sistemas de frenado de los vehículos, y los niveles de fricción neumáti-co-pavimento de la mayoría de los caminos son capaces de proveer una desaceleración de por lo menos 3.4 m/s2. La fricción disponible en la mayoría de las superficies de pavimento húmedo y las ca-pacidades de la mayoría de los sistemas de

(3-1)



frenos de los vehículos puede proveer una fricción de frenado que supera esta tasa de desaceleración.

Nota: La distancia de reacción de frenado indicada para un tiempo de 2.5 s, una tasa de desaceleración de 3.4 m/s2 usada para de-terminar la distancia visual calculada. Exhibición 3-1. Distancia Visual de Detención Valores de Diseño La suma de las distancias recorridas durante el tiempo de reacción al frenado y la desaceleración de frenado hasta una detención es la distancia visual de detención. Las distancias calculadas para varias velocidades en las condiciones supuestas se muestran en la Exhibición 3-1, y se desarrollaron desde la Ecuación 3-2: Donde resulte práctico, como base para el diseño deben usarse distancias visuales de detención superiores a las mostradas en la Exhibición 3-1. El uso de distancias visuales de detención mayores aumenta el margen de seguridad para todos los conductores y, en particular, para quienes operan en o cerca de la veloci-dad directriz. Para asegurar que los nuevos pavimentos tengan inicialmente y mantengan los coefi-cientes de fricción comparables con la tasa de desaceleración usada para desarrollar la Exhibición 3-1, los diseños de pavimento de-ben cumplir los criterios establecidos en las

Guías AASHTO para Diseñar Pavimentos Resistentes al Deslizamiento (5).

Al calcular y medir las distancias visuales de detención, la altura del ojo del conductor se estima en 1.08 m, y la altura del objeto a ser visto por el conductor de 0.6 m, equivalente a la altura de los faros traseros de un vehículo de pasajeros. La aplicación de estos criterios de altura de ojo y objeto se trata más adelante en la sec-ción sobre “Alineamiento Vertical” en este capítulo. Efecto de la Pendiente en la Detención Cuando el camino esté en pendiente, la dis-tancia de frenado se calcula con la Ecuación 3-3:

G es la pendiente en m/m, y los otros térmi-nos son los ya definidos. Las distancias de detención necesarias en subidas son más cortas que en calzadas horizontales; y las en bajadas, más largas. Las distancias visuales de detención para varias pendientes se muestran en la Exhibi-ción 3-2. Estos valores de distancias ajustadas se cal-culan para condiciones de pavimento húme-

(3-2)

(3-3)



do usando las mismas velocidades directri-ces y tiempos de reacción al frenado que las usadas para calzadas horizontales en la Ex-hibición 3-1. En casi todos los caminos y calles, la pen-diente es recorrida por el tránsito en ambos sentidos de viaje, pero la distancia visual en cualquier punto del camino generalmente es diferente en cada sentido, particularmente en caminos rectos en terreno ondulado. Como regla general, la distancia disponible en las bajadas es mayor que en las subidas, proveyendo más o menos automáticamente las correcciones adecuadas por pendiente. Esto puede explicar por qué los ingenieros no ajustan la distancia visual de detención por la pendiente. Las excepciones son los caminos o calles de un-sentido, como las carreteras divididas con rasantes de diseño independiente para las dos calzadas. Para estas calzadas separa-das pueden ser necesarios los ajustes por pendiente. Variación por Camiones Las distancias visuales de detención reco-mendadas se basan en la operación de vehí-culos de pasajeros, y para el diseño no con-sideran explícitamente la operación de ca-miones. En general, desde una misma velo-cidad, los camiones más grandes y pesados necesitan distancias de detención más largas que los vehículos de pasajeros. Sin embar-go, hay un factor que tiende a equilibrar las longitudes adicionales de frenado de los ca-miones con las de los vehículos de pasaje-ros. El camionero es capaz de ver sustancialmen-te más lejos, más allá de la obstrucción vi-sual vertical debido a su posición más alta del asiento del vehículo. Por lo tanto, la separación de distancias de detención para camiones y vehículos de pa-sajeros no se usa generalmente en el diseño vial.

Hay una situación en la cual hay que esfor-zarse para proveer distancias visuales de detención mayores que los valores de diseño de la Exhibición 3-1. Donde haya obstrucciones visuales horizon-tales en bajadas, particularmente al final de largas bajadas donde las velocidades de los camiones se aproximan o superan las de los vehículos de pasajeros, la mayor altura de ojo del camionero es de poco valor, aun cua-ndo la obstrucción visual horizontal sea un talud de corte. Aunque el camionero medio tiende a ser más experimentado que el automovilista medio, y más rápido para reco-nocer riesgos potenciales, bajo tales condi-ciones es deseable proveer distancia visual de detención superior a los valores de las Exhibiciones 3-1 ó 3-2.

Exhibición 3-2. Distancia Visual de Detención en Pendientes

Distancia Visual de Decisión

Usualmente, las distancias visuales de de-tención son suficientes para permitir a los conductores razonablemente competentes y alertas llegar a una rápida detención bajo las condiciones ordinarias. Sin embargo, a menudo estas distancias son inadecuadas cuando los conductores deben



tomar complejas o instantáneas decisiones, cuando la información es difícil de percibir, o cuando se requieren maniobras inusuales. Limitar las distancias visuales a las necesa-rias para detenerse puede impedir a los con-ductores realizar maniobras evasivas, que a menudo comprenden menos riesgo y que son preferibles que a detenerse. Aun con un adecuado complemento de dis-positivos estándares de control de tránsito según el MUTCD (6), las distancias visuales de detención pueden no proveer suficientes distancias de visibilidad para que los conduc-tores puedan corroborar alertas anticipadas, y realizar las maniobras adecuadas. Es evidente que hay muchos lugares donde sería prudente proveer distancias visuales más largas. En estas circunstancias, la dis-tancia visual de decisión provee la mayor distancia visual que los conductores necesi-tan. La distancia visual de decisión es la distancia necesaria para que un conductor detecte una fuente de información o condición en un am-biente vial, inesperado o difícil-de-percibir que puede estar visualmente oscurecida, reconocer la condición o su potencial ame-naza, seleccionar una adecuada velocidad y trayectoria, e iniciar y completar la maniobra segura y eficientemente (7). Dado que la dis-tancia visual de decisión ofrece a los conduc-tores margen adicional de error, y les permite suficiente longitud para maniobrar sus vehí-culos a la misma o menor velocidad, más que detenerse, sus valores son sustancial-mente mayores que la distancia visual de detención. Siempre que haya posibilidad de error en la recepción de cualquier información, toma de decisiones, o acciones de control, los con-ductores necesitan distancias visuales de decisión (8). Ejemplos de lugares críticos donde estas clases de errores es probable que ocurren, y donde sea deseable proveer distancia visual de decisión, incluyen distri-buidores e intersecciones donde se requie-ran inusuales o inesperadas maniobras, cambios en la sección transversal, tales co-

mo en las playas de peaje y caídas-de-carril, y áreas de concentrada demanda, aptas para ser un “ruido visual” desde fuentes de infor-mación competitivas, tales como elementos viales, tránsito, dispositivos de control de tránsito, y carteles de propaganda. Las distancias visuales de decisión en la Ex-hibición 3-3 (1) dan valores para distancias visuales que pueden ser adecuados en luga-res críticos, y (2) sirven como criterios al eva-luar la adecuación de las distancias visuales disponibles en estos lugares. Debido a la seguridad adicional y al mayor espacio de maniobra, se recomienda que las distancias visuales de decisión se provean en lugares críticos, o que los puntos críticos de decisión se trasladen a lugares donde se disponga suficiente distancia visual de decisión. Si de-bido a curvatura horizontal o vertical no es práctico proveer distancia visual de decisión, o si no es práctico relocalizar los puntos de decisión, debe prestarse atención especial al uso de adecuados dispositivos de control de tránsito para dar advertencia anticipada so-bre las condiciones que probablemente se encontrarán.

Maniobra Evasión A: Parar en camino rural; t = 3.0 s Evasión B: Parar en camino urbano; t = 9.1 s Evasión C: Cambio velocidad/trayectoria/dirección en cami-no rural; t varía entre 10.2 y 11.2 s Evasión D: Cambio velocidad/trayectoria/dirección en cami-no suburbano; t varía entre 12.1 y 12.9 s Evasión E: Cambio velocidad/trayectoria/dirección en cami-no urbano; t varía entre 14.0 y 14.5 s Exhibición 3-3. Distancia Visual de Decisión



Los criterios de distancia visual de decisión aplicables a la mayoría de las situaciones se desarrollaron a partir de datos empíricos. Las distancias visuales de decisión varían según zona rural o urbana, y tipo de maniobra de evasión requerida para negociar adecuada-mente el lugar. La Exhibición 3-3 muestra los valores redondeados de distancia visual de decisión para varias situaciones de diseño. Generalmente, las distancias más cortas se necesitan en zonas rurales, y donde detener el vehículo es la maniobra más adecuada. Para las maniobras de evasión identificadas en la Exhibición 3-3, el tiempo de premanio-bra se incrementa sobre el tiempo de reac-ción de frenado para permitir al conductor tiempo adicional para detectar y reconocer la situación del camino o del tránsito, identificar maniobras opcionales, e iniciar una respues-ta a lugares críticos en el camino (9). El componente premaniobra de la distancia vi-sual de decisión usa un valor que varía entre 3.0 y 9.1 s (10). La distancia de frenado a la velocidad direc-triz se agrega al componente premaniobra para las maniobras de evasión A y B, como muestra la Ecuación (3-4). El componente de frenado se reemplaza en las maniobras de evasión C, D y E con una distancia de ma-niobra basada en tiempos de maniobra entre 3.5 y 4.5 s, que disminuyen al crecer la velo-cidad (9) según la Ecuación (3-5): Las distancias de decisión para las manio-bras de evasión A y B se determinan según la Ecuación (3-4):

Las distancias de decisión para las manio-bras de evasión C, D y E se determinan se-gún la Ecuación (3-5):

Al calcular y medir las distancias visuales de decisión se usaron los mismos criterios adoptados de alturas de ojo y objeto que pa-ra la distancia visual de detención, 1.08 y 0.6 m, respectivamente. Aunque los conductores pueden ser capaces de ver toda la situación del camino, incluyendo su superficie, la razón para altura de objeto de 0.6 m es tan aplica-ble para distancia visual de decisión como lo es para distancia visual de detención.

(3-4)

(3-5)



Distancia Visual de Adelantamiento para Caminos de Dos-Carriles

Criterios para el Diseño La mayoría de los caminos y muchas calles son de dos-carriles, caminos de dos-sentidos en los cuales lo vehículos frecuentemente se adelantan a los vehículos de movimiento más lento. Las maniobras de adelantamien-to, en las cuales los vehículos más rápidos pasan adelanta de los vehículos más lentos deben realizarse en carriles regularmente usados por el tránsito opuesto. Para adelan-tarse con seguridad, el conductor que se adelanta debe ser capaz de ver adelanta una distancia suficiente, despejada de tránsito, para completar la maniobra de adelantamien-to sin interponerse bruscamente en el vehí-culo adelantado antes de cruzarse con un vehículo de sentido contrario que aparezca durante la maniobra. Cuando sea adecuado, el conductor puede volver al carril derecho sin completar el adelantamiento si ve que el tránsito opuesto está demasiado cerca cuan-do la maniobra está sólo parcialmente com-pletada. Muchas maniobras de adelanta-miento se realizan sin que el conductor sea capaz de ver ningún vehículo conflictivo en el comienzo de la maniobra, pero el diseño no debe basarse sólo en esas maniobras. Debi-do a que muchos conductores cuidadosos no intentarían adelantarse bajo tales condicio-nes, el diseño sobre esta base reduciría la utilidad del camino. Una opción a la provisión de distancia visual de adelantamiento es tra-ta luego en este capítulo en la sección “Carri-les de Adelantamiento”. Para el diseño, la distancia visual de adelan-tamiento debe determinarse sobre la base de la longitud necesaria para completar las ma-niobras normales de adelantamiento en las cuales el conductor que se adelanta puede determinar que no hay adelante vehículos potencialmente conflictivos antes de comen-zar la maniobra. En tanto puede haber oca-siones para considerar múltiples adelanta-

mientos, donde dos o más vehículos se ade-lantan o son adelantados, no es práctico su-poner tales condiciones al desarrollar los cri-terios mínimos de diseño. En cambio, la dis-tancia visual debe determinarse para un ve-hículo solo que se adelanta a un vehículo solo. Distancias visuales más largas ocurren en el diseño, y tales lugares pueden acomo-dar un ocasional adelantamiento múltiple. Las distancias visuales de adelantamiento mínimas para el diseño de caminos de dos-carriles incorporan ciertas suposiciones acerca del comportamiento del conductor. El verdadero comportamiento del conductor en las maniobras de adelantamiento varía am-pliamente. Para acomodar estas variaciones en el comportamiento del conductor, los cri-terios de diseño para distancia visual de ade-lantamiento debe acomodar el comporta-miento de un alto porcentaje de conductores, más que sólo el conductor medio. En las maniobras de adelantamiento se hacen las suposiciones siguientes en rela-ción con el comportamiento del conductor: 1. El vehículo adelantado viaja a velocidad

uniforme. 2. El vehículo que se adelanta redujo su

velocidad y viaja a la cola del vehículo a sobrepasar al entrar en una sección de adelantamiento.

3. Al alcanzar la sección de adelantamiento, el conductor que se adelanta necesita un corto lapso para percibir despejada la sección de adelantamiento, y para decidir dar comienzo a su maniobra.

4. El adelantamiento se realiza bajo lo que puede denominarse un comienzo demo-rado y un regreso apurado en vista de tránsito opuesto. El vehículo que se ade-lanta acelera durante la maniobra, y su velocidad media durante la ocupación del carril izquierdo es de 15 km/h más alta que la del vehículo que se sobrepasa.

5. Cuando el vehículo que se adelantó vuel-ve a su carril, hay una adecuada longitud



de separación entre él y un vehículo opuesto en el otro carril.

Algunos conductores aceleran al comenzar la maniobra de adelantamiento hasta una velocidad apreciablemente más alta, y luego continúan a una velocidad uniforme hasta completar la maniobra. Muchos conductores aceleran a una tasa alta hasta más allá del vehículo a ser sobrepasado, y luego comple-tan la maniobra sin más aceleración o a una velocidad reducida. Por simplicidad, tales maniobras extraordinarias se ignoran y las distancias de adelantamiento se desarrolla-ron con el uso de las observadas velocida-des observadas y tiempos que se ajustan a las prácticas de un alto porcentaje de con-ductores. La mínima distancia visual de adelantamien-to para caminos de dos-carriles se determina como la suma de las cuatro distancias si-guientes, mostradas en la Exhibición 3-4: d1—Distancia atravesada durante el tiempo de percepción y reacción, y durante la acele-ración inicial hasta el punto de invasión del carril izquierdo. d2—Distancia atravesada mientras el vehícu-lo que se adelanta ocupa el carril izquierdo. d3—Distancia entre el vehículo que se ade-lanta al final de su maniobra y el vehículo opuesto. d4—Distancia atravesada por un vehículo opuesto durante dos-tercios del tiempo en que el vehículo que se adelanta ocupa el carril izquierdo, o ⅔ d2.

Exhibición 3-4. Elementos de la Distancia Visual de Adelantamiento para Caminos de Dos-Carriles

En la Exhibición 3-5 se presentan varias dis-tancias para los componentes de las manio-bras de adelantamiento, basados en exten-sas observaciones de campo del comporta-miento del conductor (11), para cuatro gru-pos de velocidad de adelantamiento. Los valores de tiempo y distancia se deter-minaron en relación con la velocidad media del vehículo que se adelanta. Las velocidades de los vehículos sobrepasa-dos fueron aproximadamente 15 km/h meno-res que las del vehículo que se adelanta. En un reestudio de tres secciones originales se notó poco cambio en las prácticas de ade-lantamiento de los conductores, a pesar de las mayores capacidades de comportamiento de los vehículos. Un estudio posterior (12) del comportamiento del vehículo que se adelanta en caminos de dos-carriles produjo un conjunto diferente de valores de distancia visual de adelantamien-to. Se revisaron estos valores (13) para evaluar las distancias mínimas de adelantamiento. Esta evaluación informó que las distancias visuales de adelantamiento total como se ven en la Exhibición 3-5 son mayores que las determinadas en los estudios siguientes para todas las velocidades, excepto 110 km/h. Así, las distancias visuales de adelantamien-to mínimas presentadas en la Exhibición 3-7 son generalmente conservadoras para los vehículos modernos, y se usan abajo.



a Para una relación de velocidad coherente, los valores observados se ajustaron ligeramente. Nota: Los valores de velocidad están en km/h, las tasas de acelera-ción en km/h/s, y las distancias en metros. Exhibición 3-5. Elementos de Distancia Visual de Adelantamiento Seguro para Diseñar Caminos de Dos-Carriles. Distancia de maniobra inicial (d1). El período de maniobra inicial tiene dos componentes, un tiempo de percepción y reacción, y un inter-valo durante el cual el conductor lleva al ve-hículo desde la velocidad de fila hasta el punto de invasión del carril izquierdo o de adelantamiento. En una gran extensión, es-tos dos períodos se traslapan. Mientras apa-rece una sección de adelantamiento a la vis-ta del un conductor que desea pasar, el con-ductor puede comenzar a desacelerar y ma-niobrar su vehículo hacia la línea central del camino mientras decide adelantarse o no. Los estudios muestran que el vehículo medio acelera a menos de su potencial máximo, indicando que el período de maniobra inicial contiene un elemento de tiempo para per-cepción y reacción. Sin embargo, algunos conductores pueden permanecer en la posi-ción normal en el carril mientras deciden adelantarse. La exacta posición del vehículo durante la maniobra inicial no importa, por-que las diferencias en las distancias de ade-lantamiento resultantes son insignificantes. La tasa de aceleración obtenida de los datos de estudios de adelantamiento en los prime-ros tres grupos de velocidades durante el período de maniobra inicial variaron desde 2.25 hasta 2.37 km/h/s; el tiempo medio varió desde 3.7 hasta 4.3 s; y las velocidades me-dias de adelantamiento fueron de 56.2, 70.0 y 84.5 km/h. Para el grupo de 96 a 100 km/h, sobre la base de datos extrapolados, la ace-leración media se supuso de 2.41 km/h/s; el tiempo de maniobra, 4.5 s; y la velocidad media, 99.8 km/h. La distancia d1 recorrida durante el período de maniobra inicial se calcula con la siguien-te Ecuación (3-6):

La aceleración, tiempo y distancia recorrida durante los períodos de maniobra inicial en el adelantamiento se dan en la Exhibición 3-5. La línea d1 en la Exhibición 3-6 muestra la distancia trazada en función de la velocidad media del vehículo que se adelanta. Distancia mientras vehículo que se adelanta ocu-pa carril izquierdo (d2). En el estudio se halló que los vehículos que se adelantan ocupan el carril izquierdo de 9.3 a 10.4 s. La distan-cia d2 recorrida en el carril izquierdo por el vehículo que se adelanta se calcula con la siguiente Ecuación (3-7):

El tiempo y distancia recorrida mientras el vehículo que se adelanta ocupa el carril iz-quierdo se dan en la Exhibición 3-5. En la Exhibición 3-6 las distancias se trazaron co-

(3-6)

(3-7)



mo curva d2 en función de las velocidades medias de adelantamiento. Longitud de separación (d3). La longitud de se-paración entre los vehículos opuestos y pa-sante al final de las maniobras de adelanta-miento hallada en el estudio de adelanta-miento varió desde 30 a 75 m. Esta longitud, algo ajustada por coherencia práctica, se muestra como longitud de separación d3 en las Exhibiciones 3-5 y 3-6. Distancia atravesada por un vehículo opuesto (d4). La distancia de adelantamiento incluye la distancia atravesada por un vehículo opuesto durante la maniobra de adelantamiento, para minimizar la posibilidad de que el vehículo que se adelanta se encuentre con un vehícu-lo opuesto mientras está en el carril izquier-do. Conservativamente, esta distancia debe ser la distancia atravesada por un vehículo opuesto durante todo el tiempo que toma pasar, o durante el tiempo en que el vehículo que se adelanta está en el carril izquierdo, pero tal distancia es cuestionablemente lar-ga. Durante la primera fase de la maniobra de adelantamiento, el vehículo que se ade-lanta todavía no se ha juntado con el vehícu-lo a pasar, y aunque el vehículo que se ade-lanta ocupa el carril izquierdo, su conductor puede volver al carril derecho si ve un vehí-culo opuesto. No es necesario incluir este lapso a la cola, al calcular la distancia atra-vesada por un vehículo opuesto. Este lapso, que puede calcularse desde las posiciones relativas de los vehículos pasante y pasado, es alrededor de un-tercio del tiem-po que el vehículo que se adelanta ocupa el carril izquierdo, de modo que el elementos de distancia visual de adelantamiento para el vehículo opuesto es la distancia atravesada durante dos-tercios del tiempo durante el cual el vehículo que se adelanta ocupa el carril izquierdo. Se supone que el vehículo opuesto viaja a la misma velocidad que el vehículo que se adelanta, de modo que d4 =

2d2/3. La distancia d4 se muestra en las Ex-hibiciones 3-5 y 3-6. Valores de Diseño En la Exhibición 3-6, la curva “total” está de-terminada por la suma de los elementos d1 s d4. Para cada velocidad de adelantamiento, esta curva total indica la distancia visual mí-nima para que un vehículo se adelante a otro que viaja 15 km/h más lento, al frente de un vehículo opuesto que viaja a la misma velo-cidad que el vehículo que se adelanta. En la determinación de una probable y lógica rela-ción entre la velocidad media de adelanta-miento y la velocidad directriz del camino, estas distancias pueden usarse para expre-sar la distancia mínima de adelantamiento necesaria para propósitos de diseño.

Exhibición 3-6. Distancia Visual de Adelantamien-to Total y sus Componentes – Caminos de Dos-Carriles Los rangos de velocidades de los vehículos pasados y pasante están afectados por el volumen de tránsito. Cuando el volumen de tránsito es bajo (nivel-de-servicio A), hay po-cos vehículos que necesitan ser adelanta-dos, pero al crecer el tránsito (nivel-de-servicio D o menor) hay pocas, si alguna, oportunidades de adelantamiento. La veloci-dad del vehículo adelantado se supuso igual a la velocidad media de marcha del volumen de tránsito cerca de la capacidad.



La velocidad del vehículo que se adelanta se supone 15 km/h mayor. Las velocidades su-puestas para los vehículos que se adelantan en la Exhibición 3-7 representan las proba-bles velocidades de adelantamiento en ca-minos de dos-carriles. Para estas velocida-des de adelantamiento, las distancias visua-les de adelantamiento podrían acomodar una mayoría de las maniobras de adelantamiento deseadas y corresponden a la curva total en la Exhibición 3-6. Los valores en la última columna de la Exhibición 3-7 son valores de diseño para distancia visual de adelanta-miento mínima. Al diseñar un camino, estas distancias deben superarse tanto como sea práctico, y las secciones de adelantamiento deben proveerse tan a menudo como pueda hacerse a un costo razonable para dar tantas oportunidades de adelantamiento como sea práctico. Estas distancias visuales de adelantamiento mínimas para diseño no deben confundirse con otras distancias usadas como justifica-ciones para ubicar marcas de pavimento de zona de no-adelantamiento en los caminos terminados. Tales valores, como los mostra-dos en el MUTCD (6), son sustancialmente menores que las distancias visuales de dise-ño y se deducen de las necesidades de con-trol de operación del tránsito, y se basan en suposiciones diferentes de las del diseño vial. Efecto de la Pendiente en la Distancia Visual de Adelantamiento Las pendientes apreciables afectan la dis-tancia visual necesaria para adelantamiento.

El adelantamiento es más fácil para el vehí-culo que viaja en bajada porque el vehículo que sobrepasa puede acelerar más rápida-mente que a nivel, y así puede reducir el tiempo de adelantamiento. Sin embargo, el vehículo sobrepasado tam-bién puede acelerar fácilmente de modo que puede resultar una situación semejante a una carrera. Las distancias visuales necesarias para per-mitir que los vehículo que suben sobrepasen con seguridad son mayores que las necesa-rias en caminos a nivel, debido a la reducida aceleración del vehículo que se adelanta (lo cual incremente el tiempo de adelantamien-to) y la probabilidad de que el tránsito opues-to puede aumentar la velocidad (lo cual in-cremente el tiempo de adelantamiento) por un vehículo opuesto durante la maniobra de adelantamiento). Para compensar algo esta situación están los factores de que el vehícu-lo adelantado frecuentemente es un camión que usualmente pierde algo de velocidad en subidas apreciables, y que muchos conduc-tores están alertas a las mayores distancias necesarias para adelantarse en subidas, comparadas con las condiciones a nivel. Si las maniobras de adelantamiento se reali-zan en subidas bajo las mismas suposicio-nes acerca del comportamiento de los vehí-culos que se adelanta y adelantado tratadas arriba, la distancia visual de adelantamiento debe ser mayor que los valores de diseño deducidos. No se dispone de ajustes especí-ficos para diseñar, pero el proyectista debe reconocer la conveniencia de superar los valores mostrados en la Exhibición 3-7.



Frecuencia y Longitud de Secciones de Adelantamiento La distancia visual adecuada para adelanta-miento debe encontrarse frecuentemente en caminos de dos-carriles. Cada sección de adelantamiento a lo largo de una longitud de calzada con distancia visual adelanta igual o mayor que la distancia visual mínima de ade-lantamiento debe ser tan larga como sea práctico. Principalmente, la frecuencia y lon-gitud de las secciones de adelantamiento para caminos depende de la topografía, la velocidad directriz del camino, y el costo; para calles, el espaciamiento de las intersec-ciones es la consideración principal. Debido a las limitaciones físicas y de costos, no es práctico indicar directamente la fre-cuencia con que deben proveerse las sec-ciones de adelantamiento en caminos de dos carriles. Durante el curso del diseño normal, las secciones de adelantamiento se proveen en casi todos los caminos y calles seleccio-nadas, pero la apreciación del proyectista de su importancia y un estudiado intento para proveerlas, usualmente aseguran otros a pequeño o sin costo adicional. En terreno montañosa escarpado, puede ser más eco-nómico construir secciones intermitentes de cuatro carriles o carriles de adelantamiento con distancia visual de detención. Las opcio-nes de tratan después en este capítulo en la sección sobre “Carriles de Adelantamiento”. Las distancias visuales de adelantamiento mostradas en la Exhibición 3-7 son suficien-tes para un simple o aislado adelantamiento. Los diseños con infrecuentes secciones de adelantamiento no asegurarán disponer de oportunidades para el adelantamiento. Aun en caminos de bajo volumen, un conductor que desee adelantarse puede, al llegar a la sección de adelantamiento, encontrar vehí-culos en el carril opuesto, y así ser incapaz de usar la sección de adelantamiento, o por

lo menos no ser capaz de comenzar el ade-lantamiento de una vez. La importancia de las secciones de adelan-tamiento frecuentes se ilustra por su efecto sobre el nivel de servicio de un camino de dos-carriles y dos-sentidos. Los procedimien-tos en el Manual de Capacidad de Caminos (14) para analizar caminos de dos-carriles y dos-sentidos basan los criterios de nivel-de-servicio en dos medidas de efectividad-porcentaje de tiempo gastado siguiendo, y velocidad media de viaje. Ambos criterios están afectados por la falta de oportunidades de adelantamiento. Por ejemplo, los proce-dimientos del Manual de Capacidad hasta un 19% de incremento en el porcentaje de tiem-po gastado siguiendo cuando la partición por sentido es 50/50 y las zonas de no-adelantamiento comprenden el 40% de la longitud de análisis, comparada con un ca-mino con volúmenes de tránsito similares y sin restricciones visuales. El efecto de las distancias visuales de adelantamiento res-tringidas es aun más grave para flujo des-equilibrado, y donde las zonas de no-adelantamiento comprenden más del 40% de la longitud. Hay un efecto similar sobre la velocidad me-dia de viaje. Al crecer el porcentaje de zonas de no-adelantamiento, hay una creciente re-ducción en la velocidad media de viaje para la misma demanda de tasa de flujo. Por ejemplo, una tasa de demanda de flujo de 800 autos de pasajeros por hora incurre en una reducción de 3.1 km/h cuando las zonas de no-adelantamiento comprenden el 40% de la longitud de análisis, comparada con la no reducción en velocidad en una ruta con adelantamiento irrestricto. Los procedimientos del Manual de Capaci-dad indican otro criterio posible para diseñar distancia visual de adelantamiento en cami-nos de dos-carriles de varios kilómetros o más de longitud.



Las distancias visuales de adelantamiento disponibles a lo largo de esta longitud pue-den resumirse para mostrar el porcentaje de longitud con distancia visual de adelanta-miento mayor-que-la-mínima. El análisis de capacidad relacionado con este porcentaje podría indicar si o no son necesarios ajustes en el alineamiento y rasante para acomodar el volumen horario de diseño (VHD). Cuando se analizan distancias visuales de caminos en todo el rango de longitudes dentro de las cuales se hacen las maniobras de adelanta-miento, puede evaluarse un nuevo criterio de diseño. Donde en un camino se esperan al-tos volúmenes de tránsito y deba mantener-se un alto nivel de servicio, deben proveerse frecuentes o casi continuas distancias visua-les de adelantamiento.

Distancia Visual para Caminos Multicarriles

No necesario considerar la distancia visual de adelantamiento en caminos o calles que tienen dos o más carriles de tránsito en cada sentido de viaje. En las calzadas multicarriles se espera que las maniobras de adelanta-miento ocurran dentro de los límites de la calzada para cada sentido de viaje. Así, de-ben prohibirse las maniobras de adelanta-miento que comprenden cruzar la línea cen-tral de las calzadas indivisas de cuatro-carriles o cruzar la mediana de calzadas de cuatro carriles. Las calzadas multicarriles deben tener conti-nuamente adecuada distancia visual de de-tención, con distancias visuales mayores-que-las-distancias-visuales-de-diseño. Los criterios de diseño para distancia visual de detención varían con la velocidad del vehícu-lo, según ya se trataron en detalle.

Criterios para Medir la Distancia Visual La distancia visual es la distancia a lo largo de un camino en la que un objeto de altura especificada es continuamente visible al

conductor. Depende de la altura del ojo del conductor sobre la superficie del camino, la altura del objeto especificado sobre la super-ficie del camino y de la posición lateral de las obstrucciones laterales en la línea visual del conductor. Altura de Ojo Conductor Para calcular la distancia visual de los vehí-culos de pasajeros, se considera una altura de ojo del conductor de 1.08 m sobre la su-perficie del camino. Este valor se basa en un estudio (4) que halla una disminución en la altura de los vehículos hasta 1.3 m, con una correspondiente disminución de la altura el ojo del conductor a 1.08 m. Debido a varios factores que parecen poner límites prácticos a posteriores disminuciones en las alturas de los vehículos de pasajeros y en los incre-mentos relativamente pequeños en las longi-tudes de las curvas verticales que pudieran resultar de posteriores cambios, se considera que 1.08 m es una altura adecuada de ojo del conductor para medir las distancias vi-suales de detención y adelantamiento. Para camiones grandes, la altura de ojo del con-ductor varía desde 1.8 m hasta 2.4. El valor de altura recomendada de ojo de camionero para diseño es de 2.33 m sobre la superficie del camino. Altura de Objeto Para calcular la distancia visual de detención se considera una altura de objeto de 0.6 m sobre la superficie del camino. Para calcular la distancia visual de adelantamiento se con-sidera una altura de objeto de 1.08 m sobre la superficie del camino. Objeto de distancia visual de detención. En gran medida, la base para seleccionar una altura de objeto de 0.6 m fue una racionalización arbitraria del tamaño del objeto que poten-cialmente podría encontrarse en el camino, y de la aptitud del conductor para percibir y reaccionar a tales situaciones.



Se considera que un objeto de 0.6 m de alto es representativo de un objeto que significa peligro a los conductores y que puede ser reconocido por un conductor a tiempo para detenerse antes de alcanzarlo. El uso de alturas de objetos de altura menor que 0.6 m para calcular la distancia visual de detención podría resultar en curvas verticales convexas más largas sin documentados be-neficios de seguridad (4). La altura de objeto inferior a 0.6 m podría incrementar sustan-cialmente los costos de construcción debido a excavación adicional que podría necesitar-se para proveer una curva vertical convexa más larga. También es dudoso que la aptitud del conductor para percibir situaciones que comprendan riesgo de colisiones pudiera incrementarse debido a recomendadas dis-tancias visuales de detención para diseños de alta-velocidad más allá de las capacida-des de los conductores para detectar objetos pequeños (4). Objeto de distancia visual de adelantamiento. Pa-ra distancia visual de adelantamiento se adoptó una altura de objeto de 1.08 m, basa-da en una altura de vehículo de 1.33 m, la cual representa el 15º percentil de las alturas de vehículos en la población actual de vehí-culos de pasajeros, menos una revancha de 0.25 m, que representa un valor cercano-al-máximo para la parte de la altura del vehícu-lo que necesita ser visible para que otro con-ductor reconozca como tal a un vehículo (15). Las distancias visuales de adelantamiento calculadas sobre esta base también se con-sideran adecuadas para condiciones noctur-nas porque las luces de los faros delanteros de un vehículo opuesto generalmente pue-den verse desde una distancia mayor que la necesaria para reconocer un vehículo a la luz del día. La elección de una altura de objeto igual a la altura de ojo del conductor iguala las distancias visuales de adelantamiento recíprocas (es decir, cuando un conductor

del vehículo que se adelanta puede ver al vehículo opuesto, el conductor del vehículo opuesto también puede ver al vehículo que se adelanta). Obstrucciones Visuales En un camino recto, la obstrucción visual que limita la distancia visual del conductor es la superficie del camino en algún punto de una curva vertical convexa. En curvas horizonta-les, la obstrucción que limita la distancia vi-sual del conductor puede ser la superficie del camino en algún punto en una curva vertical convexa, o puede ser alguna característica física fuera de la calzada, tal como una ba-rrera longitudinal, un talud de terraplén de acceso a puente, un árbol, follaje, o el con-tratalud de una sección de corte. Consecuen-temente, todos los planos de construcción vial deben chequearse en los planos vertical y horizontal por obstrucciones a la distancia visual. Medición y Registro de la Distancia Visual en Planos El diseño de los alineamientos horizontal y vertical usando la distancia visual y otros cri-terios se trata después en este capítulo, in-cluyendo el diseño detallado de las curvas horizontales y verticales. La distancia visual debe considerarse en las etapas preliminares de diseño cuando todavía los alineamientos están sujetos a ajustes. Mediante la determi-nación gráfica en los planos de las distancias visuales disponibles, el proyectista puede evaluar el trazado general y efectuar un di-seño más equilibrado para ajustes menores en la planta o perfil. Los métodos para medir las distancias visuales en los planos se de-muestran en la Exhibición 3-8, donde tam-bién se muestra un registro de distancia vi-sual típica que podría mostrarse en los pla-nos finales.



Dado que la vista del camino adelante puede cambiar rápidamente en una corta distancia, es deseable medir y registrar la distancia visual en ambos sentidos de viaje en cada progresiva. Las distancias visuales horizontal y vertical deben medirse y registrarse las más cortas. En el caso de un camino de dos-carriles, la distancia visual de adelantamiento debe medirse y registrarse en adición a la distancia visual de detención. La información de la distancia visual, tal co-mo la presentada en las Exhibiciones 3-70 y 3-73, puede usarse para establecer las longi-tudes mínimas de las curvas verticales. Grá-ficos similares a la Exhibición 3-53 son útiles para determinar el radio de curva horizontal o la separación lateral desde la calzada, nece-saria para proveer la distancia visual de di-seño. Una vez establecidos tentativamente los alineamientos horizontal y vertical, el me-dio más práctico para examinar las distan-cias visuales a lo largo del camino propuesto es medir directamente en los planos. La distancia visual horizontal en el interior de una curva está limitada por obstrucciones tales como edificios, setos, arboledas, montí-culos de tierra, u otras características topo-gráficas.

Exhibición 3-8. Medición y Registro

de Distancias Visuales en los Planos

Generalmente se plotean en los planos. La visual horizontal se mide con una regla, co-mo se indica en la parte superior izquierda de la Exhibición 3-8. La obstrucción del talud de corte se muestra en las láminas mediante una línea que representa el talud de la exca-vación propuesta en un punto a 0.84 m sobre la superficie del camino; es decir, el prome-dio entre 1.08 y 0.6 m, para distancia visual de detención, y en un punto a 1.08 m arriba de la superficie del camino para distancia visual de adelantamiento. La posición de es-ta línea con respecto a la línea de eje puede medirse en las láminas de secciones trans-versales. Preferiblemente, la distancia visual de detención debe medirse entre puntos en un carril de tránsito, y la distancia visual de adelantamiento desde la mitad de un carril hasta la mitad de otro carril. Generalmente, tal refinamiento no es nece-sario en caminos de dos-carriles, y la medi-ción de la distancia visual a lo largo del eje o borde de calzada es suficiente. Donde haya cambios de pendiente coincidentes con cur-vas horizontales con taludes de corte que limitan la visual en el lado interior, la línea-de-visión intercepta el talud en un nivel más bajo o más alto que la altura media supuesta. Usualmente, al medir la distancia visual pue-de ignorarse el error cometido por usar las alturas supuestas de 0.84 ó 1.08 m. La distancia visual vertical puede medirse desde un perfil trazado según el método ilus-trado en la Exhibición 3-8. Una útil herra-mienta es regla transparente graduada con bordes paralelos separados 1.08 m, y con una línea marcada 0.6 m desde el borde su-perior, ambas medidas representadas según la escala vertical del plano altimétrico. El borde inferior de la regla se ubica sobre la progresiva desde la cual se desea la distan-cia visual vertical, y la regla se pivota alrede-dor de este punto hasta el borde superior sea tangente a la rasante. La distancia entre la progresiva inicial y la de la rasante intersec-tada por la línea de 0.6 m es la distancia vi-



sual de detención disponible. La distancia entre la progresiva inicial y la de la rasante intersectada por la línea inferior de la regla es la distancia visual de adelantamiento dis-ponible. En la parte inferior de la Exhibición 3-8 se muestra un simple registro de distancia vi-sual. Las distancias visuales en ambos sen-tidos se indican con flechas y cifras en cada progresiva en la lámina de planta y perfil del camino propuesto. Para evitar el trabajo ex-tra de medir distancias visuales inusualmente largas que ocasionalmente puedan encon-trarse, puede indicarse un seleccionado valor máximo. En el ejemplo mostrado, todas las distancias de más de más de 1000 m se in-dican como 1000 m+, y donde esto ocurra para varias progresivas consecutivas, se omiten los valores intermedios. Las distancias visuales disponibles menores que 500 m pueden medirse hasta el múltiplo de 10 m próximo, y las mayores que 500 m hasta el múltiplo de 50 m próximo. Las dis-tancias visuales disponibles a lo largo del camino propuesto también pueden mostrarse por otros métodos. Varios Estados usan un gráfico de distancia visual, trazado junto con la planta y el perfil del camino, como un me-dio de demostrar distancias visuales. Las distancias visuales también pueden determi-

narse fácilmente donde las plantas y perfiles se trazan dibujan con sistemas de diseño y dibujo asistido por computadora (CADD). Los registros de distancia visual para cami-nos de dos-carriles pueden usarse efectiva-mente para determinar tentativamente la marcación de no-adelantamiento, según los criterios dados en el MUTCD (6). La marca-ción de tales zonas es un problema opera-cional, más que de diseño. Las zonas de no-estacionamiento así establecidas guían las marcaciones una vez construido el camino. Las zonas así determinadas deben che-quearse y ajustarse mediante mediciones de campo antes de instalar las verdaderas mar-caciones. También, los registros de distancia visual pueden ser útiles en caminos de dos-carriles para determinar el porcentaje de longitud de camino sobre la cual la distancia visual está restringida a menos que la distancia de ade-lantamiento mínima, lo cual es importante al evaluar la capacidad. Con las distancias visuales indicadas, como en la parte inferior de la Exhibición 3-8, es un proceso simple determinar el porcentaje de longitud de camino con una dada distancia visual, o mayor.

ALINEAMIENTO HORIZONTAL

Consideraciones Teóricas

Para equilibrar el diseño vial, todos los ele-mentos geométricos deben, tanto como sea económicamente práctico, diseñarse para proveer seguridad, operación continua a una velocidad probable de observar bajo las con-diciones normales de ese camino, para una vasta mayoría de motoristas. En general, esto puede alcanzarse usando una velocidad directriz como un control general de diseño.

El diseño de las curvas del camino debe ba-sarse en una relación adecuada entre veloci-dad directriz y curvatura, y en sus relaciones con el peralte (inclinación transversal de la calzada) y la fricción lateral. Aunque estas relaciones surgen desde las leyes de la me-cánica, los valores verdaderos para usar en el diseño dependen de límites prácticos y factores determinados más o menos empíri-camente. Estos límites y factores se explican a continuación. Cuando un vehículo se mue-ve en una trayectoria circular, es sometido a una aceleración centrípeta dirigida hacia el



centro de curvatura. Esta aceleración es so-portada por una componente del peso del vehículo relacionada con el peralte de la cal-zada, por la fricción lateral desarrollada entre los neumáticos del vehículo y la superficie del pavimento, o por una combinación de los dos. A veces, la aceleración centrípeta es igualada por la fuerza centrífuga. Sin embar-go esta es una fuerza imaginaria que los mo-toristas creen los empuja hacia afuera al cur-var; en efecto, verdaderamente sienten que el vehículo está siendo acelerado en direc-ción hacia el centro. El término “aceleración centrípeta” y su equi-valente en el diseño de curva horizontal, “aceleración lateral”, se usan en esta política porque son fundamentalmente correctos. De las leyes de la mecánica, la fórmula bási-ca que gobierna la operación de un vehículo en curva es:

A menudo referida como la fórmula básica de la curva vial, la Ecuación (3-8) modela el ve-hículo que se mueve como un punto masa. Cuando un vehículo viaja a velocidad cons-tante en una curva peraltada de modo que el valor de f sea cero, la aceleración centrípeta es sostenida por una componente del peso del vehículo y, teóricamente, no se necesita ninguna fuerza sobre el volante. Un vehículo que viaja más rápido o más lento que la ve-

locidad de equilibrio desarrolla fricción en los neumáticos mientras se aplica un esfuerzo en el volante para impedir el movimiento hacia el exterior o interior de la curva. En las curvas no peraltadas, el viaje a diferentes velocidades también es posible mediante la utilización de adecuadas cantidades de fuer-za de fricción para sostener la variable acele-ración centrípeta.

Consideraciones Generales Teniendo en cuenta la investigación y expe-riencia acumulada, para diseñar curvas via-les se establecieron valores límites para el peralte y la fricción lateral máxima, emáx y fmáx Introduciendo estos establecidos valores lí-mites en la fórmula básica de curva se de-termina un radio mínimo de curva para cada velocidad directriz. El uso de curvas con ra-dios superiores al mínimo permite disminuir el peralte, la fricción lateral, o ambos por de-bajo de sus respectivos límites. La cantidad por la cual cada factor disminuye en relación con su respectivo límite se elige para proveer una equitativa contribución de cada factor hacia el sostenimiento de la aceleración cen-trípeta resultante. Los métodos usados para alcanzar esta equidad para diferentes situa-ciones de diseño se tratan a continuación. Peralte En una curva horizontal hay límites superio-res prácticos del peralte. Estos límites se relacionan con consideraciones del clima, constructibilidad, uso del suelo adyacente, y la frecuencia de vehículos de movimiento lento. Donde la nieve y el hielo son un factor, el peralte no debe superar el valor en el cual los vehículos detenidos o lentos pudieran deslizarse hacia el centro de la curva cuando el pavimento está helado. A velocidades más altas, puede ocurrir el fenómeno de hidropla-neo parcial en curvas con pobre drenaje que permita el estancamiento del agua sobre la superficie del pavimento. Usualmente en las ruedas traseras, el deslizamiento ocurre

(3-8)



cuando el efecto lubricante de la película de agua reduce la fricción lateral disponible por debajo de la demanda de fricción para es-quinamiento. Cuando se viaje lentamente alrededor de una curva con alto peralte, se desarrollan fuerzas laterales negativas y el vehículo es mantenido en la trayectoria ade-cuada sólo cuando el conductor fuerza el volante pendiente arriba o contra la dirección de la curva horizontal. Volantear en esta di-rección parece antinatural para el conductor, y puede explicar la dificultad de conducir en caminos donde el peralte es superior al ne-cesario para viajar a velocidades normales. Tales peraltes altos son indeseables en ca-minos de alto-volumen, como en zonas ur-banas y suburbanas, donde haya numerosas ocasiones para que los vehículos reduzcan considerablemente las velocidades debido al tránsito u otras condiciones. Algunos vehículos tienen centros de grave-dad altos y algunos vehículos de pasajeros están flojamente suspendidos sobre sus ejes. Cuando estos vehículos viajan lenta-mente sobre pendientes transversales fuer-tes, un alto porcentaje de su peso es llevado por los neumáticos de abajo. Un vehículo puede volcar si esta condición se vuelve ex-trema. Se continúa con este tema en la sección “Va-lores Máximos del Peralte”. Factor Fricción Lateral El factor fricción lateral represente la necesi-dad del vehículo de fricción lateral, también llamada la demanda de fricción lateral; tam-bién representa la aceleración lateral af que actúa sobre el vehículo. Esta aceleración puede calcularse como el producto del factor de demanda de fricción lateral f y la constan-te gravitacional g (es decir, af = fg). Note que la aceleración lateral realmente experimen-tada por los ocupantes del vehículo tiende a ser ligeramente mayor que la predicha por el

producto debido al ángulo de rodaje de la carrocería del vehículo Con la amplia variación de las velocidades vehiculares en curva, usualmente hay una fuerza desequilibrada si la curva está peral-tada o no. Esta fuerza resulta en el tirón late-ral del neumático, el cual el contrarrestado por la fricción entre los neumáticos y la su-perficie del pavimento. Esta contrafuerza friccional se desarrolla mediante la distorsión de la superficie de contacto del neumático. El coeficiente de fricción f es la fuerza de fricción dividida por la componente del peso perpendicular a la superficie de pavimento y se expresa como una simplificación de la fórmula básica de curva mostrada como Ecuación (3-8). En esta fórmula, el valor del producto ef es siempre pequeño. Como resultado, el término 1 - 0.01ef es casi igual a 1.0, y normalmente se omite en el diseño vial. La omisión de este término da la siguiente ecuación básica de fricción lateral:

Esta ecuación se conoce como la fórmula simplificada de curva, y da estimaciones de la fricción ligeramente mayores (más conser-vativas) que las que pudieran obtenerse usando la fórmula básica de curva. El coeficiente f fue llamado relación lateral, relación de esquinamiento, relación centrífu-ga desequilibrada, factor de fricción, y factor de fricción lateral. Debido a su amplio uso, en este tratamiento se usa en término “factor de fricción lateral”. El límite superior del fac-tor de fricción lateral es el punto en el cual el neumático podría comenzar a patinar; este es conocido como el punto de inminente des-lizamiento (patinaje, derrape, resbalamiento). Dado que las curvas viales se diseñan para evitar el deslizamiento, los valores f usados en diseño deben ser sustancialmente meno-

(3-9)



res que el coeficiente de fricción de inminen-te deslizamiento. El factor de fricción lateral de inminente des-lizamiento depende de una cantidad de otros factores, entre los cuales los más importan-tes son la velocidad del vehículo, el tipo y condición de la superficie de la calzada, y el tipo y condición de los neumáticos del vehí-culo. Diferentes observadores registraron diferentes factores de fricción lateral máxima a las mismas velocidades para pavimentos de composición similar, y lógicamente fue así debido a la inherente variabilidad de textura de pavimento, condiciones climáticas y con-dición de los neumáticos. En general, los estudios muestran que los factores máximo de fricción lateral desarrollados entre neumá-ticos nuevos y pavimentos de hormigón húmedos varían desde alrededor de 0.5 a 30 km/h hasta aproximadamente 0.35 a 100 km/h. Para pavimentos de hormigón con humedad normal y neumáticos suaves, el factor máxi-mo de fricción lateral en deslizamiento inmi-nente es de alrededor 0.35 a 70 km/h. En todos los casos, los estudios muestran una disminución de los valores de fricción al au-mentar las velocidades (16,17, 18). Las curvas horizontales no deben diseñarse directamente sobre la base del máximo fac-tor de fricción lateral disponible. En cambio, el máximo factor de fricción lateral usado en diseño debe ser la parte de la máxima fric-ción lateral disponible que puedan usar con comodidad y seguridad la vasta mayoría de los conductores. Los niveles de fricción late-ral que representan pavimentos vidriados, exudantes, o de otra forma carentes de pro-piedades antideslizantes razonables no de-ben controlar el diseño porque tales condi-ciones son evitables; el diseño geométrico debe basarse en condiciones geométricas aceptables, obtenibles a costo razonable. Al seleccionar los factores máximos de fric-ción lateral para usar en el diseño, una con-sideración clave es el nivel de aceleración centrípeta o aceleración lateral que sea sufi-

ciente para causar a los conductores experi-mentar un sentido de incomodidad y reaccio-nar instintivamente para evitar velocidad más alta. La velocidad en una curva donde para los conductores resulte evidente la incomodidad debida a la aceleración lateral, se acepta como un control de diseño para el factor máximo de fricción lateral en calles y cami-nos de alta-velocidad. A velocidades bajas, los conductores son más tolerantes a la in-comodidad, y permiten emplear una cantidad mayor de fricción lateral en el diseño de las curvas horizontales. Los grupos de investigación, organismos lo-cales, y departamentos viales usan amplia-mente el indicador ball-bank como una medi-da uniforme de la aceleración lateral para conjuntos de velocidades en curvas que evi-ten la incomodidad del conductor. Consiste en una bola de acero en un tubo de vidrio sellado; excepto por el efecto de amor-tiguación del líquido en el tubo, la bola es libre de rodar. Su simplicidad de construcción y operación condujo a una amplia aceptación como guía para determinar las velocidades adecuadas en curva. Con tal dispositivo montado en un vehículo en movimiento, la lectura del ball-bank indica el efecto combinado de los ángulos de rodaje de la carrocería, de aceleración lateral, y del peralte, según Exhibición 3-9.

α = Ángulo del Indicador Ball Bank ρ = Ángulo de rodaje de carrocería Ф = Ángulo de peralte Θ = Ángulo de aceleración centrípeta



Exhibición 3-9. Geometría para Indicador Ball-Bank La aceleración centrípeta desarrollada mien-tras un vehículo viaja a velocidad uniforme sobre una curva causa que la bola ruede hasta una posición de ángulo fijo como se muestra en la Exhibición 3-9. Debe hacerse una corrección para la parte de la fuerza to-mada en el pequeño ángulo de rodaje de la carrocería. La fuerza lateral indicada percibi-da por los ocupantes del vehículo está así en el orden de F ≈ tan (α – ρ). En una serie de tests definitivos (18), se con-cluyó que las velocidades en las curvas que evitan la incomodidad del conductor se indi-can en lecturas del ball-bank de 14 grados para velocidades de 30 km/h o menos, 12 grados para velocidades de 40 y 50 km/h, y 10 grados para velocidades de 55 a 80 km/h. Estas lecturas del ball-bank son indicativas de factores de fricción lateral de 0.21, 0.18 y 0.15, respectivamente, para el test de ángu-los de rodaje de carrocería y provee amplio margen de seguridad al deslizamiento. De otros tests (19), se recomendó un factor máximo de fricción lateral de 0.16 para velo-cidades hasta 100 km/h. Para velocidades mayores, se recomendó la reducción incre-mental de este factor. Los estudios de velo-cidad en el Pennsylvania Turnpike (17) con-dujeron a la conclusión de que el factor de fricción no debe superar 0.10 para velocida-des directrices de 110 km/h y mayores. Un estudio reciente (20) reexaminó los hallazgos previamente publicados y analizó nuevos datos recogidos en numerosas curvas hori-zontales. Generalmente, los factores de de-manda de fricción lateral desarrollados en ese estudio son coherentes con los factores de fricción lateral informados arriba. Un acelerómetro electrónico provee una op-ción al indicador ball-bank para usar en de-terminadas velocidades aconsejadas para curvas y ramas horizontales. Un aceleróme-tro es un dispositivo electrónico sensible a la

gravedad que puede medir las fuerzas latera-les y aceleraciones que los conductores ex-perimentan mientras atraviesan una curva vial (65). Debe reconocerse que otros factores influyen en la elección del conductor bajo condiciones de alta demanda de fricción. Los giros se vuelven perceptibles, el ángulo de dirección crece, y es necesario un mayor esfuerzo en el volante para evitar involuntarias violacio-nes de la línea de carril. Bajo estas condicio-nes, el cono de visión se angosta y es acom-pañado por un creciente sentido de concen-tración e intensidad considerada indeseable por la mayoría de los conductores. Estos fac-tores son más aparentes al conductor bajo condiciones de camino-abierto. Donde sea práctico, los factores máximos de fricción lateral usados en el diseño deben ser conservadores para pavimentos secos y de-ben proveer un amplio margen de seguridad contra el deslizamiento en pavimentos húmedos o cubiertos con nieve o hielo. La necesidad de proveer superficie de pavimen-to resistente al deslizamiento para estas condiciones no puede sobre-enfatizarse por-que las demandas friccionales súper-impuestas resultan de las maniobras de con-ducción, tales como frenado, cambios repen-tinos de carril, y cambios menores de direc-ción dentro de un carril. En estas maniobras de corta duración, la demanda de alta fric-ción pueden existir, pero el umbral de inco-modidad puede no ser percibido a tiempo por el conductor para tomar una acción correcti-va. La Exhibición 3-10 resume los hallazgos de los tests citados relacionados con los facto-res recomendados de fricción lateral para diseño de curvas. Aunque se advierte alguna variación en los resultados de los tests, todos están de acuerdo en que el factor de fricción lateral debe ser menor para diseño de alta-velocidad que para diseño de baja-velocidad.



Un estudio reciente (20) reafirmó la adecua-ción de estos factores de fricción lateral. En la Exhibición 3-11 se muestran los facto-res máximos disponibles de fricción lateral para calles y caminos de baja velocidad. Pa-ra viajar sobre curvas más cerradas, es ne-cesario el peralte. Las curvas se basan en varios estudios (26, 27, 28) realizados para determinar el factor de fricción lateral para curvas de intersección de baja-velocidad. Se usó una velocidad de curva del 95º percentil porque represente estrechamente la veloci-dad en recta del 85º percentil, y da un razo-nable margen de seguridad contra el desli-zamiento (20). Estas curvas también se aproximaron a los valores supuestos para diseño urbano de baja-velocidad basados en la comodidad del conductor. Las curvas pro-veen un adecuado margen de seguridad co-ntra el deslizamiento, y una limitación de co-sto-efectivo en el peralte.

Exhibición 3-10. Factores de Fricción Lateral para Caminos y Calles de Alta-Velocidad

Exhibición 3-11. Factores de Fricción Lateral para Calles y Caminos de Baja-Velocidad Los factores de fricción lateral varían con la velocidad directriz desde 0.4 a 15 km/h hasta alrededor de 0.15 a 70 km/h, con 70 km/h siendo el límite superior para baja velocidad establecida en la discusión de velocidad di-rectriz del Capítulo 2. La Exhibición 3-12 de-be referirse a los valores del factor de fricción lateral recomendados para diseñar una curva horizontal.

Exhibición 3-12. Factores de Fricción Lateral Supuestos para Diseño Distribución de e y f sobre un Rango de Curvas Para una dada velocidad directriz hay cinco métodos para sostener la aceleración centrí-peta en curvas mediante el uso de e o f, o ambos. Estos métodos se tratan abajo, y las relaciones resultantes se ilustran en la Ex-hibición 3-13: • Método 1. El peralte y la fricción lateral son

directamente proporcionales a la curvatu-ra C =1/R rad/m (o sea, existe una rela-ción lineal entre C = 0 y C = Cmáx.

• Método 2. La fricción es tal que un vehícu-lo que viaja a la velocidad directriz tiene toda la aceleración lateral sostenida por la fricción lateral en curvas, hasta la que requiere fmáx. Para curvas más cerradas, f permanece igual a fmáx y luego el peralte se usa para sostener la aceleración late-



ral hasta que e alcanza emáx. En este mé-todo, primero f y luego e se aumentan en proporción directa a la curvatura 1/R.

• Método 3. El peralte es tal que un vehículo que viaja a la velocidad directriz tiene to-da la aceleración lateral sostenida por el peralte en curvas hasta la que requiera emáx. Para curvas más cerradas, e per-manece en emáx y luego la fricción se usa para sostener la aceleración lateral hasta que f alcanza fmáx. En este método, prime-ro e y f se incrementan en proporción di-recta a la curvatura 1/R.

• Método 4. Este método es igual al Método 3, excepto que se basa en la velocidad media de marcha en lugar de la velocidad directriz.

• Método 5. El peralte y la fricción lateral están en relación curvilínea con la curva-tura 1/R, con valores entre las de los Mé-todos 1 y 3.

La Exhibición 3-13A compara la relación en-tre el peralte y la curvatura 1/R de la curva para estos cinco métodos. La Exhibición 3-13B muestra el correspondiente valor de fric-ción lateral para un vehículo que viaja a la velocidad directriz, y la Exhibición 3-13C pa-ra un vehículo que viaja a la correspondiente velocidad media de marcha. En el Método 1, la relación lineal entre el pe-ralte y la curvatura resulta en una relación similar entre la fricción lateral y la curvatura para los vehículos que viajan a la velocidad directriz o media de marcha. Este método tiene considerables mérito y lógica en adición a su simplicidad. En cualquier camino parti-cular, el alineamiento horizontal comprende rectas y curvas de radios variados mayores o iguales al radio mínimo adecuado para la velocidad directriz (Rmín). La aplicación del peralte en cantidades directamente propor-cionales a la curvatura 1/R podría, para los vehículos que viajan a velocidad uniforme, resultar en factores de fricción lateral con una variación lineal desde cero en las rectas

(ignorando el bombeo normal) hasta la máxima fricción lateral en el radio mínimo. Este método podría parecer ser un medio ideal de distribuir la fricción lateral, pero su conveniencia depende de una velocidad constante para cada vehículo en la corriente de tránsito, independientemente de si el viaje es en recta, en una curva de grado interme-dio, o una curva con un radio mínimo para esa velocidad directriz. Mientras la velocidad uniforme es el objetivo de la mayoría de los conductores, y puede obtenerse en caminos bien proyectados con volúmenes livianos, hay una tendencia de algunos conductores para viajar más rápido en rectas y curvas amplias, que en curvas cerradas, particular-mente después de ser demorado por incapa-cidad para adelantarse a vehículos de movi-miento más lento. Esta tendencia indica la conveniencia de proveer valores de peralte para curvas intermedias en exceso de los valores que resultan de usar el Método 1.



Exhibición 3-13. Métodos de Distribuir Peralte y Fricción Lateral En el Método 2 se usa la fricción lateral para sostener toda la aceleración lateral hasta la curvatura correspondiente a la fricción lateral máxima, y este factor máximo de fricción la-teral está disponible en todas las curvas más cerradas. En este método, el peralte se in-troduce sólo después de usar la máxima fric-ción lateral. Por lo tanto, en las curvas más abiertas no se necesita ningún peralte que necesite menos que la fricción lateral máxi-ma para los vehículos que viajan a la veloci-dad directriz (Curva 2 en Exhibición 3-13A). Cuando se necesite, el peralte crece rápida-mente mientras las curvas con fricción lateral máxima crecen más fuertes. Dado que este método depende completamente de la dis-ponibilidad de fricción lateral, generalmente su uso está limitado a calles y caminos de baja-velocidad. Este método es particular-mente ventajoso en calles urbanas de baja-velocidad donde, debido a varias restriccio-nes, frecuentemente no pueda proveerse peralte. En el Método 3, practicado hace años, el pe-ralte para sostener toda la aceleración lateral para un vehículo que viaja a la velocidad di-rectriz se provee en todas las curvas hasta la que necesita peralte práctico máximo, y este peralte máximo se provee en todas las cur-vas más cerradas. Bajo este método, no se provee ninguna fricción lateral en curvas am-plias con menos que el peralte máximo para vehículos que viajan a la velocidad directriz, como muestra la Curva 3 en la Exhibición 3-13B, y la adecuada fricción lateral crece rá-pidamente mientras las curvas con peralte máximo crecen más rápidamente. Además, como muestra la Curva 3 de la Exhibición 3-13C, para los vehículos que viajan a la velo-cidad media de marcha, este método de pe-raltar resulta en fricción negativa para las curvas desde radios muy grandes hasta al-rededor de la mitad del rango de radio de curva; más allá de este punto, mientras las

curvas se vuelven más cerradas, la fricción lateral crece rápidamente hasta un máximo correspondiente al radio mínimo de curvatu-ra. Esta marcada diferencia en fricción lateral para curvas diferentes no es lógica y puede resultar en una conducción errática, ya sea a la velocidad directriz o media de marcha. El Método 4 se destina a superar las defi-ciencias del Método 3 mediante el uso del peralte en velocidades más bajas que la di-rectriz. Este método fue ampliamente usado con una velocidad media para la cual toda la aceleración lateral es sostenida por el peralte de las curvas más amplias que las que nece-sitan el peralte máximo. Esta velocidad me-dia de marcha fue una aproximación que, según se presenta en la Exhibición 3-14, va-ría desde 80 a 100% de la velocidad direc-triz. La Curva 4 en la Exhibición 3-14A mues-tra que al usar este método, el peralte máxi-mo se alcanza cerca de la mitad del rango de curvatura. La Exhibición 3-13 muestra que a la velocidad media de marcha, no se necesi-ta ninguna fricción hasta esta curvatura, y la fricción lateral crece rápidamente y en pro-porción directa para curvas más cerradas. Este método tiene las mismas desventajas que el Método 3, pero se aplica en un grado más pequeño. Para acomodar la sobredirección que es probable ocurra en curvas abiertas a inter-medias, es deseable que el peralte se aproxime al obtenido por el Método 4. En tales curvas, la sobredirección entraña muy poco riesgo de que el conductor pierda el control del vehículo porque el peralte sostie-ne casi toda la aceleración lateral a la veloci-dad media de marcha, y se dispone de con-siderable fricción lateral para velocidades mayores. Por otra parte, el Método 1, que evita usar el peralte máximo para una parte sustancial del rango de radios de curva, también es desea-ble. En el Método 5, una línea curvada (Curva 5, como se muestra dentro del rango de trabajo triangular entre las Curvas 1 y 4 de la Exhibi-



ción 3-13A) representa una distribución de peralte y fricción lateral que razonablemente retiene las ventajas de los Métodos 1 y 4. La Curva 5 tiene una forma parabólica asimétri-ca y representa una distribución práctica del peralte sobre el rango de curvatura.

Exhibición 3-14. Velocidades Medias de Marcha VM = 1.583VD0.863

Consideraciones de Diseño Para usar en el diseño vial se determinaron los valores de peralte aplicables al rango de curvatura de cada velocidad directriz. Un ex-tremo de este rango es el valor del peralte máximo establecido por consideraciones prácticas, y usado para determinar la curva-tura máxima para cada velocidad directriz. El peralte máximo puede ser diferente para di-ferentes condiciones viales. En el otro extre-mo, en caminos rectos o con curvas de ra-dios extremadamente grandes no se necesi-

ta ningún peralte. Para curvatura entre estos extremos y para una dada velocidad directriz, el peralte debe elegirse para que haya una relación lógica entre el factor de fricción late-ral y el valor aplicado del peralte. Bombeo Normal El valor mínimo de la pendiente normal apli-cable a la calzada se denomina bombeo normal y se determina por necesidades de drenaje. Coherente con el tipo de camino e intensidad de lluvia, nieve y hielo, los valores usualmente aceptados para la pendiente transversal varían desde 1.5% hasta aproxi-madamente 2.5 (Ver sección “Pendiente Transversal” en el Capítulo 4). Para propósi-tos de análisis general se usa un valor de 2.0%, como un valor simple representativo de la pendiente transversal para pavimentos de alto-tipo, sin cordones. Generalmente, para minimizar el encharcamiento de agua en los carriles directos exteriores se usan pendientes transversales más empinadas. El perfil o forma de la pendiente transversal varía. Algunos Estados y muchas municipali-dades usan una sección transversal de cal-zada curva para caminos de dos carriles, usualmente de forma parabólica. Otros em-plean una sección recta para cada carril. Curva más Cerrada sin Peralte Las curvas muy abiertas no necesitan peral-te. El tránsito que entra en una curva hacia la derecha tiene algún peralte provisto por el bombeo normal. El tránsito que entra en una curva hacia la izquierda tiene un peralte ad-verso o negativo, resultante del bombeo normal, pero con curvas abiertas la fricción lateral para sostener la aceleración lateral y contrarrestar el peralte negativo es pequeña. Sin embargo, en curvas sucesivamente más cerradas para la misma velocidad, se alcan-za un punto donde la combinación de acele-ración lateral y peralte negativo supera la fricción lateral disponible y, para ayudar a



sostener la aceleración lateral, es deseable una pendiente positiva a través de toda la calzada. Así, una parte importante de la polí-tica de diseño del peralte es un criterio para el radio máximo para el cual se necesita pe-ralte o, inversamente, el radio mínimo para el cual sea adecuada una sección transversal normal. Valores Máximos de Peralte para Calles y Caminos Los valores máximos de peralte usados en caminos están controlados por cuatro facto-res: condiciones climáticas (frecuencia y can-tidad de nieve y hielo); condiciones del terre-no (plano, ondulado o montañoso); tipo de zona (rural o urbana); y frecuencia de vehí-culos de movimiento muy lento cuya opera-ción podría verse afectada por altos valores del peralte. La conjunta consideración de estos factores conduce a la conclusión de que ningún valor único de peralte máximo es universalmente aplicable. Sin embargo, es deseable usar un único valor de peralte máximo en una región de clima y uso del suelo similar, porque tal práctica promueve la coherencia de diseño. La coherencia de diseño se relaciona con la uniformidad del alineamiento vial y sus asociadas dimensiones de elementos de diseño. Esta uniformidad permite a los conductores mejorar sus aptitudes de percepción-reacción mediante el desarrollo de expectativas. Los elementos de diseño no uniformes para tipos similares de caminos pueden contrariar la expectativa del conductor, y resultar en una mayor carga de trabajo del conductor. Lógicamente, hay una relación inherente en-tre la coherencia de diseño, la carga de tra-bajo del conductor y la seguridad del motoris-ta, con los diseños “coherentes” asociados con las menores cargas de trabajo y caminos más seguros.

El valor más alto de peralte para caminos de uso común es 10%, aunque en algunos ca-sos se usa 12%. Los valores de peralte arri-ba de 8% sólo se usan en zonas sin nieve y hielo. Aunque los peraltes de valores más altos ofrecen una ventaja a los conductores que viajan a altas velocidades, la práctica corriente considera que los valores superio-res al 12% están más allá de los límites prác-ticos. Esta práctica reconoce los efectos combinados de los procesos de construc-ción, dificultades de mantenimiento, y opera-ción de vehículos a bajas velocidades. Así, un valor de peralte de 12% parece re-presentar un valor máximo práctico donde no haya nieve y hielo. El peralte de 12% puede usarse en caminos de bajo volumen de su-perficie de grava para facilitar el drenaje transversal; sin embargo, los valores de pe-ralte de esta magnitud pueden causar mayo-res velocidades, las cuales pueden producir ahuellamientos y desplazamiento de la gra-va. Generalmente se reconoce el 8% como un razonable valor máximo para el peralte. Donde la nieve y el hielo sean factores, los tests y experiencias muestran que un valor de peralte de aproximadamente 8% es un máximo lógico para minimizar los desliza-mientos de los vehículos cuando se deten-gan, o intenten arrancar lentamente desde una posición detenida. Una serie de tests (16) encontró coeficientes de fricción para hielo que varían desde 0.05 hasta 0.20, según la condición del hielo (húmedo, seco, limpio, suave, rugoso). Los tests en nieve suelta o compacta muestran coeficientes de fricción que varían desde 0.2 hasta 0.4. Otros tests (21) corroboraron es-tos valores. Probablemente el extremo inferior de este rango de coeficientes de fricción ocurra sólo bajo condiciones de fina película de “rápido congelamiento” a una temperatura aproxi-mada de -1ºC en presencia de agua sobre el pavimento. Valores similares de baja fricción pueden ocurrir con finas capas de barro so-



bre la superficie de pavimento, con manchas de aceite, y con altas velocidades y un sufi-ciente espesor de agua sobre la superficie de pavimento como para causar hidroplaneo. Por estas razones, algunos organismos via-les adoptaron un valor de peralte máximo de 8%. Tales organismos creen que el 8% represen-ta un lógico valor de peralte máximo, inde-pendientemente de condiciones de nieve o hielo. Tal límite tiende a reducir la posibilidad de que los conductores lentos experimenten fricción lateral negativa, la cual puede resul-tar en excesivo esfuerzo sobre el volante de dirección, y consecuente operación errática. Donde la congestión del tránsito o el extensi-vo desarrollo marginal actúen para restringir las velocidades altas, es práctica común utili-zar un valor bajo de peralte máximo, usual-mente 4 a 6%. Similarmente, en zonas de intersecciones importantes o donde haya tendencia a con-ducir a baja velocidad debido a movimientos de giro y cruce, presencia de dispositivos de prevención de tránsito o semáforos, se usa un valor bajo de peralte, o ningún peralte. En estas zonas es difícil alabear los cruces de pavimentos para el drenaje sin proveer peralte negativo para algunos movimientos de giro. En resumen, se recomienda: 1. reconocer varios valores de peralte

máximo en lugar de uno solo al estable-cer los controles de diseño para curvas viales,

2. no superar un valor máximo de 12%, 3. aplicar valores de 4 ó 6% para diseño

urbano en zonas con pocas o sin restric-ciones, y

4. omitir el peralte en calles urbanas de ba-ja-velocidad donde haya fuertes restric-ciones.

Para tener en cuenta el amplio rango de práctica de los organismos viales, en este capítulo se presentan cinco valores máximos de peralte – 4, 6, 8, 10 y 12%. Peralte Máximo de Calzadas de Giro Las calzadas de giro incluyen ramas de dis-tribuidores y curvas de intersección para los vehículos que giran a la derecha. Para con-trarrestar el deslizamiento y vuelco, en las ramas debe desarrollarse tanto peralte como sea práctico, hasta un valor máximo. En el terminal de una calzada de giro donde todo el tránsito se detiene, como en las seña-les Pare, usualmente es adecuado un menor valor de peralte. También, donde un número significativo de camiones grandes usen las calzadas de giro en las intersecciones, deben proveerse cur-vas más amplias que requieren menos peral-te, porque los grandes camiones pueden te-ner problemas en maniobrar sobre las curvas con peralte. Esto es particularmente cierto donde los ca-miones cruzan desde una calzada o rama inclinada en un sentido hacia el otro. El pe-ralte para curvas de intersecciones se traba en el Capítulo 9. Radio Mínimo El radio mínimo es un valor límite de curvatu-ra para una velocidad directriz dada, y se determina para el valor máximo de peralte y el factor máximo de fricción lateral seleccio-nado para diseñar (valor límite de f). El uso de una curvatura mayor para esa ve-locidad directriz podría requerir peraltar más allá del límite considerado práctico o para operación con la fricción de neumático y ace-leración lateral más allá de lo considerado cómodo por muchos conductores. Aunque basado en un umbral de comodidad del conductor, más que en la seguridad, el radio mínimo de curvatura es un valor signifi-



cativo en el diseño del alineamiento. El radio mínimo de curvatura es también un control importante para determinar los peraltes de las curvas amplias. El radio mínimo de curvatura, Rmín, puede calcularse directamente de la fórmula simpli-ficada introducida arriba en la sección sobre “Factor de Fricción Lateral”. La fórmula puede rehacerse para determinar Rmín:

Para el trazado de la curva, el radio se mide hasta la línea de control horizontal, la cual a menudo está a lo largo del eje del alinea-miento o línea-central. Sin embargo, las fór-mulas de curva horizontal usan un radio de curva medido hasta un centro de gravedad del vehículo, el cual es aproximadamente el centro del carril de viaje interior. Las fórmulas no consideran el ancho de cal-zada o la ubicación de la línea de control horizontal. Por coherencia con el radio definido para calzadas de giro y para considerar al moto-rista que opera en el carril de viaje interior, el radio usado para diseñar curvas horizontales debe medirse hasta el borde interior del carril de viaje interior, particularmente para calza-das anchas con fuerte curvatura horizontal. Para calzadas de dos-carriles, la diferencia entre la línea de eje de calzada y el centro de gravedad usado en las ecuaciones de curva horizontal es menor. Por lo tanto, el radio de curva para calzada de dos-carriles puede medirse hasta el eje de la calzada.

Nota: en reconocimiento de consideraciones de seguridad use emáx= 4% sólo para condiciones urbanas Exhibición 3-15. Radio Mínimo Usando Valores Límites de e y f

(3-10)



Efectos de las Pendientes En pendientes largas o empinadas, los con-ductores tienden a viajar más rápido en la bajada que en la subida. Adicionalmente, la investigación (20) muestra que la demanda de fricción lateral es mayor en bajadas (debi-do a las fuerzas de frenado) y en las subidas (debido a las fuerzas tractivas). Para pen-dientes mayores que 5% debe considerarse algún ajuste en los valores del peralte. Este ajuste es particularmente importante en ca-mino con altos volúmenes de camiones y en caminos de baja-velocidad con curvas inter-medias que demandan altos niveles de fric-ción lateral. En el caso de un camino dividido con cada calzada independientemente peraltada, o en una rama de un-sentido, tal ajuste puede realizarse fácilmente. En la forma práctica más simple, los valores de las Exhibiciones 3-25 a 3-29 pueden usarse directamente su-poniendo una velocidad directriz ligeramente más alta para la bajada. Dado que los vehí-culos tienden a lentificar en pendientes de subida, el ajuste del peralte puede hacerse no reduciendo la velocidad directriz para la subida. La variación adecuada en la veloci-dad directriz depende de las condiciones par-ticulares, especialmente el valor y longitud de pendiente y la magnitud del radio de curva en comparación con otras curvas en la sec-ción de aproximación. En caminos de dos-carriles y multicarriles indivisos, el ajuste por pendiente puede hacerse suponiendo una velocidad directriz ligeramente mayor para la bajada y aplicán-dosela a toca la calzada. El peralte agregado para la subida puede ayudar a contrarrestar la pérdida de fricción lateral disponible debi-do a las fuerzas tractivas. En las subidas lar-gas, el peralte adicional puede causar fric-ción lateral negativa en vehículos lentos (ta-les como grandes camiones). Este efecto es mitigado por la velocidad lenta del vehículo,

lo que da tiempo para controlar el volante, y la mayor experiencia y entrenamiento de los camioneros.

Diseño de Calles Urbanas de Baja Velocidad

En calles urbanas de baja-velocidad, donde la velocidad sea relativamente baja y varia-ble, puede minimizarse el uso del peralte en las curvas horizontales. Donde la demanda de fricción lateral supere el supuesto factor de fricción lateral disponible para la velocidad directriz, se provee el peralte dentro del ran-go desde la pendiente transversal normal, hasta el valor máximo. Factores de Fricción Lateral La Exhibición 3-12 muestra con línea cortada los factores de fricción lateral recomendados para calles y caminos de baja-velocidad. Es-tos factores recomendados de fricción lateral proveen un margen razonable de seguridad a bajas velocidades, y conducen a valores de peralte algo más bajos comparados con los factores de fricción de alta-velocidad. Los factores de fricción lateral varían con la velo-cidad directriz desde 0.4 a 15 km/h, hasta 0.15 a 70 km/h. Sobre la base de los factores de fricción lateral máxima disponible de la Exhibición 3-12, la Exhibición 15 da el radio mínimo para cada uno de los cinco valores máximos de peralte. Peralte Aunque el peralte es ventajoso para las ope-raciones de tránsito, a menudo varios facto-res se combinan para que su uso no sea práctico en zonas urbanas de baja-velocidad: • necesidad de acordar con la pendiente de

la propiedad adyacente, • consideraciones de drenaje superficial, • deseo de mantener operación de baja

velocidad, y



• frecuencia de calles transversales, calle-jones y accesos a propiedad.

Por lo tanto, frecuentemente las curvas hori-zontales en calles urbanas de baja-velocidad se diseñan sin peralte, sosteniendo la fuerza lateral sólo con la fricción lateral. Para el tránsito que viaja a lo largo de las curvas hacia la izquierda, la pendiente transversal normal es un peralte adverso o negativo, pe-ro con las curvas abiertas la fricción resultan-te necesaria para sostener la fuerza lateral, aun dado el peralte negativo, es pequeña. Donde se aplique peralte a calles urbanas de baja-velocidad, se recomienda el Método 2 para diseñar curvas horizontales donde, con condicionamientos, los conductores hayan desarrollado un más alto umbral de incomo-didad. Mediante este método, ninguna fuerza lateral es contrarrestada por el peralte en tanto el factor de fricción lateral sea menor que el máximo especificado supuesto para diseñar el radio de la curva y la velocidad directriz. Para curvas más cerradas, f permanece en el máximo y e se usa en proporción directa con el continuado crecimiento de la curvatu-ra, hasta que e alcanza emáx. Los valores de diseño recomendados de f, aplicables a ca-lles y caminos de baja-velocidad se muestran con línea cortada en la Exhibición 3-12. Los radios para el rango total de valores de peral-te se calcularon usando el Método 2 (fórmula de curva simplificada) usando valores f de la Exhibición 3-12, tabulados en la Exhibición 3-16 y graficados en la Exhibición 3-17. 149 Los factores que a menudo dificultan peraltar en zonas urbanas de baja-velocidad, a me-nudo marginal dificultan también los mejora-mientos marginales al reconstruir calles ur-banas de baja-velocidad. Por lo tanto, las calles urbanas de baja-velocidad con peralte que cumpla los valores del Libro Azul de AASHTO 1954 y las edicio-nes del Libro Verde hasta 2001 (aproxima-damente 5 a 10% menores que los valores

actuales) deben retener su peralte, a menos que la curva tenga una inaceptable historia de choques relacionados con ella. En tales casos, debe considerarse proveer un peralte que cumpla la Exhibición 3-16, y si es prácti-co, el peralte de las Exhibiciones 3-25 a 3-29.

Notas:

1. Calculados usando Método 2 de Distribución del Peralte. 2. El peralte puede ser óptimo en calles urbanas de baja-

velocidad. 3. Los valores de peralte negativo más allá de -2.0% deben

usares para superficies de bajo tipo, como grava, piedra partida, y tierra. Sin embargo, las áreas con lluvias inten-sas pueden usar pendientes transversales normales de -2.5% en superficies de alto tipo

Exhibición 3-16. Radios Mínimos y Peralte para Calles Urbanas de Baja-Velocidad Curva Más Cerrada sin Peralte La fila -2.0% de la Exhibición 3-16 da los ra-dios mínimos de curvas para las cuales debe retenerse una corona normal de 2.0%.



Asimismo, la fila -1.5% provee los radios mí-nimos para los cuales una corona normal de 1.5% debería retenerse. Las curvas más cerradas no deben tener pendiente transversal adversa y deben peral-tarse según la Exhibición 3-16. Para curvas horizontales con radios que re-quieren entre 1.5 y 2.5% de peralte en la Ex-hibición 3-16, puede obtenerse un práctico ajuste de peralte mediante la retención de la forma de la sección transversal de la calzada normal, pero rotándola alrededor del borde o eje de calzada. Mediante este ajuste, resulta innecesario cambiar las plantillas usadas para construir pavimentos rígidos. Este método de eliminar las pendientes ad-versas resulta en una pendiente más empi-nada en el borde más bajo de la calzada, la cual puede ser adecuada para drenaje. Sin embargo, el tránsito que opera en el lado superior de la calzada no recibe tanto benefi-cio como cuando la sección normal se cam-bia a una sección plana en todo el ancho de la calzada. En una curva bastante cerrada como para necesitar un peralte superior a 2.5%, debe usarse una pendiente plana a través de toda la calzada.

Exhibición 3-17. Peralte, Radio, y Velocidad Direc-triz para Diseño de Calle Urbana de Baja-Velocidad

Diseño de Caminos Rurales, Autopistas Urbanas, y Calles Urbanas

de Alta-Velocidad En caminos rurales, autopistas urbanas, y calles urbanas donde la velocidad sea relati-vamente alta y relativamente uniforme, gene-ralmente las curvas horizontales son peralta-das y las curvas sucesivas equilibradas para proveer una transición de marcha suave desde una curva a la siguiente. Se provee un diseño equilibrado para una serie de curvas de radios variados mediante la adecuada distribución de los valores e y f, como ya se trató, para seleccionar un valor adecuado de peralte en el rango desde la pendiente transversal normal hasta el peralte máximo. Factores de Fricción Lateral La Exhibición 3-12 muestra los factores de fricción lateral recomendados para caminos rurales, autopistas urbanas, y calles y cami-nos urbanos de alta velocidad. Ellos dan un margen razonable de seguridad para las varias velocidades. Los máximos factores de fricción lateral varí-an directamente con la velocidad directriz desde 0.4 a 15 km/h hasta 0.08 a 130 km/h. Sobre la base de los máximos factores de fricción lateral máxima de la Exhibición 3-12, la Exhibición 3-15 da los radios mínimos para cada uno de los cinco valores de peralte máximo. Peralte Se recomienda el descrito Método 5 para distribuir e y f de todas las curvas con radios mayores que los radios mínimos de caminos rurales, autopistas urbanas, y calles urbanas de alta-velocidad.



Procedimiento para Desarrollar el Método 5 de Distribución del Peralte Los factores de fricción lateral mostrados con línea llena en la Exhibición 3-12 representan los máximos valores de f seleccionados para diseño de cada velocidad. Cuando se usan estos valores junto con el recomendado Mé-todo 5, ellos determinan las curvas de distri-bución de f para las varias velocidades. Restando estos valores de f calculados des-de el valor calculado de [e/100 + f] a la velo-cidad directriz, se obtiene la distribución final de e, Exhibición 3-18. De este enfoque resul-tan las curvas finales de distribución de e, basadas en el Método 5 y mostradas en las Exhibiciones 3-19 a 3-23.

Exhibición 3-18. Método 5 para Desarrollar la Dis-tribución del Peralte

Exhibición 3-19. Valores de Diseño del Peralte para Valor Máximo del Peralte de 4%

Exhibición 3-20. Valores de Diseño del Peralte para Valor Máximo de Peralte de 6%





Exhibición 3-23. Valores de Diseño del Peralte para Valor Máximo de Peralte de 12% Las distribuciones de e y f por el Método 5 pueden deducirse desde la fórmula básica de curva, despreciando el término (1 – 0.01ef) según tratamiento anterior, y usando la se-cuencia siguiente de ecuaciones:

(3-11)

(3-12)

(3-13)

(3-14)

(3-15)



(3-16)

(3-17)

(3-18)

(3-19)

(3-20)

(3-21)

(3-22)

(3-23)

(3-24)



La Exhibición 3-18 es un trazado típico que ilustra el procedimiento del Método 5 para desarrollar la distribución final de e. La figura describe cómo se determina el valor f para 1/R, y luego se sustrae desde el valor (e/100 + f) para determinar e/100. Abajo se muestra un ejemplo del procedi-miento de cálculo de e para velocidad direc-triz = 80 km/h y emáx = 8%:

Calzadas de Giro Las calzadas de giro incluyen ramas de dis-tribuidores y curvas de intersecciones para los vehículos que giran a la derecha. Co-múnmente, para calzadas de giro en los dis-tribuidores se usan configuraciones rulo o

diamante, que constan de rectas y curvas combinadas. En las intersecciones, las cal-zadas de giro tienen una configuración di-amante y constan de curvas, a menudo cur-vas compuestas. Preferiblemente, los radios mínimos usados para diseño se miden desde el borde interior de la calzada, más que desde la mitad de la huella del vehículo o la línea central de la calzada. El radio y valor correspondiente de peralte para calzadas de giro se determina sobre la base de la velocidad directriz y de los valores de las Exhibiciones 3-25 a 3-29. Estas exhibiciones usan el Método 5 de dis-tribución del peralte, y dan peralte adicional a calzadas de giro con radios mayores que el radio mínimo para la velocidad directriz y seleccionado valor máximo de peralte. Al seleccionar un radio mínimo, se reconoce que cuando más cerrada sea la curva, más corta será su longitud, y menor la oportuni-dad de desarrollar un gran valor del peralte. Esta condición se aplica particularmente a intersecciones donde a menudo la calzada de giro está cerca de la propia intersección, donde gran parte de su zona es adyacente a la calzada directa, y donde el giro completo se hace mediante un total ángulo de unos 90 grados. El diseño de calzada de giro no se aplica al diseño de giros en intersecciones sin calza-das de giro separadas. Refiérase al Capítulo 9 para el diseño de intersecciones, incluyen-do el uso de curvas compuestas para aco-modar el borde interior de la trayectoria ba-rrida por el vehículo de diseño. Velocidad Directriz Como se trata en el Capítulo 9, los vehículos que giran en las intersecciones diseñadas para giros de radio-mínimo tienen que operar a velocidades bajas, quizás menores que 15 km/h.



En tanto es deseable y a menudo práctico diseñar para los vehículos que giran operan-do a altas velocidades; por seguridad y eco-nomía a menudo es adecuado usar veloci-dades de giro más bajas en la mayoría de las intersecciones. Las velocidades para las cua-les estas curvas de intersección deben dise-ñarse dependen de las velocidades de los vehículos en los accesos, el tipo de intersec-ción, y los volúmenes de tránsito directo y de giro. Generalmente, una velocidad deseable de giro para diseño es la velocidad media de marcha del tránsito en el camino que se aproxima al giro. Los diseños a tales veloci-dades ofrecen poca molestia al suave flujo del tránsito y pueden justificarse para algu-nas ramas de distribuidores o, en las inter-secciones, para ciertos movimientos que sig-nifiquen poco o ningún conflicto con peato-nes u otro tránsito vehicular. Uso de Curvas Compuestas Cuando la velocidad directriz de la calzada de giro sea de 70 km/h o menos, puede usarse la curva compuesta para formar todo el alineamiento de la calzada de giro. Cuan-do la velocidad directriz supere los 70 km/h, a menudo el uso exclusivo de curvas com-puestas no es práctico, dado que tiende a necesitar una gran zona-de-camino. Así, las calzadas de giro de alta-velocidad siguen las guías de diseño de ramas de distribuidores del Capítulo 10, e incluyen una mezcla de rectas y curvas. Mediante este enfoque, el diseño puede ser más sensible a los impac-tos de la zona-de-camino y a la comodidad y seguridad del conductor. Una consideración importante es evitar dise-ños de curvas compuestas que defraudan las expectativas de los motoristas de cuán ce-rrada es la curva. Para curvas compuestas, es preferible que la relación del radio más abierto al más cerrado no supere 2:1. Esta relación resulta en una reducción de aproxi-madamente 10 km/h en las velocidades me-dias de marcha de las dos curvas.

Las curvas compuestas no deben ser dema-siado cortas, o se perdería su efecto de per-mitir un cambio de velocidad desde la recta o curva abierta a la curva cerrada. En una serie de curvas de radios decrecien-tes, cada una debe ser bastante larga como para permitirle al conducto desacelerar a una tasa razonable. En las intersecciones puede usarse un valor máximo de desaceleración de 5 km/h/s, aun-que es deseable 3 km/h/s. El valor deseable representa frenado muy liviano, porque la sola desaceleración en-cambio generalmente resulta en valores globales entre 1.5 y 2.5 km/h/s. En la Exhibición 3-24 se presentan las longitudes mínimas de curvas compues-tas basadas en estos criterios. Las longitudes de curva compuesta de la Exhibición 3-24 se desarrollaron sobre la premisa de que el viaje es en el sentido de la curvatura más fuerte. Para la condición de aceleración, la relación 2:1 no es tan crítica y puede superarse.

Exhibición 3-24. Longitudes de Arcos Circulares para Diferentes Radios de Curvas Compuestas

Tablas de Peralte de Diseño Las Exhibiciones 3-25 a 3-29 muestran valo-res mínimos de R para varias combinaciones de peralte y velocidades directrices para ca-da uno de los cinco valores de peralte máxi-mo, que abarcan el rango total de condicio-nes de diseño. Al usar una de las tablas para un radio dado, no es necesario interpolar, en tanto que el valor del peralte puede determi-



narse desde un radio igual-a, o ligeramente menor-que el dado en la tabla. El resultado es un valor de peralte redondeado hasta los 2/10 de uno por ciento. Por ejemplo, una curva de 80 km/h con un peralte máximo de 8% y un radio de 570 m debe usar el radio de 549 para obtener un peralte de 5.4%. Para distribuir e y f para altas velocidades al calcular el radio adecuado para el rango de valores de peralte se usó el Método 5. Para resolver las Ecuaciones 3-11 a 3-24 se usó un programa de computación, para el radio mínimo que usa varias combinaciones de e, f, peralte máximo, velocidad directriz, y velocidad de marcha, Exhibición 3-14. Los radios mínimos para cada uno de los cinco valores de peralte máximo también pueden calcularse, como muestra la Exhibición 3-15, desde la fórmula simplificada de curva, usan-do los valores de f de la Exhibición 3-12. Para velocidades-bajas se usó el Método 2 para distribuir e y f y calcular el radio ade-cuado para el rango de valores de peralte. Refiérase a la Exhibición 3-16 por los radios mínimos de vías de baja-velocidad que usan el Método 2. Excepto para condiciones climáticas extre-mas, los vehículos pueden viajar seguramen-te en las curvas horizontales con los peraltes indicados en las tablas, porque el desarrollo de una relación radio/peralte usa factores de fricción menores que los obtenibles. Esto se ilustra en la Exhibición 3-12, que compara los factores de fricción usados en el diseño de varios tipos caminos y los factores de fricción lateral máxima disponible en ciertos pavi-mentos de hormigón, húmedos y secos. Curva más Cerrada sin Peralte Para una pendiente transversal media de 1.5%, el radio mínimo correspondiente para cada velocidad directriz y valor de peralte máximo se muestra en la fila superior de las

Exhibiciones 3-25 a 3-29. Estas curvaturas requieren un peralte igual a la pendiente transversal normal y, por lo tanto, indican el límite de curvatura con pendientes transver-sales normales. Las curvas más cerradas no deben tener pendiente transversal adversa y deben peraltarse según las Exhibiciones 3-25 a 3-29. En las Exhibiciones 3-25 a 3-29, para curvas horizontales con radios que requieren peral-tes de 1.5 y 2.5%, puede obtenerse un ajuste práctico del peralte reteniendo la forma de la sección transversal de la calzada, pero ro-tándola alrededor del borde o línea central. Mediante este ajuste no es necesario cam-biar las plantillas usadas en la construcción de pavimentos rígidos. Este método de eli-minar las pendientes adversas resulta en una pendiente más empinada en el borde inferior de la calzada, lo cual puede ser deseable para drenaje. Sin embargo, la operación de tránsito en el lado superior de la calzada no recibe tanto beneficio como cuando la sec-ción normal se cambia a una sección plana para el ancho total de calzada. En una curva bastante cerrada como para necesitar un valor de peralte superior a 2.5%, debiera usarse una pendiente plana a través de toda la calzada.



Nota: emáx = 4% debe limitarse sólo a condiciones urbanas Exhibición 3-25. Radios Mínimos para Peralte de Diseño, Velocidades Directrices y emáx = 4%

Exhibición 3-26. Radios Mínimos para Peralte de Diseño, Velocidades Directrices y emáx = 6%




Controles Diseño Transición


El diseño de secciones de transición incluye considerar las transiciones en la pendiente transversal de la calzada y posibles curvas de transición incorporadas en el alineamiento horizontal. Esto se refiere a transiciones del peralte y del alineamiento. Donde se usen ambos componentes, ocurren juntos sobre una sección común de calzada al principio o fin de las curvas circulares de la línea princi-pal. La sección de transición de peralte compren-de las secciones desarrollo-del-peralte (ru-noff) y tangente-extendida (runout). La prime-ra comprende la longitud de camino necesa-

ria para realizar un cambio en la pendiente transversal del carril exterior desde cero (horizontal) hasta el peralte total, o viceversa. La sección tangente-extendida comprende la longitud de camino necesaria para cambiar la pendiente transversal del carril exterior des-de la pendiente transversal normal hasta ce-ro, o viceversa. Por razones de comodidad y economía, la rotación del pavimento en la sección de transición del peralte debe reali-zarse sobre una longitud suficiente como para que la rotación pase inadvertida por los conductores. Para ser de agradable aparien-cia, los bordes de pavimento no deben pare-cer distorsionados al conductor. En la sección de transición del alineamiento, puede usarse una curva espiral o compues-ta, para introducir la curva circular principal en forma natural, coherente con la trayectoria seguida cómodamente por el conductor. Tal curvatura de transición comprende una o más curvas alineadas y ubicadas para dar un cambio gradual del radio. Como resultado, una transición de alineamiento introduce suavemente la aceleración lateral asociada con la curva. En tanto tal cambio gradual en trayectoria y aceleración lateral es atrayente, no hay evidencia definitiva de que las curvas de transición sean esenciales para una segu-ra operación para la segura operación vial y, como resultado, muchos organismos viales no las usan. Cuando no se usa curva de transición, la cal-zada recta se une directamente con la curva circular principal. Este tipo de diseño de tran-sición se refiere como “recta-a-recta”. Algunos organismos emplean curvas espira-les y usan su longitud para hacer la adecua-da transición del peralte. Una curva espiral se aproxima a la trayectoria natural de giro de un vehículo. Un organismo cree que la longitud de espiral debe basarse en un mí-nimo tiempo de maniobra de 4 s a la veloci-dad directriz de la carretera; L (m) = 1.1 VD (km/h).



Otros organismos no emplean espirales, pe-ro empíricamente asignan longitudes propor-cionales de recta y curva circular con el mis-mo propósito. En cualquier caso, la longitud de camino pa-ra efectuar el desarrollo-del-peralte debe ser el mismo para el mismo valor de peralte y radio de curvatura. La revisión de la práctica de diseño actual indica que la longitud de una sección de de-sarrollo de peralte está gobernada en gran medida por su apariencia. A menudo, las longitudes de las curvas espirales de transi-ción determinadas de otra manera son más cortas que las determinadas por apariencia general, de modo que teóricamente las longi-tudes deducidas de la espiral se reemplazan con longitudes de desarrollo más largas, em-píricamente deducidas. Varios organismos establecieron una o más longitudes de desa-rrollo de control dentro de un rango de aproximadamente 30 a 200 m, pero no hay base empírica universalmente aceptada para determinar la longitud del desarrollo, consi-derando todos los probables anchos de cal-zada. En una expresión empírica ampliamen-te usada se determina en función de la pen-diente del borde exterior de la calzada, relati-va a la rasante de la línea central. Transición Recta-a-Curva Longitud Mínima de Desarrollo-del-Peralte. Por apariencia y comodidad, la longitud del desa-rrollo-del-peralte debe basarse en una dife-rencia máxima aceptable entre las pendien-tes longitudinales del eje de rotación y del borde de pavimento. Generalmente, el eje de rotación está representado por la línea centro del alineamiento para calzadas indivisas; sin embargo, pueden usarse otras líneas del pavimento. Estas líneas y su uso racional se tratan en la sección sobre “Métodos de Ob-tener el Peralte.”

La práctica actual es limitar la diferencia de pendiente, referida como la pendiente relati-va, hasta un máximo de 0.5%, o una pen-diente longitudinal 1:200 a 80 km/h. En una fuente, este mismo valor 1:200 se usa para una velocidad directriz de 80 km/h y mayor. Donde las velocidades directrices sean me-nores que 80 km/h, se usan pendientes rela-tivas mayores. Para reflejar la importancia de la velocidad directriz más alta y para armoni-zar con los elementos curvos más amplios, horizontales y verticales, parece lógico ex-trapolar las pendientes relativas para las ve-locidades directrices más altas. La máxima pendiente relativa varía con la velocidad directriz para dar longitudes de desarrollo-del-peralte más largas a velocida-des más altas, y más cortas a velocidades más bajas. La experiencia indica que la pen-dientes relativas de 0.8 y 0.35% provee aceptables longitudes de desarrollo-del-peralte a velocidades de 20 y 130 km/h, res-pectivamente. La interpolación entre estos valores da las pendientes máximas relativas mostradas en la Exhibición 3-30. La pendiente máxima re-lativa entre rasantes de bordes de calzadas de dos-carriles debe ser el doble que las da-das en la exhibición. Las longitudes de desa-rrollo-de-peralte determinadas sobre esta base son directamente proporcionales al pe-ralte total, el cual es el producto del ancho de carril y el valor del peralte. Ediciones previas de esta política sugirieron que las longitudes de desarrollo-del-peralte deben ser por lo menos iguales a la distancia recorrida en 2.0 s a la velocidad directriz. Este criterio tendió a determinar las longitu-des del desarrollo-del-peralte de curvas con pequeños valores de peralte, alta velocidad o ambos. La experiencia con el criterio de 2.0 s indica que el mejoramiento de la apariencia superada por una tendencia a agravar los problemas asociados con el drenaje de pa-



vimento en la sección de transición. En efec-to, se notó que algunos organismos no usan este control. Desde esta evidencia, se con-cluyó que puede obtenerse un diseño del desarrollo-del-peralte cómodo y estéticamen-te placentero por medio del uso exclusivo del criterio de pendiente relativa máxima.

Exhibir 3-30. Pendientes Relativas Máximas En consecuencia, la longitud mínima de de-sarrollo-del-peralte puede determinarse se-gún:

La Ecuación (3-25) puede usarse directa-mente para calles o caminos indivisos donde la sección transversal se rote alrededor de la línea central y n1 sea igual a la mitad del nú-mero de carriles de la sección transversal. Más general, la Ecuación (3-25) puede usar-se para rotación alrededor de cualquier línea de referencia del pavimento con tal que el ancho rotado (wn1) tenga un valor común de peralte, y se rote como un plano. Una aplicación estricta del criterio de pen-diente relativa máxima provee longitudes de desarrollo-del-peralte para calzadas indivisas de cuatro-carriles que duplican las de calza-das de dos-carriles; y las de seis-carriles in-divisos las triplicarían. En tanto las longitudes de este orden pueden considerarse desea-bles, a menudo no es práctico proveer tales longitudes en el diseño. Sobre una base pu-ramente empírica, se recomienda que las longitudes mínimas de desarrollo-del-peralte se ajusten hacia abajo para evitar longitudes excesivas en calzadas multicarriles. En la Exhibición 3-31 se presentan estos factores de ajuste. Los factores de ajuste listados en la Exhibi-ción 3-31 se aplican directamente a calles y caminos indivisos. El desarrollo del peralte para caminos divididos se trata con más de-talle en la sección sobre “Eje de Rotación con un Cantero Central”. El tema del desa-rrollo-del-peralte para diseñar calzadas de giro en intersecciones y a través de distribui-dores se trata en los Capítulos 9 y 10, res-pectivamente. En la Exhibición 3-32 se presentan las longi-tudes típicas mínimas de desarrollo-del pe-ralte, las cuales representan casos donde uno o dos carriles rotan alrededor de un bor-de de pavimento. El primer caso se encuen-tra en caminos de dos-carriles donde el pa-vimento se rota alrededor de la línea central, o en ramas de distribuidores de un-carril donde la rotación de pavimento es alrededor de una línea de borde.

(3-25)



El último caso se encuentra en calzadas mul-ticarriles indivisas donde cada dirección se rota separadamente alrededor de una línea de borde.

Exhibición 3-31. Factor de Ajuste para Número de Carriles Rotados La eliminación del criterio de 2.0 s de tiempo-de-viaje resulta en longitudes de desarrollo-del-peralte más cortas para valores más pe-queños del peralte y velocidades más altas. Sin embargo, aun las longitudes de desarro-llo-del-peralte más cortas correspondientes a un valor de peralte de 2.0% corresponden a tiempos de viaje de 0.6 s, el cual es suficien-te para proveer un suave perfil de borde de pavimento. Para alineamientos de alto-tipo, las longitu-des de desarrollo-del-peralte más largas que las mostradas en la Exhibición 3-32 pueden ser deseables. En este caso, las necesida-des de drenaje o el deseo de suavidad en los perfiles de borde de calzada pueden requerir un pequeño incremento en la longitud del desarrollo. Las longitudes de desarrollo del peralte da-das en la Exhibición 3-32 se basan en carri-les de 3.6 m. Para otros anchos de carril, la longitud adecuada de desarrollo debe variar en proporción a la relación del verdadero ancho de carril con 3.6 m. Los longitudes

más cortas podrían aplicarse para diseño con carriles de 3.0 y 3.3 m, pero considera-ciones de coherencia y practicabilidad sugie-ren que las longitudes de desarrollos para carriles de 3.6 m deben usarse en todos los casos. Longitud mínima de tangente-extendida. La longi-tud de tangente-extendida depende de los valores de las pendientes transversales ini-cial y final del carril interior a rotar, y a la tasa de rotación. Para obtener un perfil suave de pavimento, el giro debe ser igual a la pen-diente relativa usada para definir la longitud del desarrollo del peralte. Sobre esta base resulta la ecuación siguiente para calcular la longitud mínima de tangente-extendida:

Las longitudes de tangente-extendida deter-minadas con la Ecuación (3-26) se listan en la fila 2.0% de la Exhibición 3-32. Ubicación en relación con el fin de la curva. En el diseño recta-a-curva debe determinarse la ubicación de la longitud de desarrollo-del peralte con respecto al punto PC. La práctica normal es dividir la longitud de desarrollo-del-peralte entre la recta y la curva, para evitar ubicar toda la longitud del desarrollo sobre la recta o la curva. Con el peralte total alcanza-do en el PC, el desarrollo cae enteramente en la recta de aproximación, donde teórica-

(3-26)



mente no se necesita ningún peralte. En el otro extremo, la ubicación del desarrollo en-teramente en la curva circular resulta que en la parte inicial la curva tiene menos peralte que el deseado. Ambos extremos tienen a asociarse con un gran pico de aceleración lateral.

Exhibición 3-32. Desarrollo-del-Peralte Lr (m) para Curvas Horizontales La experiencia indica que es preferible ubicar una parte del desarrollo en la recta, antes del punto PC, dado que esto tiende a minimizar el pico de aceleración lateral y la resultante demanda de fricción lateral. La magnitud de la demanda de fricción lateral incurrida du-rante el viaje a través del desarrollo-del-peralte puede variar con la real trayectoria del vehículo.

Las observaciones indican que de la natural presión del conductor sobre el volante resulta una trayectoria espiral durante la curva de entrada o salida. Usualmente, esta espiral natural comienza en la recta y termina más allá del comienzo de la curva circular. La mayoría de la evidencia indica que la longi-tud de esta espiral natural varía desde 2 a 4 s de tiempo de viaje; sin embargo, su longi-tud también puede resultar afectada por el ancho de carril y la presencia de otros vehí-culos. La ubicación de una parte del desarrollo en la recta es coherente con la natural trayecto-ria espiral adoptada por el conductor durante la entrada en la curva. En esta forma, la gra-dual introducción del peralte antes de la cur-va compensa el gradual incremento de la aceleración lateral asociado con la trayecto-ria espiral. Como resultado, el pico de acele-ración lateral incurrido en el PC debería ser teóricamente igual al 50% de la aceleración lateral asociada con la curva circular. Para obtener este equilibrio en la aceleración lateral, la mayoría de los organismos viales ubican una parte de la longitud del desarro-llo-del-peralte en la recta antes de la curva. La proporción de longitud de desarrollo ubi-cada en la recta varía desde 0.6 a 0.8, con una gran mayoría usando 0.67. Coherente-mente, la mayoría de los organismos usan un valor único de esta proporción para todas las curvas de calles y caminos. Las consideraciones teóricas confirman la conveniencia de ubicar una parte mayor de la longitud del desarrollo sobre la recta de aproximación, más que sobre la curva circu-lar. Tales consideraciones se basan en aná-lisis de la aceleración que actúa lateralmente sobre el vehículo al viajar por la sección de transición. Esta aceleración lateral puede inducir una velocidad lateral y cambio de ca-rril, con consecuentes problemas operacio-nales.



Específicamente, una velocidad lateral en dirección hacia afuera de la curva requiere del conductor una maniobra correctiva del volante que produzca un radio de curva más cerrado que el de la curva del camino. Tal radio crítico produce un indeseable incre-mento en la demanda de fricción lateral pico. Además, una velocidad lateral de magnitud suficiente para girar el vehículo hacia un ca-rril adyacente, sin presión correctiva sobre el volante, es también indeseable por razones de seguridad. El análisis de las consideraciones teóricas anteriores condujo a la conclusión de que una adecuada asignación de la longitud del desarrollo-del-peralte entre la recta y la curva puede minimizar los problemas operaciona-les mencionados (24). Los valores obtenidos se listan en la Exhibición 3-33. Si se usan en el diseño, los valores listados en la Exhibi-ción 3-33 deben minimizar la aceleración lateral y el movimiento lateral del vehículo. Los valores más pequeños que los listados tienden a asociarse con velocidades laterales hacia afuera mayores. Los valores mayores que los listados tienden a asociarse con ma-yores giros (desplazamientos) laterales.

Exhibición 3-33. Ubicaciones de Desarrollos que Minimizan el Movimiento Lateral del Vehículo Las consideraciones teóricas indican que los valores para la proporción de longitud de desarrollo-del-peralte en la recta en el rango de 0.7 a 0.9 ofrecen las mejoras condiciones de operación; el valor específico en este ran-go debe depender de la velocidad directriz y del ancho rotado. La experiencia obtenida de la práctica existente indica que la desviación desde los valores de la Exhibición 3-33 en un

10% no debe conducir a problemas opera-cionales mensurables. A este respecto, el uso de un valor único para la proporción de longitud de desarrollo-del-peralte en la recta en el rango de 0.6 a 0.9 para todas las velo-cidades y anchos rotados se considera acep-table. Sin embarco, el refinamiento de este valor, basado en las tendencias mostradas en la Exhibición 3-33 es deseable cuando las condiciones lo permiten. Ubicación con respecto al fin de curva. En el di-seño del alineamiento con espirales, el desa-rrollo-del-peralte se efectúa sobre toda la curva de transición. La longitud del desarro-llo-del-peralte debe ser igual a la longitud de espiral para la transición tangente-a-espiral (TE) en el comienzo y la transición espiral-a-tangente (ET) en el fin de la curva circular. El cambio de la pendiente transversal comienza con la remoción de la pendiente transversal adversa del carril o carriles en el lado exterior de la curva, en una longitud de recta justo antes de TE (tangente-extendida), según Exhibición 3-40. Entre TE y EC, la curva es-piral y el desarrollo-del-peralte coinciden, y la calzada rota hasta alcanzar el peralte total en EC. Esta disposición se revierta al dejar la curva. En este diseño, toda la curva circular tiene peralte total. Valores límites de peralte. Las consideraciones teóricas indican que cuando un vehículo viaja por una transición recta-a-curva, los valores grandes de peralte están asociados con grandes giros de la posición lateral del vehí-culo. En general, tales giros en la posición lateral pueden minimizarse mediante la ade-cuada ubicación de la sección de desarrollo-del-peralte, como se describió. Sin embargo, los giros laterales excesivamente grandes deben ser chequeados por el conductor por medio de su acción sobre el volante. En reconocimiento del probable efecto ad-verso que los giros grandes puedan tener sobre la seguridad, en la Exhibición 3-34 se



identifican los valores umbrales de peralte asociados con el giro lateral de 1.0 m. Estos valores límites de peralte no se aplican a ve-locidades de 80 km/h o más cuando se com-binan con valores de peralte de 12% o me-nos.

Exhibición 3-34. Valores Límites de Peralte Los diseños que incorporan peralte mayor que los valores límites pueden estar asocia-dos con excesivo giro lateral. Por lo tanto, se recomienda evitar tales valores de peralte. Sin embargo, si se usan, debe considerarse incrementar el ancho de la calzada a lo largo de la curva para reducir la probabilidad de invasión vehicular hacia el carril adyacente. Transiciones de Curva Espiral General. Cualquier vehículo motor sigue una trayectoria de transición al entrar o salir de una curva horizontal circular. El cambio en el volante y la consecuente ga-nancia o pérdida de fuerza lateral no puede realizarse instantáneamente. En la mayoría de las curvas, el conductor medio puede se-guir una adecuada trayectoria de transición dentro de los límites del ancho normal de carril. Sin embargo, las combinaciones de alta velocidad y fuerte curvatura conducen a trayectorias de transición más largas, que pueden resultar en giros o desplazamientos en la posición lateral, y a veces real invasión de los carriles adyacentes. En tales instan-cias, la incorporación de las curvas de transi-ción entre la recta y la curva circular fuerte, como también entre curvas circulares de ra-

dios sustancialmente diferentes, puede ser adecuada para facilitarle al conductor man-tener su vehículo en su propio carril. Las ventajas principales de las curvas de transición en el alineamiento horizontal son: 1. Una curva de transición adecuadamente di-

señada provee a los conductores una trayec-toria natural, fácil de seguir, tal que la fuerza lateral crece y decrece gradualmente cuando un vehículo entra o sale de una curva circu-lar. Las curvas de transición minimizan la in-vasión en los carriles de tránsito adyacentes y tienden a promover una velocidad uniforme. Una curva espiral de transición simula la tra-yectoria natural de giro de un vehículo.

2. La longitud de la curva de transición provee

una ubicación adecuada para el desarrollo-del-peralte. La transición desde la pendiente transversal normal del pavimento en la recta hasta la sección totalmente peraltada en la curva puede realizarse a lo largo de la longi-tud de la curva de transición en una forma que se ajusta estrechamente a la relación ve-locidad-radio de los vehículos que recorren la transición. Donde se introduzca el desarrollo del peralte sin una curva de transición, usualmente parte en la curva y parte en la re-cta, el conductor que se aproxima a la curva puede tener que girar el volante en sentido opuesto al de la curva que se aproxima cuando está en la parte recta peraltada, para mantener al vehículo en su carril.

3. Una curva de transición espiral también facili-

ta la transición del ancho donde la calzada se ensancha en una curva circular. El uso de transiciones espirales provee flexibilidad al ensanchar las curvas cerradas.

4. La apariencia de los caminos y calles se real-

za mediante la aplicación de curvas espirales de transición. El uso de espirales de transi-ción evita quiebres notables en el alineamien-to, según son percibidos por los conductores al principio y fin de las curvas circulares. La Exhibición 3-35 ilustra tales quiebres, los cua-les son más prominentes por la presencia del desarrollo-del-peralte.



Exhibición 3-35. Espirales de Transición (23) Longitud de Espiral Longitud de espiral. Generalmente la espiral de Euler o clotoide se usa en el diseño de curvas espirales de transición. El radio varía desde infinito en el extremo recto de la espiral hasta el radio del arco de curva circular, en el extremo que se une a ese arco circular. Por definición, el radio en cualquier punto de una espiral de Euler varía inversamente con la distancia medida a lo largo de la espiral. En el caso de una transición espiral que co-necte dos curvas circulares de radios diferen-tes del mismo sentido –una circunferencia interior a la otra- hay un radio inicial de valor finito. La ecuación desarrollada por Shortt (25) en 1909 para obtener una aplicación gradual de la aceleración lateral en curvas ferroviarias de velocidad uniforme, es la expresión bási-ca usada por algunos organismos viales para calcular la longitud mínima de una curva es-piral de transición:

El factor C es un valor empírico que repre-senta los niveles de comodidad y seguridad provistos por la curva espiral. Para operación ferroviaria, generalmente se acepta C = 0.3 m/s3, pero para caminos se usan valores que varían desde 0.3 a 0.9 m/s3. A veces, esta ecuación se modifica para te-ner en cuenta el efecto del peralte, lo cual resulta en longitudes más cortas de longitud espiral. Los caminos no parecen necesitar tanta pre-cisión como la obtenida mediante esta ecua-ción o la forma modificada. Un control más práctico para la longitud de la espiral es la necesaria para el desarrollo-del-peralte. Radio máximo para usar espiral. Una revisión de las guías para usar las curvas de transicio-nes espirales indica una falta general de co-herencia entre los organismos viales. En ge-neral, gran parte de esta guía sugiere que puede establecerse un límite superior de ra-dio de curva tal que sólo los radios por deba-jo de este máximo es probable que obtengan beneficios de seguridad y operación debido al uso de curvas espirales de transición. Va-rios organismos viales establecieron tal radio límite basados en un valor mínimo de acele-ración lateral. Tales valores mínimos varían de 0.4 a 1.3 m/s2. El extremo superior de esta rango de valores corresponde al radio máximo de cur-va para el cual también se notó alguna re-ducción en la probabilidad de choques.

(3-27)



Por estas razones, se recomienda que los radios máximos para usar una espiral se ba-sen en un valor de aceleración lateral mínima de 1.3 m/s2. Estos radios se listan en la Ex-hibición 3-36. Los radios listados en la Exhibición 3-36 se destinan a los organismos viales que deseen usar curvas espirales de transición; no inten-tan definir los radios que requieran usar una espiral.

Nota: Los beneficios para la seguridad vial de las curvas espirales de transición son insignificantes para curvas de radios grandes. Exhibición 3-36. Radios Mínimos para Uso de Cur-va Espiral de Transición Longitud mínima de espiral. Varios organismos definen una longitud mínima de espiral basa-da en la comodidad del conductor y en los desplazamientos en la posición lateral de los vehículos. Los criterios basados en la como-didad del conductor proveen una longitud de espiral que permite un incremento cómodo de la aceleración lateral cuando el vehículo entra en una curva. Los criterios basados en el desplazamiento lateral se proponen ase-gurar que una curva espiral sea suficiente-mente larga como para proveer un despla-zamiento en la posición lateral del vehículo en su carril coherente con la producida por la natural trayectoria espiral del vehículo. Se recomienda que estos dos criterios se usen juntos para determinar la longitud mínima de

espiral. Así, la longitud mínima de espiral puede calcularse según:

Para pmín se recomienda un valor de 0.2 m. Este valor es coherente con el giro lateral mínimo que ocurre como resultado del com-portamiento natural de manejo de la mayoría de los conductores. El valor mínimo reco-mendado para C es 1.2 m/s3. El uso de valo-res menores dará longitudes de curvas espi-rales más largas, más “cómodas”; sin em-bargo, tales longitudes no representarían la longitud mínima coherente con la comodidad del conductor. Máxima longitud de espiral. La experiencia in-ternacional indica que no es necesario limitar la longitud de las curvas espirales de transi-ción. Se halló que los problemas de seguri-dad ocurren en curvas espirales largas en relación con la longitud de la curva circular. Tales problemas ocurren cuando la espiral es tan larga como para despistar al conduc-tor acerca de la agudeza de la curva que se aproxima. Una conservativa longitud de espiral máxima que minimice la probabilidad de un problema tal puede calcularse según:

(3-28)

(3-29)



Para pmáx se recomienda un valor de 1.0 m. Este valor es coherente con el giro lateral máximo que ocurre como resultado del com-portamiento natural de maniobrar el volante de la mayoría de los conductores. También provee un razonable equilibrio entre longitud de espiral y radio de curva. Longitud deseable de espiral. Un estudio recien-te sobre los efectos operacionales de las curvas de transición (20) encontró que la longitud de espiral es un importante control de diseño. Específicamente, las condiciones de opera-ción más deseables se notaron cuando la longitud de la curva espiral fue aproximada-mente igual a la longitud de la trayectoria de espiral normal adoptada por los conductores. Las diferencias entre estas dos longitudes resultaron en problemas operacionales aso-ciados velocidades o desplazamientos latera-les grandes en la posición lateral en el ex-tremo de la curva de transición. Específica-mente, una gran velocidad lateral en la direc-ción hacia afuera (relativa a la curva) requie-re que el conductor haga una maniobra co-rrectiva de conducción que resulta en un ra-dio de trayectoria más cerrada que el radio de la curva circular. Tal radio crítico produce un incremento indeseable en la demanda de fricción lateral pico. Además, las velocidades laterales de suficiente magnitud para girar un vehículo hacia un carril adyacente (sin pre-

sión correctiva sobre el volante) son también indeseables por razones de seguridad. Sobre la base de estas consideraciones, las longitudes deseables de las curvas de transi-ción espiral son las de la Exhibición 3-37, y corresponden a un tiempo de viaje de 2.0 s a la velocidad directriz del camino, el cual re-presenta la trayectoria espiral natural de viaje de la mayoría de los conductores (20). Ls (m) = VD(km/h)/1.8 Las longitudes listadas en la Exhibición 3-37 se recomiendan como valores deseables para diseño de calles y caminos. Las consi-deraciones teóricas sugieren que las desvia-ciones significativas desde estas longitudes tienden a aumentar los desplazamientos en la posición lateral de los vehículos dentro de un carril que pueden precipitar la invasión en un carril o banquina adyacente. Es aceptable usar espirales de longitudes más largas, has-ta Ls,máx. Sin embargo, donde se usen tales longitudes de curva espiral debe considerar-se aumentar el ancho de la calzada en la curva para minimizar el potencial de invasio-nes hacia los carriles adyacentes.

Exhibición 3-37. Longitud Deseable de Transición Curva Espiral Las curvas espirales más largas que las mostradas en la Exhibición 3-37 pueden ne-cesitarse en terminales de calzadas de giro para desarrollar adecuadamente el peralte deseado.

(3-30)



Específicamente, las espirales de largo doble (4 s) que las mostradas en la Exhibición 3-37 pueden necesitarse en tales situaciones. El desplazamiento resultante en la posición la-teral puede superar 1.0 m; sin embargo, tal desplazamiento es coherente con la expecta-tiva del conductor en un terminal de calzada de giro, y puede acomodarse mediante el ancho adicional de carril típicamente provisto en tales calzadas de giro. Finalmente, es deseable que la longitud de curva espiral mostrado en la Exhibición 3-37 sea menor que la longitud mínima de curva espiral determinada según las Ecuaciones (3-28) y (3-29). En diseño debe usarse la longitud mínima de curva espiral. Longitud de desarrollo-del-peralte. Al diseñar la transición con una curva espiral se reco-mienda que el desarrollo-del-peralte se reali-ce sobre la longitud de la espiral. En general, los valores calculados para longi-tud de espiral y longitud de desarrollo-del-peralte no difieren materialmente. Sin em-bargo, en vista de la naturaleza empírica de ambas, es deseable ajustar una, para evitar tener dos criterios de diseño separados. La longitud de desarrollo-del-peralte es apli-cable a todas las curvas peraltadas, y se re-comienda que este valor se use para longitu-des mínimas de espiral. En esta forma, la longitud de la espiral debe fijare igual a la longitud del desarrollo-del-peralte. El cambio en la pendiente transversal comienza me-diante la introducción de la sección tangente-extendida justo antes de la curva espiral. Luego, el peralte total se desarrolla sobre la longitud de la espiral. En tal diseño, toda la curva circular tiene peralte total. Valores límites de peralte. Una consecuencia de igualar la longitud del desarrollo-del-peralte con la longitud de espiral es que la resultante pendiente relativa del borde de pavimento pueda superar los valores listados en la Ex-hibición 3-30. Sin embargo, pequeños au-mentos de la pendiente relativa no tienen

ningún efecto adverso sobre la comodidad o apariencia. A este respecto, los factores de ajuste listados en la Exhibición 3-31 permiten efectivamente un incremento de 50% en la pendiente relativa máxima cuando se rotan tres carriles. Los valores de peralte asociados con una pendiente relativa máxima 50% mayor que los valores de la Exhibición 3-30 se listan en la Exhibición 3-38. Si el valor de peralte usa-do en el diseño supera el valor listado en esta tabla, la máxima pendiente relativa será por lo menos 50% mayor que la pendiente máxima relativa permitida para un diseño recta-a-curva. En esta situación, debe consi-derarse especialmente la apariencia de la transición y la brusquedad de su rasante de borde de pavimento.

Notas:

1. Basada en bombeo normal de 2%. 2. Los índices de peralte superiores a 10% y celdas con “—“coinciden con una pendiente de borde de pavimento que supera la pendiente máxima relativa en la Exhibición 3-30 por 50% o más. Estos límites se aplican a caminos donde se rota un carril; los límites inferiores se aplican cuando se rotan más carriles (ver Exhibición 3-31)

Exhibición 3-39. Longitud de Tangente Extendida para Diseño de Curva Espiral de Transición Transición de Curva Compuesta En general, las transiciones de curva com-puesta se consideran en calzadas de giro de intersecciones de baja-velocidad.



En contraste, los diseños de recta-a-curva o transición de curva espiral se usan común-mente en curvas de calles y caminos. En los Capítulos 9 y 10 se dan guías relati-vas al diseño de la transición de curva com-puesta para calzadas de giro. La guía del Capítulo 9 se aplica a terminales de calzada de giro de baja velocidad en in-tersecciones, mientras que la guía del Capí-tulo 10 se aplica a terminales de ramas de distribuidores. Métodos para Obtener el Peralte Para cambiar el pavimento desde sección normal a peraltada hay cuatro métodos: 1. rotar la calzada con pendientes transver-

sales normales alrededor de la rasante de la línea central,

2. rotar la calzada con pendientes transver-sales normales alrededor de la rasante del borde interno,

3. rotar la calzada con pendientes transver-sales normales alrededor de la rasante del borde exterior, y

4. rotar una calzada de sección transversal recta alrededor de la rasante del borde exterior.

La Exhibición 3-40 ilustra los cuatro métodos; en ellos los cambios de pendiente transver-sal se muestran más convenientemente en términos de relaciones lineales rectas, pero se pone énfasis en que los quiebres angula-res entre los perfiles rectos deben redon-dearse en el diseño terminado, como se muestra en la Exhibición. La línea de referencia de la rasante controla el alineamiento vertical del camino a través de la curva horizontal. Aunque mostrada co-mo una línea horizontal en la Exhibición 3-40, la referencia de la rasante puede corres-ponder a una recta, curva vertical, o una combinación de las dos.

En la Exhibición 3-40A, la rasante de refe-rencia corresponde a la rasante de la línea central. En las Exhibiciones 3-40B y 3-40C, la rasante de referencia está representada como una rasante “teórica” de línea central mientras no coincide con el eje de rotación. En la Exhibición 3-40D, la rasante de refe-rencia corresponde al borde exterior de la calzada. Las secciones transversales en el fondo de cada diagrama de la Exhibición 3-40 indican la condición de la pendiente transversal de la calzada en los puntos con letras. Exhibición 3-40A: método más ampliamente usado porque se cambia la cota del borde de calzada con menos distorsión que con los otros métodos; la mitad del cambio de cota se hace en cada borde. Exhibición 3-40B: la rasante del borde inter-ior se determina como línea paralela a la ra-sante de referencia. La mitad del cambio en cota se hace elevando la rasante real con respecto a la rasante del borde interior, y la otra mitad elevando la rasante del borde ex-terior una igual cantidad con respecto a la rasante real de la línea central. Exhibición 3-40C: similar al B, excepto que el cambio de cota se realiza abajo de la rasante del borde exterior, en lugar de arriba de la rasante del borde interior. Exhibición 3-40D, la calzada con pendiente transversal recta rota alrededor de la rasante del borde exterior. A menudo se usa en ca-minos de dos-carriles y un-sentido donde el eje de rotación coincide con el borde de la calzada adyacente al cantero central. Los cuatro métodos de rotación para alcan-zar el peralte son casi los mismos. La sec-ción transversal A en un extremo de la tan-gente-extendida es una sección de pendiente transversal normal. En la sección transversal B, el otro extremo de la tangente-extendida y comienzo del desarrollo-del-peralte, el carril o carriles exteriores se hacen horizontales con la real rasante de la línea central, para las Exhibiciones 3-40A, B y C.



No hay ningún cambio en la pendiente trans-versal de D. En la sección transversal C, la calzada es un plano peraltado al valor de la pendiente transversal normal. Entre las secciones B y C para las Exhibiciones 3-40A, B y C, el carril exterior cambia desde una condición a nivel a una de peralte, con el valor normal de pen-diente transversal y con pendiente normal mantenida en los carriles interiores. En la Exhibición 3-40D, entre las secciones transversales B y C no hay ningún cambio. Entre las secciones C y E, la sección de pa-vimento rota hasta el valor total de peralte. El valor de la pendiente transversal en un punto intermedio (p.e., la sección transversal D) es proporcional a la distancia desde la sección transversal C.

Exhibición 3-40. Perfiles Diagramáticos que Mues-tran Métodos de Obtener el Peralte para una Curva a la Derecha En sentido general, el método de rotación alrededor de la línea central mostrado en la Exhibición 3-40A es usualmente la más aceptable. Por otra parte, el método mostra-do en la Exhibición 3-40B es preferible donde la rasante del borde inferior es un control principal en cuanto a drenaje. Con condicio-nes de rasante uniforme, su uso resulta en la mayor distorsión de la rasante del borde su-

perior. Donde deba ponerse énfasis en la apariencia, los métodos de las Exhibiciones 3-40C y D son ventajosos porque la rasante del borde superior-el borde más notable para los conductores-retiene la suavidad de la rasante de control. Considerando el número infinito de disposi-ciones posibles de rasante y en reconoci-miento de tales problemas específicos como drenaje, elusión de pendientes críticas, esté-tica, y ajuste del camino a la topografía ad-yacente, no puede hacerse ninguna reco-mendación general para la adopción de cualquier particular eje de rotación. Para ob-tener los resultados más placenteros y fun-cionales, cada sección de transición de pe-ralte debe considerarse individualmente. En la práctica, cualquier línea de referencia usa-da como eje de rotación puede ser el más adecuado para el problema en cuestión.

Exhibición 3-40 (cont.). Perfiles Diagramáticos que Muestran Métodos de Obtener el Peralte para una Curva a la Derecha



Diseño de Rasantes Suaves de Bordes de Calzada En los perfiles diagramáticos mostrados en la Exhibición 3-40, los perfiles rectos de control resultan en quiebres angulares en las sec-ciones transversales A, C y E. Por apariencia general y seguridad, esos quiebres deben redondearse en el diseño final mediante la inserción de curvas verticales. Aun cuando se use la pendiente relativa máxima para definir la longitud del desarrollo-del-peralte, la longitud de la curva vertical necesaria para conformarse al 0.65% de quiebre a la veloci-dad directriz de 50 km/h (ver Exhibición 3-30) y 0.38% de quiebre a la velocidad directriz de 120 km/h no necesitan ser grandes. Donde la calzada se rote alrededor de un borde, estos quiebres son doblados a 1.3% a 50 km/h y a 0.76 a 120 km/h. Obviamente, en estos ca-sos se necesitan longitudes mayores de cur-va vertical. No hay criterios específicos esta-blecidos para longitudes de curvas verticales en los quiebres. Sin embargo, para una guía aproximada de la longitud mínima, en me-tros, puede usarse 0.2 de la velocidad direc-triz, en km/h. Donde sea práctico, deben usarse longitudes mayores, como la condi-ción general del perfil puede determinar. Se dispone de varios métodos para desarro-llar suaves perfiles de borde en las secciones de transición del peralte. Un método define rasantes de borde sobre una base de línea-recta, como en la Exhibición 3-40, y luego desarrolla detalles del perfil sobre la base de insertar curvas verticales parabólicas en ca-da quiebre de borde. En tales casos, a me-nudo la longitud mínima de curva se hace igual a un tiempo de unos 0.7 s. Le = 0.2VD Este método es laborioso cuando las curvas verticales del borde se superponen con una curva vertical de la línea central. Sin embar-go, provee un control esencial para el pro-yectista, y da resultados uniformes.

Un segundo método usa un enfoque gráfico para definir la rasante de borde; esencial-mente mediante plantillas. Consiste en plo-tear la rasante de la línea de referencia en una escala vertical adecuada. Los puntos de control del peralte están en la forma de pun-tos de quiebre mostrados en la Exhibición 3-40. Luego, con una plantilla se dibuja una línea suavemente fluyente para aproximar a los controles de la línea-recta. La curvatura natural de la plantilla casi siempre satisface la necesidad de suavización. Una vez dibu-jados los perfiles, las cotas se leen a interva-los adecuados, según necesidades de los controles de construcción. Una ventaja importante del método gráfico con ayuda de plantillas son las infinitas op-ciones a disposición del proyectista. Pueden desarrollarse soluciones alternativas en mí-nimo tiempo. El resultado neto es un diseño adecuado a las condiciones particulares de control. La labor de ingeniería necesaria para este procedimiento es mínima. Por estas va-rias ventajas el método es preferido. Los caminos divididos justifican un mayor refinamiento en el diseño, y mayor atención a la apariencia que en caminos de dos-carriles porque usualmente aquellos sirven a mayo-res volúmenes de tránsito. Además, el costo de tales refinamientos es insignificante com-parado con el costo de construcción del ca-mino dividido. Consecuentemente, en los caminos divididos debe ponerse mayor énfa-sis en el desarrollo de perfiles de borde de calzada suavemente fluyentes. Eje de Rotación con Cantero Central En el diseño de caminos divididos, calles, y caminos-parque, la inclusión de un cantero central en la sección transversal influye en el diseño de la transición del peralte, por las varias posibles ubicaciones para el eje de rotación. La ubicación más adecuada del eje depende del ancho del cantero central, y de



su sección transversal. Las combinaciones comunes de estos factores y la correspon-dientemente adecuada ubicación del eje se describen en los tres casos siguientes. Para cada caso, la longitud de desarrollo-del-peralte se determina con la Ecuación 3-25. Caso I. Toda la calzada, incluyendo el cantero central, se peralte como una sección plana. Necesariamente, el caso debe limitarse can-teros angostos y valores moderados de pe-ralte, para evitar sustanciales diferencias de cotas de los bordes extremos de la calzada. Específicamente, sólo debe aplicarse a can-teros de 4 o menos metros de ancho. El pe-ralte puede obtenerse con un método similar al mostrado en la Exhibición 3-40.A, excepto para los dos bordes del cantero, los cuales sólo aparecerán como perfiles ligeramente movidos desde la línea central. La longitud de desarrollo-del-peralte debe basarse en el ancho total rotado, incluyendo el ancho de cantero. Sin embargo, dado que los canteros angostos tienen muy poco efecto en la longi-tud del desarrollo-del-peralte, los anchos de cantero hasta 3 m pueden ignorarse al de-terminar la longitud del desarrollo-del-peralte. Case II. El cantero se mantiene en un plano horizontal y las dos calzadas se rotan sepa-radamente alrededor de los bordes del can-tero. Puede aplicarse a cualquier ancho de cantero, pero es más adecuado para anchos entre 4 y 18 m. Al mantener a nivel los bor-des de cantero, la diferencia en cota entre los bordes extremos de bordes de calzadas puede limitarse a lo necesario para peraltar la calzada. Usualmente, los diseños de tran-sición del peralte giran las calzadas alrede-dor del borde-cantero del pavimento. El pe-ralte se obtiene con cualquiera de los méto-dos mostrados en las Exhibiciones 340B, C, y D, con la misma línea de rasante de referencia para cada calzada. Cuando se aplica a un cantero angosto de 3 metros o menos, el ancho se mantiene en un plano horizontal, las longitudes de desarrollo del peralte pueden ser las mismas que para un

den ser las mismas que para un camino sim-ple indiviso. Caso III. Las dos calzadas se tratan separa-damente para desarrollar el peralte con una resultante diferencia variable en las cotas de los bordes de mediana. Puede usarse con medianas anchas, de 18 o más metros. Las diferencias de cota de los bordes extremos de calzada se minimizan por la compensa-ción de pendiente a través del cantero. Con un cantero ancho, es posible diseñar sepa-radamente las rasantes y transiciones de peralte para las dos calzadas. Consecuen-temente, puede obtenerse el peralte median-te el método considerado adecuado; es de-cir, cualquiera de los métodos de la Exhibi-ción 3-40. Los caminos divididos justifican un mayor refinamiento de la apariencia que los de dos-carriles porque sirven a mayores volúmenes de tránsito, y porque el costo de tales refi-namientos es insignificante comparado con el costo de construcción. Consecuentemen-te, los valores para la longitud del desarrollo-del-peralte indicados arriba deben conside-rarse mínimos, y debe considerarse el uso de valores aun más largos. Igualmente, debe ponerse énfasis en el desarrollo de rasantes suavemente fluyentes de los perfiles de bor-des, del tipo obtenido con los métodos gráfi-cos de plantillas. Pendientes Mínimas de Transición En la sección de transición del peralte intere-san dos probables problemas de drenaje del pavimento. Uno es la posible falta de adecuada pendien-te longitudinal, el cual generalmente ocurre cuando el eje de rotación de la pendiente es igual pero de signo opuesto a la efectiva pendiente relativa. Esto resulta en el borde de pavimento con insignificante pendiente longitudinal, lo cual puede conducir a un po-bre drenaje superficial del pavimento, espe-



cialmente en secciones transversales con cordones. El otro problema probable se relaciona con el inadecuado drenaje lateral debido a insignifi-cante pendiente transversal durante la rota-ción del pavimento, el cual ocurre en la sec-ción de rotación donde la pendiente trans-versal del carril exterior varía desde una pendiente adversa al valor de la pendiente transversal normal, hasta una pendiente pe-raltada al valor normal de la pendiente trans-versal. Esta longitud de la sección de transi-ción incluye la sección de tangente extendida y una longitud igual longitud de la sección de desarrollo-del-peralte. En esta longitud, la pendiente transversal puede no ser suficiente como para drenar lateralmente en forma adecuada al pavimento. Pueden usarse dos técnicas para aliviar es-tos dos problemas potenciales. Una técnica es proveer una mínima pendiente de perfil en la sección de transición. La segunda es pro-veer una mínima pendiente de borde en la sección de transición. Ambas técnicas pue-den incorporarse en el diseño mediante el uso de los criterios de diseño siguientes: 1. Mantener una mínima pendiente de ra-

sante de 0.5% a través de la sección de transición.

2. Mantener una pendiente mínima de borde

de pavimento de 0.2% (0.5% para calles con cordones) a través de la sección de transición.

El segundo criterio de pendiente es equiva-lente a la serie siguiente de ecuaciones que relacionan la pendiente de la rasante y la efectiva pendiente máxima efectiva:

El valor 0.2 en la ecuación de control de pendiente (G) representa la mínima pendien-te de borde de pavimento para calzadas sin cordones (porcentaje). Si se aplica esta ec-uación a calles con cordones, el valor 0.2 debe reemplazarse con 0.5. Para ilustrar el uso combinado de dos crite-rios de pendiente, considera una calzada sin cordones con una pendiente máxima efectiva de 0.65% en la sección de transición. El pri-mer criterio excluiría las pendientes entre -050 y +0.50%. El segundo criterio excluiría las pendientes en el rango de -0.85 a -0.45% (por medio de los dos primeros componentes de la ecuación) y aquellos en el rango de 0.45 a 0.85% (por medio de los dos últimos componentes de la ecuación). Dado el tras-lapo entre los rangos para los Controles 1 y 2, la pendiente del perfil en la transición ten-dría que estar fuera del rango de -0.85 a +0.85%, para satisfacer ambos criterios y dar adecuado drenaje superficial.

(3-32)



Transiciones y Curvas Compuestas para Calzadas de Giro Los conductores que giran en las intersec-ciones a-nivel y en terminales de ramas de distribuidores siguen naturalmente trayecto-rias de viaje transicionales justo como lo hacen a altas velocidades en camino-abierto. Si no se proveen las vías para conducir en su manera natural, muchos conductores pueden desviarse desde la trayectoria previs-ta y desarrollar su propia transición, a veces a la extensión de invadir otros carriles o la banquina. La provisión de trayectorias de viaje naturales puede efectuarse mejor me-diante el uso de curvas de transición o espi-rales o entre dos arcos circulares de radios diferentes. También pueden desarrollarse diseños prácticos que sigan las trayectorias transicionales mediante curvas circulares compuestas. Las calzadas transicionadas tienen la ventaja de proveer medios prácticos para cambiar desde sección normal a peral-tada. Longitud de Espiral para Calzadas de Giro Las longitudes de espirales para usar en in-tersecciones se determinan en la misma for-ma que para caminos abiertos. En curvas de intersecciones, las longitudes de espirales pueden ser más cortas que las de curvas de camino-abierto, dado que los conductores aceptan un cambio más rápido en la direc-ción de viaje bajo condiciones de intersec-ción. En otras palabras, C (la tasa de cambio de la aceleración lateral en curvas de inter-sección) puede ser mayor en curvas de in-tersección que en curvas de caminos abier-tos, donde los valores de C varían desde 0.3 a 1.0 m/s3. Se supone que para curvas de interseccio-nes los valores varían desde 0.75 m/s3 para una velocidad de giro de 80 km/h, hasta 1.2 m/s3 para 30 km/h. Usando estos valores en la fórmula de Shortt (25), las longitudes de las espirales para curvas de intersección se desarrollan en la Exhibición 3-41.

Las longitudes mínimas de espirales mostra-das son para curvas de radio-mínimo gober-nadas por la velocidad directriz. Para radios superiores a los mínimos son adecuadas longitudes de espiral algo meno-res.

Exhibición 3-41. Longitudes Mínimas de Espiral para Curvas de Intersección Las espirales también pueden ser ventajosas entre dos arcos circulares de radios amplia-mente diferentes. En este caso, la longitud de espiral puede obtenerse de la Exhibición 3-41 usando un radio que es la diferencia en los radios de los dos arcos. Por ejemplo, dos curvas a ser co-nectadas por una espiral tienen radios de 250 y 80 m. Esta diferencia de 170 m está muy cerca al radio mínimo de 160 m de la Exhibición 3-41, para el cual la longitud mí-nima sugerida es de unos 60 m. En las intersecciones, las curvas compuestas para los cuales el radio de una curva es más del doble que el radio de la otra, debe ser una espiral o una curva circular de radio in-termedio inserto entre las dos. Si, en tales casos, la longitud calculada de espiral es menor que 30 m, se sugiera usar una longi-tud de por lo menos 30 m. Curvas Circulares Compuestas Las curvas circulares compuestas son venta-josas para efectuar formas deseables de cal-zadas de giro para intersecciones a-nivel y para ramas de distribuidores. Sin embargo, donde se unan arcos circulares de radios ampliamente diferentes, el alineamiento pa-rece abrupto o forzado, y las trayectorias de viaje de los vehículos necesitan considerable esfuerzo sobre el volante.



En las curvas compuestas para caminos abiertos, generalmente se acepta que la re-lación del radio mayor al menor no supere 1.5 : 1. En las curvas compuestas para inter-secciones, donde los conductores aceptan cambios más rápidos en dirección y veloci-dad, el radio mayor puede ser el doble que el menor, 2:1. Esta relación resulta en aproxi-madamente unos 10 km/h de reducción para las velocidades medias de marcha de las dos curvas. En las ramas con curvas compuestas de relación 2:1 la observación general indica operación y apariencia normalmente satisfactorias. De ser práctico, debe usarse una diferencia menor de radios. Una relación máxima de-seable es 1.75:1. Donde la relación sea ma-yor que 2:1, entre las dos curvas debe inser-tarse una adecuada longitud de transición (ovoide) o un arco de curva circular de radio intermedio. En el caso de curvas muy cerra-das diseñadas para acomodar las trayecto-rias de giro mínimas de los vehículos, no es práctico aplicar este control de relación. En este caso, las curvas compuestas deben desarrollarse para ajustarse estrechamente a la trayectoria del vehículo de diseño, para el cual pueden necesitarse relacionas más al-tas, como se muestra en el Capítulo 9. Las curvas compuestas no deben ser muy cortas, o su efectividad en permitir transicio-nes suaves de operación desde la recta o curva amplia a curva cerrada puede perder-se. En una serie de curvas de radios decre-cientes, cada curva debe ser bastante larga como para permitirle al conductor desacele-rar a una tasa razonable, la cual en las inter-secciones no ser mayor que 5 km/h/s, aun-que es deseable 3 km/h/s. Las mínimas lon-gitudes de curva que cumplen estos criterios basados en las velocidades de marcha de la Exhibición3-14, se muestran en la Exhibición 3-42. Se basan en una desaceleración de 5 km/h/s, y en una desaceleración mínima de-seable de 3 km/h/s.

Esta última tasa indica frenado muy suave, dado que generalmente la sola desacelera-ción en-cambio resulta en tasas globales en-tre 1.5 y 2.5 km/h/s.

Exhibición 3-42. Longitud de Arco Circular para una Curva de Intersección Compuesta Cuando es Seguida por una Curva de Un Radio Mitad, o pre-cedida por una Curva de Radio Doble Estas guías de diseño para curvas compues-tas se desarrollaron sobre la premisa de que el viaje es en el sentido de la curva más ce-rrada. Para la condición de aceleración, la relación 2;1 no es tan crítica y puede exce-derse.

Offtracking Fuera-de-Huella El offtracking es una característica de todos los vehículos, aunque mucho más pronun-ciada con los vehículos de diseño más gran-des, en los cuales las ruedas traseras no siguen precisamente la misma trayectoria que las ruedas delanteras frontales cuando el vehículo negocia una curva horizontal o gira. Cuando un vehículo atraviesa a baja velocidad una curva sin peralte, las ruedas traseras trazan una huella interior a las de las ruedas frontales. Cuando un vehículo atraviesa una curva peraltada, las ruedas traseras pueden trazar huellas interiores a las ruedas delanteras, más o menos con igual desplazamiento que el medido sobre la base anterior, debido al ángulo de desliza-miento supuesto de los neumáticos con res-pecto a la dirección de viaje, el cual resulta de la fricción lateral desarrollada entre el pa-



vimento y los neumáticos que ruedan. La posición relativa de las huellas de las ruedas depende de la velocidad y fricción desarro-llada para sostener la fuerza lateral no sos-tenida por el peralte o, cuando se viaja len-tamente, por la fricción desarrollada para contrarrestar el efecto del peralte no com-pensado por la fuerza lateral. A más altas velocidades, las ruedas traseras pueden aún trazar huella hacia el exterior de las ruedas frontales. Deducción de Valores de Diseño para Ensanchar Curvas Horizontales En cada caso, la cantidad de offtracking, y por lo tanto la cantidad de ensanchamiento necesario en las curvas horizontales, depen-de conjuntamente de la longitud y otras ca-racterísticas del vehículo de diseño, y del radio de curvatura negociado. La selección del vehículo de diseño se basa en el tamaño y frecuencia de los varios tipos de vehículos en el lugar en cuestión. La cantidad del en-sanchamiento necesario crece con el tamaño del vehículo de diseño (para vehículos de unidad simple o con el mismo número de remolques o semirremolques), y disminuye el incremento del radio de curvatura. Los ele-mentos anchos del vehículo de diseño usa-dos para determinar el adecuado ensancha-miento de la calzada en las curvas incluye el ancho de huella de los vehículos que pueden encontrarse o pasar por la curva, U; la sepa-ración lateral por vehículo, C; el ancho de la saliente frontal del vehículo que ocupa el ca-rril interior o carriles, FA; el ancho de la sa-liente trasera, FB; y el ancho de revancha por la dificultad de conducir en curvas, Z. El ancho de huella U de un vehículo que si-gue una curva o gira, también conocido co-mo el ancho de trayectoria barrida, es la su-ma del ancho de huella en recta u (2.44 ó 2.59 m, según el vehículo de diseño), y la cantidad de offtracking, el cual depende del radio de curva o giro, el número y ubicación de puntos de articulación, y las longitudes de

entre ejes de ruedas. El ancho de huella en curva U se calcula usando la ecuación:

Esta ecuación puede usarse para cualquier combinación de radio, y número y longitud de distancia-entre-ejes. El radio para curvas de camino-abierto es la trayectoria del punto medio del eje frontal; sin embargo, para la mayoría de los propósitos de diseño en ca-minos de dos-carriles, para simplificar los cálculos puede usarse el radio de la curva en la línea central del camino. Para calzadas de giro, el radio es la trayecto-ria de la rueda frontal exterior (31). Las dis-tancias-entre-ejes Li usadas en los cálculos incluyen las distancias entre cada eje y punto de articulación en el vehículo. Para un ca-mión de unidad-simple sólo se considera la distancia entre el eje frontal y las ruedas de conducción. Para un vehículo articulado, ca-da uno de los puntos de articulación se usa para determinar U. Por ejemplo, un camión combinación tractor/semirremolque tiene tres valores Li para determinar el offtracking: (1) distancia desde el eje frontal hasta el eje de conducción del tractor, (2) distancia desde el eje de conducción hasta el quinto pivote de rueda, y (3) distancia desde el pivote de rue-da hasta el eje trasero. En el proceso de su-ma, algunos términos pueden ser negativos, más que positivos, si el punto de articulación están en frente de, más que detrás, el eje de conducción (29), o si hay una saliente de eje

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trasero. La saliente de eje trasero es la dis-tancia entre el eje trasero y el gancho de un vehículo de remolque (30) en un camión de combinación multi-remolque. En la Exhibición 3-43 se muestran valores representativos del ancho de huella de vehículos de diseño, para ilustrar las diferencias en anchos relativos entre grupos de vehículos de diseño. La tolerancia de separación lateral C provee la separación entre la calzada y la trayectoria de rueda más próxima y la separación de carrocería entre vehículos que se adelantan o encuentran. La separación lateral por vehículo Wn se su-pone de 0.6, 0.75, y 0.9 para anchos de carril recto, iguales a 6.0, 6.6, y 7.2 m, respectiva-mente. 203-59=144

Exhibición 3-43. Ancho de Huella para Ensancha-miento de Calzada en Curvas El ancho del voladizo delantero FA es la dis-tancia radial entre el borde exterior de la tra-yectoria del neumático de la rueda frontal exterior y la trayectoria del borde frontal exte-rior de la carrocería del vehículo. Para curvas y calzadas de giro, FA depende del radio de curva, extensión de la saliente frontal del ve-hículo de diseño, y la distancia-entre-ejes de la unidad misma. En el caso de combinacio-nes tractor-remolque, sólo se usa la distan-cia-entre-ejes de la unidad tractora.

La Exhibición 3-44 ilustra valores de ancho de voladizo (saliente) para FA determinada según:

El ancho del voladizo trasero FB es la distan-cia radial entre el borde exterior de la trayec-toria del neumático de la rueda trasera inter-ior y el borde interior de la carrocería del ve-hículo. Para el vehículo de pasajeros P, el ancho de la carrocería es 0.3 m mayor que el ancho afuera-afuera de las ruedas traseras, haciendo FB = 0.15 m. En el camión de dise-ño, el ancho de carrocería es el mismo que el ancho afuera-afuera de las ruedas tras-eras, y FB = 0. La tolerancia de ancho extra Z es un ancho radial adicional de pavimento por la dificultad de maniobrar en una curva y la variación en la operación del conductor. Este ancho adi-cional es un valor empírico que varía con la velocidad del tránsito y el radio de curva. La tolerancia de ancho adicional se expresa según:

Esta expresión, usada primariamente para ensanchar la calzada en caminos abiertos, es también aplicable a curvas de intersec-ción.

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La Exhibición 3-45 ilustra los valores calcula-dos de Z para velocidades entre 20 y 100 km/h. Para el rango normal de radios de curva en las intersecciones, Z resulta un valor casi constante de 0.6 m, usando las relaciones velocidad-curvatura de la Exhibición 3-44 para radios en el rango de 15 a 150 m. Esta ancho agregado, como se muestra diagra-máticamente en las Exhibiciones 3-46 y 3-49, debe suponerse parejamente distribuido so-bre el ancho de calzada para tener en cuenta la imprecisión en el manejo de las trayecto-rias curvadas.

Exhibición 3-44. Saliente Frontal para Ensanchar la Calzada en Curvas

Exhibición 3-45. Disposición de Ancho Extra por Dificultad de Conducir en Calzada en Curvas

Ensanchamiento de Calzada en Curvas Horizontales

A veces, en las curvas horizontales la calza-da se ensancha para equiparar las condicio-nes operacionales de curvas y rectas. En los primeros caminos con angostos carriles y curvas cerradas, hubo considerable necesi-dad por ensanchar las curvas, aunque las velocidades eran generalmente bajas. En los modernos caminos y calles con carriles de 3.6 m y alineamiento de alto tipo, la necesi-dad de ensanchamiento disminuyó conside-rablemente, a pesar de las altas velocidades, pero algunas condiciones de velocidad, cur-vatura, y ancho permanecen adecuadas para ensanchar las calzadas. En ciertas curvas el ensanchamiento es ne-cesario por una de las razones siguientes: (1) el vehículo de diseño ocupa un ancho mayor debido a la huella de las ruedas tras-eras generalmente dentro de las ruedas fron-tales (offtracking) al negociar las curvas, o (2) los conductores experimentan dificultad en maniobrar sus vehículo en el centro del carril. El mayor ancho ocupado por el vehícu-lo al atravesar la curva comparado con el ancho de la calzada en recta puede calcular-se mediante la geometría para cualquier combinación de radio y distancia-entre-ejes. El efecto de la variación de la ubicación late-ral de las ruedas traseras con respecto a las delanteras y la dificultad resultante de ma-niobrar deben acomodarse mediante el en-sanchamiento de las curvas, pero el ensan-chamiento adecuado no puede determinarse tan positivamente como para el simple off-tracking. El ensanchamiento de la calzada en una cur-va horizontal es la diferencia entre el ancho necesario en la curva y el ancho usado en recta:



El ancho de calzada Wc necesario en una curva tiene varios componentes relacionados con operación en curvas, incluyendo: U, C, FA, y Z. La aplicación de estos componentes se ilus-tra en la Exhibición 3-46 y cada uno ya se dedujo en la sección “Deducción de Valores de Diseño para Ensanchar Curvas Horizonta-les”, p.58.

WB-15 Vehículo Diseño Exhibición 3-46. Componentes del Ensanchamien-to en Curvas de Camino-abierto, Dos-Carriles, Uno o Dos Sentidos

Para determinar el ancho Wc, es necesario seleccionar un vehículo de diseño adecuado; usualmente un camión porque so offtracking es mucho mayor que para vehículos de pa-sajeros. Para condiciones de camino-abierto de dos-carriles se considera representativo el vehí-culo de diseño WB-15. Sin embargo, pueden seleccionarse otros vehículos de diseño re-presentativos del tránsito verdadero en una vía particular. El ancho Wc se calcula mediante la ecuación:

En la Exhibición 3-47 se presentan los valo-res de ensanchamiento de calzada para el vehículo de diseño WB-15 en un camino de dos-carriles. Las diferencias en los anchos de huella de los camiones de diseño SU, WB-12, WB-19, WB-20, WB20D, WB-30T, y WB-33D son sustanciales para las curvas cerradas aso-ciadas con las intersecciones, pero para ca-minos abiertos en los cuales los radios son usualmente mayores que 200 m con veloci-dades de diseño arriba de 60 km/h, las dife-rencias son insignificantes; Exhibición 3-43. Donde prevalezcan curvas cerradas para velocidad directriz de unos 50 km/h y camio-nes grandes, los valores deducidos para el camión WB-15 deben ajustarse según la Ex-hibición 3-48. Los incrementos sugeridos de los valores tabulados para dos rangos de radio de curva-tura son generales y no necesariamente re-

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sultarán en una separación lateral C total o un ancho extra de tolerancia Z, como se muestra en la Exhibición 3-45 para los radios más cortos. Sin embargo, con velocidades y volúmenes más bajos y tal curvatura, pueden tolerarse valores ligeramente más pequeños. Valores de Diseño para Ensanchamiento de Calzada El ensanchamiento es costoso y en realidad muy poco se gana con un ensanchamiento pequeño. Se sugiere usar un ensanchamiento mínimo de 0.6 m y despreciar los valores menores de la Exhibición 3-47, los cuales son para el vehículo de diseño WB-15. Para otros vehículos de diseño debe aplicar-se un ajuste según la Exhibición 3-47. Los valores de la Exhibición 3-47 también son aplicables a calzadas de dos-carriles, un sentido; o sea, para cada calzada de un ca-mino o calle dividida. Los estudios muestran que en alineamiento recto se usan separaciones algo más peque-ñas entre los vehículos cuando se pasan en el mismo sentido, en comparación con los vehículos que es encuentran en sentidos opuestos. No hay evidencia de que esta separaciones más pequeñas se obtengan en alineamiento curvo en caminos de un sentido. Además, los conductores no están en posición como para juzgar separaciones, como cuando se cruzan con vehículos opuestos en un camino curvo de dos sentidos. Por esta razón, y porque generalmente todos los elementos geométrico de un camino divi-dido están bien mantenidos, el ensancha-miento en una calzada de dos-carriles de un-sentido de un camino dividido debe ser el mismo que en un camino de dos-carriles, y dos sentidos, según se anota en la Exhibi-ción 3-47.

Notas: Los valores mostrados son para el vehículo de diseño WB-15, y representan ensanchamiento en metros. Para otros vehículos de diseño, use los ajustes de la Exhibición 3-48. Los valores menores que 0.6 m pueden despreciarse. Para calzadas de 3-carriles, multiplique los valores de arriba por 1.5. Para calzadas de 4-carriles, multiplique los valores de arriba por 2. Exhibición 3-47. Valores Calculados y de Diseño para Ensanchamiento de Calzada en Curvas de Caminos Abiertos, Dos-Carriles, Uno o Dos-Sentidos)



Notas:

Los ajustes de aplican agregando o sustrayendo los valo-res de la Exhibición 3-47. Los ajustes dependen sólo del radio y vehículo de diseño; son independientes del ancho del camino y de la veloci-dad directriz. Para calzadas de 3-carriles, multiplique los valores de arriba por 1.5. Para calzadas de 4-carriles, multiplique los valores de arriba por 2.0.

Exhibición 3-48. Ajustes por Valores de Ensan-chamiento de Calzada en Curvas de Camino-abierto, Dos-Carriles, Uno o Dos Sentidos En calles o caminos o indivisos de cuatro-carriles el ensanchamiento de la calzada de-be ser doble que los valores de diseño indi-cados en la Exhibición 3-47. Esto significa que algunos valores debajo de 0.6 en la Ex-hibición 3-47, que se despreciaron para ca-minos de dos-carriles, pueden ahora usarse porque, cuando se doblan para caminos indi-visos de cuatro-carriles, serán mayores que el mínimo. Los valores de arriba son aplicables a curvas de caminos abiertos. Para condiciones de intersección, generalmente con radios más pequeños en las calzadas de giro, los crite-rios para diseñar anchos son algo diferentes. Estos criterios de presentan en la sección

“Anchos para Calzadas de Giro en las Inter-secciones” de este capítulo, y los valores de diseño se dan en la Exhibición 3-49.

Exhibición 3-49. Deducción de Anchos de Calzada de Giro, de Curvas en Intersecciones Aplicación de Ensanchamiento en Curvas El ensanchamiento debe hacer una transi-ción gradual en las aproximaciones a la cur-va, para asegurar un alineamiento razona-blemente suave del borde de calzada, y para ajustar las trayectorias de los vehículos que entran o dejan la curva. Los principales pun-tos de interés en el diseño del ensancha-miento de la curva aplicables a ambos ex-tremos de las curvas viales son: • En las curvas simples, sin espirales, el

ensanchamiento sólo debe aplicarse so-bre el borde interior de la calzada. En las curvas con espirales, el ensanchamiento puede aplicarse sobre el borde interior o dividirse igualmente hacia ambos lados de la línea central, mediante lo cual la ex-tensión de la tangente del borde exterior evita una ligera curva reversa en el borde exterior. En cualquier caso, la línea cen-



tral final marcada y, deseablemente, cual-quier junta central longitudinal, deben ubi-carse en la mitad entre los bordes de cal-zada.

• El ensanchamiento debe seguir una tran-sición gradual sobre una longitud suficien-te como para que toda la calzada sea to-talmente útil. Aunque para la operación de tránsito es deseable una larga transi-ción, esto puede resultar en astillas an-gostas astillas de pavimento difíciles y ca-ras de construir. Preferiblemente, el en-sanchamiento debe variar sobre la longi-tud de desarrollo-del-peralte, pero a ve-ces se usan longitudes más cortas. Nor-malmente, los cambios de anchos deben realizarse en distancias de 30 a 60 m.

• Desde los puntos de vista de utilidad y apariencia, el borde de calzada a través de la transición de pavimento debe ser una suave y graciosa curva. Debe evitar-se un borde de transición recto. En cami-nos secundarios, o en casos donde no se disponga de planos de detalle, general-mente es satisfactoria y mejor que una transición recta, una curva de transición estaqueada a ojo. En cualquier caso, los extremos de la transición deben evitar una rotura angular en el borde de pavi-mento.

• En el alineamiento vial sin espirales, re-sulta un alineamiento suave y ajustado al realizar el ensanchamiento con la mitad a dos-tercios de la longitud de transición a lo largo de la recta y el balance a lo largo de la curva. Esto es coherente con un método común para obtener el peralte. El borde interior de la calzada puede dise-ñarse como una espiral modificada, con puntos de control determinados mediante la relación ancho/longitud de una cuña triangular, mediante valores calculados basados en una curva parabólica cuadrá-tica o cúbica, o por medio de un radio más grande, compuesta. De otra forma, puede alinearse a ojo en el campo. En alineamientos viales con curvas espirales, usualmente el incremento de ancho se

distribuye a lo largo de la longitud de la espiral.

• Las superficies de ensanchamiento pue-den detallarse completamente en los pla-nos de construcción. Alternativamente, los controles generales pueden citarse en planos de construcción o tipo con detalles finales dejados al ingeniero de campo.

Anchos para Calzadas de Giro

en las Intersecciones En las intersecciones, los anchos de las cal-zadas de giro están gobernados por los tipos de vehículos a acomodar, el radio de curva-tura, y la velocidad esperada. Las calzadas de giro pueden diseñarse para uno o dos sentidos de operación, según el esquema geométrico de la intersección. La selección de un vehículo de diseño ade-cuado debe basarse en el tamaño y frecuen-cia de los tipos de vehículos que usan o se espera usen la vía. El radio de curvatura en combinación con el ancho de huella del vehículo de diseño de-termina el ancho de una calzada de giro. Los elementos del ancho de una calzada de giro, mostrados diagramáticamente en la Ex-hibición 3-49, se explican en la sección sobre “Deducción de Valores de Diseño para En-sanchar Curvas Horizontales”. Ellos ignoran los efectos de peralte insufi-ciente y de superficies con baja resistencia de fricción que tiende a causar que las rue-das traseras de los vehículos viajen a otras que baja velocidad para girar hacia afuera, desarrollando los adecuados ángulos de des-lizamientos. Para propósitos operacionales, las calzadas de giro se clasifican como operación de un-carril, con o sin oportunidad para adelanta-miento de vehículo descompuesto, y opera-ción de dos-carriles, de uno o de dos senti-dos. Comúnmente, en el diseño se conside-ran tres casos:



Caso I. Para movimientos de giro secundarios y moderados volúmenes de giro y donde el camino de conexión sea relativamente corto, usualmente es adecuado un carril, y opera-ción de un sentido sin provisión para adelan-tamiento de vehículo descompuesto. Bajo estas condiciones, la posibilidad de la falla de un vehículo es remota, pero preferi-blemente debe tener un cordón inclinado o al ras con la banquina. Caso II. Para baja velocidad con provisión de separación suficiente como para que otros vehículos puedan pasar un vehículo des-compuesto, se usa un-carril y operación de un sentido. Estos anchos se aplican a todos los movimientos de volúmenes de tránsito moderados a pesados de modo que no su-peren la capacidad de un conexión de carril simple. En el caso de un atascamiento, pue-de mantenerse el flujo de tránsito a una velo-cidad algo reducida. Muchas ramas y co-nexiones en las intersecciones canalizadas están en esta categoría. Sin embargo, los anchos necesarios para los vehículos más largos son muy grandes, como se muestra en la Exhibición 3-50. Para estos vehículos grandes, incluyendo los vehículos de diseño WB-19, WB-20, WB-30T, y WB-33D, pueden tener que usarse los vehículos de diseño del Caso I como los valores mínimos, donde ellos estén presentes en números suficientes como para ser considerados adecuados ve-hículos de diseño. Caso III. Donde la operación sea de dos o un-sentido, pero se necesiten dos-carriles para manejar el volumen de tránsito.

Exhibición 3-50. Anchos Deducidos de Pavimento de Calzadas de Giro, para Diferentes Vehículos de Diseño Valores de Diseño Para calzadas de giro separadas en las in-tersecciones, el ancho total, W, se deduce mediante la suma de los anchos adecuados de los elementos. Para cada caso, en la Ex-hibición 3-40 se muestran las fórmulas sepa-radas por ancho y valores para separación lateral C, y la tolerancia por dificultad de conducir en curvas Z. Los valores para an-cho de huella U se obtienen de la Exhibición 3-43, y los valores para saliente frontal FA de la Exhibición 3-44. Los valores de U y FA se leen de la Exhibición para radios de giro RT, el cual es bastante aproximado a la suma del ancho de huella y las separaciones adecua-das para el radio del borde interior de la cal-zada de giro.



Al determinar el ancho para el Caso I se considera adecuada una separación lateral C de 1.2 m. La tolerancia por dificultad de con-ducción en curvas, Z, es constante y aproxi-madamente igual a 0.6 m para todos los ra-dios de 150 m o menos, y no es necesario considerar la saliente frontal FA, por no haber adelantamiento de otro vehículo. Para el Caso II, el ancho comprende U y C para el vehículo detenido, y U y C para el vehículo que pasa. A esto se agrega ancho extra para la saliente frontal FA de un vehícu-lo y la saliente trasera FB (si alguna) del otro vehículo. El ancho de la saliente trasera para un vehículo de pasajeros se considera de 0.15 m. El FB para camiones es 0. Se supone una separación total de la mitad del valor de C en los otros dos casos: 0.6 m para el vehí-culo detenido y 0.6 m para el vehículo que pasa. Dado que el vehículo que pasa un ve-hículo descompuesto lo hace a baja veloci-dad, se omite el ancho extra de tolerancia Z. Todos los elementos de ancho se aplican al Caso III. Para determinar el ancho total, a los valores de U y FA obtenidos de las Exhibicio-nes 3-43 y 3-44 se agregan la separación lateral C de 1.2 m, FB de 0.15 para vehículos de pasajeros, y Z de 0.6 m. En la Exhibición 3-50 se dan los anchos de-ducidos según varios radios para cada vehí-culo de diseño. Para uso de diseño general, los anchos recomendados en la 3-50 raras veces se aplican directamente, porque usualmente las calzadas de giro acomodan más de un tipo de vehículo. Aun en los cami-nos-parque diseñados primariamente para vehículos P circulan ómnibus y camiones de mantenimiento. En el otro extremo, pocos, si alguno, caminos públicos se diseñan para acomodar totalmente el WB-15 o vehículos de diseño mayores. Los anchos necesarios para alguna combinación separada de vehí-culos de diseño se vuelve la guía de diseño práctica para calzadas de intersección. Tales anchos de diseño se dan en la Exhibición 3-

51 para tres condiciones lógicas de tránsito mixto, definidas abajo. Sin embargo, donde los vehículos de diseño más grandes tales como el WB-19 o WB-33D usen una calzada de giro o rama, la vía debe acomodar sus trayectorias para por lo menos la condición Caso I. Por lo tanto, deben chequearse los anchos del Caso I para el vehículo de diseño adecuado y radio mostrado en la Exhibición 3-50, para determinar si exceden los anchos mostrados en la Exhibición 3-51. Si lo hacen, deben considerarse los anchos del Caso I mostrados en la Exhibición 3-50, como mí-nimos para calzada de giro o rama. Las condiciones de tránsito para definir los anchos de las calzadas de giro se describen en amplios términos porque no se dispone de los datos concernientes al volumen de tránsito, o al porcentaje del volumen total para cada tipo de vehículo, como para definir con precisión estas condiciones en relación con el ancho.

Nota:

A = predominantemente vehículos P, pero consideración de algunos camiones SU. B = suficientes vehículos SU como para gobernar el dise-ño, pero alguna consideración para camiones de combi-naciones semirremolques. C = suficiente ómnibus y camones combinación para go-bernar el diseño. Exhibición 3-51. Anchos de Diseño de Pa-vimentos para Calzadas de Giro



Condición de Tránsito A. Predominantemente comprende los vehículos P, pero también se consideran algo los camiones SU; los valores de la Exhibición 3-51 son algo mayores que para vehículos P de la Exhibición 3-50. Condición de Tránsito B. Incluye suficientes camiones SU como para gobernar el diseño, pero también se consideran algo las combi-naciones tractor-semirremolques; los valores en la Exhibición 3-51 para los Casos I y III son los de los vehículos SU en la Exhibición 3-50. Para el Caso II, los valores se reducen según se explica más adelante. Condición de Tránsito C. Esta condición de tránsito incluye suficientes combinaciones tractor-semirremolques, WB-12 o WB-15 como para gobernar el diseño; los valores de la Exhibición 3-51 para los Casos I y III son los del camión WB-12 en la Exhibición 3-50. Los valores se reducen para el Caso II. En general, puede suponerse que la Condi-ción de Tránsito A tiene un volumen pequeño de camiones o sólo un camión grande oca-sional; la Condición de Tránsito B, un mode-rado volumen de camiones (p.e., en el rango de 5 a 10% del total de tránsito); y la Condi-ción de Tránsito C, más y mayores camio-nes. En la Exhibición 3-51, los vehículos más pe-queños en combinación se suponen deduci-dos de los anchos del Caso II y no del Caso III, porque es muy infrecuente pasar vehícu-los descompuestos. Además, no es necesa-rio suponer offtracking completo para el ve-hículo descompuesto y para el que pasa. A menudo, los vehículos descompuestos pue-den correrse al lado del borde de la calzada, proveyendo así separación adicional para el vehículo que pasa. Los vehículos de diseño o combinaciones de diferentes vehículos de diseño usadas para determinar los valores dados en la Exhibición

3-51 para las tres condiciones de tránsito, suponiendo separación completa para los vehículos de diseño indicados, son:

La combinación de letras, tal como P-SU pa-ra el Caso II, significa que el ancho de diseño en este ejemplo permite al vehículo de dise-ño P pasar un camión de diseño SU des-compuesto, o viceversa. Al suponer separa-ción completa, la tolerancia se hizo para los valores de C ya tratados. Al negociar las calzadas diseñadas para ve-hículos más pequeños, los vehículos más grandes tendrán menos separación y necesi-tarán usar velocidades más bajas y deman-darán más precaución y habilidad de los conductores, pero hay un límite para el ta-maño de los vehículos que puedan operar en estas calzadas más angostas. Los vehículos más grandes que pueden operarse en calza-das de giro de los anchos mostrados en la Exhibición 3-51, pero con separación parcial que varía desde alrededor de la mitad de los valores de C, como se trató para las curvas más cerradas, hasta casi valores completos para las curvas más abiertas, son:

Los anchos de la Exhibición 3-51 están suje-tos a alguna modificación con respecto al tratamiento en el borde, como se muestra en el fondo de la tabla. Un ocasional vehículo grande puede pasar a otro en una calzada diseñada para vehículos pequeños si hay espacio y estabilidad fuera de la calzada y no



hay barrera para impedir su uso ocasional. En tales casos, el ancho puede ser un poco más angosto que la dimensión tabulada. Los cordones verticales a lo largo del borde de un carril dan a los conductores un sentido de restricción, y un ocasional vehículo grande no tiene espacio adicional en donde manio-brar; por esta razón, tales calzadas deben ser un poco más anchas que los valores mostrados en la Exhibición 3-51. Cuando haya una banquina estabilizada, los anchos para los Casos II y III -y bajo ciertas condiciones para el Caso I- en calzadas rec-tas pueden reducirse. Los valores del Caso II pueden reducirse mediante el ancho adicio-nal de banquina estabilizada, pero no debajo de los anchos para el Caso I. Similarmente, los valores del Caso III pueden reducirse en 0.6 m. Los valores del Caso I para los vehí-culos de diseño individuales son mínimos recomendados, y no deben reducirse más, aun con una banquina útil, excepto en rectas. Cuando se usen cordones verticales de am-bos lados, los anchos tabulados deben au-mentarse 0.6 m para los Casos I y III, o por 0.3 m para el Caso II, debido a que los vehí-culos descompuestos se pasan a baja velo-cidad. Donde tal cordón sólo esté en un lado de la calzada, el ancho agregado puede ser sólo de 0.3 m para los Casos I y III, y no es necesario agregar ningún ancho para el Ca-so II. El uso de la Exhibición 3-51 en el diseño se ilustra mediante el ejemplo siguiente. Supon-ga que el trazado geométrico y el volumen de tránsito para un movimiento de giro espe-cífico son tales que se requiere operación de un-carril y un sentido, con provisión para un vehículo descompuesto (Caso I), y que el volumen de tránsito incluye 10 a 12% de ca-miones con una ocasional combinación semi-rremolque grande para lo cual es aplicable la Condición de Tránsito C. Luego, con un radio de 50 m para el borde interior de calzada, el ancho tabulado en la Exhibición 3-55 es 7.0 m. Con una banquina estabilizada de 1.2 m,

el ancho de la calzada de giro puede reducir-se a 5.8 m (ver parte inferior de la Exhibición 3-51). Con un cordón vertical en cada lado, el ancho de la calzada de giro debe ser no menor que 7.3 m. Anchos Calzada Exterior El ancho de una calzada de giro incluye las banquinas o separación lateral equivalente fuera de la calzada. En todo el rango de in-tersecciones, el ancho adecuado de banqui-na varía desde ninguno o mínimo en calles urbanas con cordones, hasta el ancho de una sección transversal en camino-abierto. En los párrafos siguientes de tratan los casos más generales. En una intersección canalizada, usualmente las banquinas para calzadas de giro son in-necesarias. Los carriles pueden estar defini-dos por cordones, marcas de pavimento o isletas. Las isletas pueden tener cordones y los controles dimensionales generales para isletas proveen las separaciones adecuadas fuera de los borde de la calzada de giro. En la mayoría de los casos, las calzadas de giro son relativamente cortas, y no se necesitan secciones de banquina para la detención temporaria de vehículos. Las dimensiones de las isletas se tratan en el Capítulo 9. Donde haya una calzada separada para gi-ros a la derecha, su borde izquierdo define un lado de la isleta triangular. Si la isleta es pequeña o especialmente importante en diri-gir movimientos, puede definirse mediante cordones o marcas de pavimento. Por otra parte, donde el radio de giro es grande, el lado de la isleta puede definirse mediante postes guía, delineadores, o simplemente mediante marcas de pavimento y el borde de pavimento de la calzada de giro. En cual-quier caso, normalmente es innecesario des-arrollar una banquina izquierda. Sin embar-go, si se usan cordones debe haber un re-tranqueo, o una sección a nivel de ancho



suficiente a la izquierda para evitar la ubica-ción lateral de los vehículos. En zonas rurales, usualmente se provee una banquina del lado derecho de la calzada de giro-derecha. En la sección transversal y tratamiento gene-ral, la banquina derecha debe ser esencial-mente la misma que la banquina en la sec-ción de camino-abierto adyacente, posible-mente algo reducida en ancho debido a las condiciones en las intersecciones. Dado que los vehículos que giran tienden a invadir la banquina, debe considerarse pro-veer banquinas a la derecha de buena resis-tencia y duración para acomodar las cargas de ruedas asociadas. Aunque un cordón a la derecha podría ser ventajoso en reducir las operaciones de mantenimiento que resultan de los vehículos que escarban el interior de la curva y causan depresiones o deshilacha-duras, debe desalentarse la introducción de cordones adyacentes a caminos de alta ve-locidad. Para condiciones urbanas de baja-velocidad, los cordones del lado derecho de una calzada de giro es una práctica normal. Los cordones se tratan con mayor detalle en el Capítulo 4. En trazados canalizados en escala grande y en distribuidores, puede haber calzadas de giro de suficiente curvatura y longitud como para estar bien alejadas de otras calzadas. Tales calzadas de giro deben tener banquina a ambos lados. Cuando se usen, los cordo-nes deben ubicarse en el borde exterior de la banquina y deben ser de frente inclinado. Algunas calzadas de giro, particularmente ramas, pasan sobre estructuras de drenaje, o pasan al lado de muros o cortes de roca en uno o ambos lados. Para tales lugares, direc-tamente se aplicarán las separaciones míni-mas a estructuras según lo establecido en las especificaciones de AASHTO para puen-tes (31).

Además, el diseño debe evaluarse para dis-tancia visual adecuada, dado que las curvas cerradas pueden necesitar separación lateral superior a la mínima. La Exhibición 3-52 es un resumen del rango de valores de diseño para las condiciones generales de las calzadas de giro descritas. En calzadas sin cordones, o con cordones de cara frontal inclinada, la banquina adyacente debe ser del mismo tipo y sección transver-sal que la del camino adyacente. Los anchos mostrados son para banquinas útiles. Donde se provean barreras laterales, el ancho indi-cado debe medirse hasta la cara de la barre-ra, y el ancho gradado debe ser por lo menos de 0.6 m. Para otras condiciones que bajo-volumen, es deseable que las banquinas de-rechas sean superficialmente tratadas, o es-tabilizadas en un ancho de 1.2 m o más.

Nota: Donde fuere necesario, todas las dimensiones deben incre-mentarse por distancia visual. Exhibición 3-52. Rango de Anchos Útiles de Ban-quina o Separaciones Laterales Equivalentes Fue-ra de las Calzadas de Giro, No sobre Estructura Distancia Visual en Curvas Horizontales

Otro elemento del alineamiento horizontal es la distancia visual a través del interior de las curvas. Donde haya obstrucciones visuales –muros, taludes de corte, edificios, y barreras longitudinales- en el interior de las curvas, o interior del carril de mediana en caminos di-vididos, un diseño puede necesitar ajuste en la sección transversal normal del camino en el alineamiento si la remoción de la obstruc-



ción es impracticable para proveer adecuada distancia visual. Debido a las muchas variables en el alinea-miento, en la sección transversal y en el nú-mero, tipo y ubicación de potenciales obs-trucciones, usualmente se necesita un estu-dio específico para cada curva individual. Con la distancia visual para la velocidad di-rectriz como control, el proyectista debe che-quear las condiciones reales en cada curva y hacer los ajustes necesarios para proveer adecuada distancia visual. Distancia Visual de Detención Para uso general en el diseño de una curva horizontal, la línea visual es una cuerda de la curva, y la distancia visual de detención se mide a lo largo de la línea central del carril interior alrededor de la curva. La Exhibición 3-53 es un gráfico de diseño que muestra las separaciones de la línea visual horizontal necesarias para áreas vi-suales despejadas que satisfacen los crite-rios de distancia visual presentados en la Exhibición 3-1 para curvas horizontales de varios radios. La Exhibición 3-53 incluye radios para todos los valores máximos de peralte hasta 12%. En la Exhibición 3-53, los valores de separa-ción de la línea visual horizontal se deduje-ron geométricamente para varias dimensio-nes, como se indica en el croquis diagramá-tico en la Exhibición 3-54 y en la Ecuación (3-38). La ecuación se aplica sólo a curvas circula-res más largas que la distancia visual para la pertinente velocidad directriz. Las relaciones entre R, HSO, y V en este gráfico pueden chequearse rápidamente. Por ejemplo, con una velocidad directriz de 80 km/h y una cur-va de 350 m de radio, para obtener distancia visual de detención se necesita un área vi-sual despejada con una separación de la línea visual horizontal de aproximadamente 6 m. Como otro ejemplo, para una obstrucción visual a una distancia HSO igual a 6 m desde

la línea central del carril interior en una curva de 175 m de radio, la distancia visual nece-saria está aproximadamente en el extremo superior del rango para una velocidad de aproximadamente 60 km/h.

Exhibición 3-53. Controles de Diseño para Distan-cia Visual de Detención en Curvas Horizontales

(3-38)



Exhibición 3-54. Diagrama Ilustrativo de Compo-nentes para Determinar Distancia Visual Horizon-tal Las restricciones visuales horizontales pue-den ocurrir donde haya un talud de corte so-bre el lado interior de la curva. Para la altura de ojo de 1.08 m y 0.6 m de objeto usada para distancia visual de deten-ción, puede usarse una altura de 0.84 m co-mo el punto medio de la línea visual donde el talud de corte usualmente obstruye la visión. Esto supone que hay poca o ninguna curva-tura vertical. Para un camino con una calzada de 6.6 m, banquinas de 1.2 m, y revancha de 1.2 m para una sección de cuneta, y taludes de corte 1 V: 2 H, la obstrucción visual es de unos 5.75 afuera de la línea central del carril interior. Esto es suficiente para adecuar la distancia visual a 50 km/h cuando las curvas tienen un radio de unos 90 m o más, y a 80 km/h cuando las curvas tienen un radio de unos 375 m o más. Las curvas más cerradas que estas podrían necesitar taludes más tendidos, escalonamiento, y otros ajustes. En el otro extremo, los caminos con dimensio-nes laterales normales de más de 16 m pro-veen adecuadas distancias visuales de de-tención para curvas horizontales en todo el rango de velocidades de diseño y curvas. En algunos casos, los muros de retención, barreras de hormigón en mediana, y otras características similares construidas sobre el lado interior de las curvas pueden ser obs-

trucciones y deben chequearse la distancia visual de detención. Por ejemplo, una obs-trucción de este tipo ubicada 1.2 m desde el borde interior de una calzada de 7.2 m tiene una separación de línea-visual horizontal de unos 3.0 m. A 80 km/h, esta provee suficien-te distancia visual cuando una curva tiene un radio de unos 700 m o más. Si la obstrucción se traslada un adicional de 0.3 m afuera desde la calzada que una separación de dis-tancia visual horizontal de 3.3 m, una curva con un radio de 625 m o más provee sufi-ciente distancia visual a la misma velocidad de 80 km/h. El mismo hallazgo podría ser aplicable a edificios existentes u obstruccio-nes visuales similares sobre el lado interno de las curvas. Donde no se disponga de distancia visual de detención suficiente debido a que una ba-randa o barrera constituye una obstrucción visual, deben considerarse diseños alternati-vos por razones de seguridad y económicas. Las alternativas son: (1) incrementar la sepa-ración hasta la obstrucción, (2) incrementar el radio, o (3) reducir la velocidad directriz. Sin embargo, la opción seleccionada no de-be incorporar anchos de banquina sobre el lado interior de la curva en exceso de 3.6 m debido a la preocupación de que los conduc-tores usen las banquinas más anchas como un carril de adelantamiento o viaje. Como puede verse en la Exhibición 3-54, el método presentado sólo es exacto cuando el vehículo y la obstrucción visual se ubican dentro de los límites de la curva horizontal simple. Cuando el vehículo o la obstrucción visual se sitúan más allá de los límites de la curva simple, los valores obtenidos sólo son aproximados. Lo mismo es cierto si el vehículo, la obstruc-ción lateral o ambos están dentro de los lími-tes de una espiral o una curva compuesta. En estos casos, el valor obtenido podría re-sultar un valores de separación de la línea

(3-38)



visual horizontal ligeramente mayores que los necesarios para satisfacer la deseada distancia visual de detención. En muchos casos, la separación adicional resultante no será significativa. Donde la Exhibición 3-53 no sea aplicable, el diseño debería che-quearse utilizando procedimientos gráficos o un método computacional (32). Distancia Visual de Adelantamiento La mínima distancia visual de adelantamien-to para un camino o calle de dos-carriles es unas cuatro veces tan grande como la dis-tancia visual de detención a la misma veloci-dad directriz. Para adecuarse a tales mayo-res distancias visuales, las áreas visuales libres de obstrucciones sobre el lado interior de las curvas deben tener anchos muy por arriba de los tratados. La Ecuación (3-38) se aplica directamente a la distancia visual de adelantamiento, pero es de valor práctico limitado excepto en curvas largas. Un gráfico de demostración que use esta ecuación po-dría ser de valor primariamente en alcanzar conclusiones negativas-que podría ser difícil para mantener distancia visual de adelanta-miento en curvas otras que las muy abiertas. La distancia visual de adelantamiento se mi-de entre una altura de ojo de 1.08 m y una altura de objeto de 1.08 m. La línea visual cerca del centro de la superfi-cie interior de una curva es alrededor de 0.24 m más alta que para la distancia visual de adelantamiento. En las secciones de corte, la dimensión lateral resultante para las seccio-nes transversales viales normales (contrata-ludes 1V:2H a 1V:6H) entre la línea central del carril interior y el punto medio de la línea visual es desde 0.5 a 1.5 m mayor que la para distancia visual de adelantamiento. Es obvio que para muchas secciones de corte, el diseño de la distancia visual de adelanta-miento debe, por razones prácticas, limitarse a rectas y curvas muy abiertas. Aun en terreno plano, la provisión de distan-cia visual de adelantamiento podría necesitar

una zona despejada en el interior de cada curva que podría, en algunos casos, exten-derse más allá de la línea normal de dere-cho-de-vía. En general, el proyectista debe usar métodos gráficos para chequear la distancia visual en curvas horizontales. Este método se presen-ta en la Exhibición 3-8 y se describe en la discusión que la acompaña.

Controles Generales para Alineamiento Horizontal

En adición a los elementos de diseño especí-ficos para el alineamiento horizontal tratado bajo los títulos previos, en la práctica se re-conocen una cantidad de controles genera-les. Estos controles no están sujetos a de-ducciones teóricas, pero son importantes para caminos eficientes y suavemente flu-yentes. La curvatura excesiva o las peores combinaciones de curvatura limitan la capa-cidad, causan pérdidas económicas debido al mayor tiempo de viaje y costos operativos, y deterioran la apariencia placentera. Para evitar tales pobres prácticas de diseño, los controles generales que siguen deben usar-se donde fuere práctico: • El alineamiento debe ser tan directo como

sea práctico, pero coherente con la topogra-fía; debe preservar las propiedades desarro-lladas y los valores comunitarios. General-mente, una línea fluyente que se conforme a las formas naturales es preferible a otro con largas rectas que acuchillan el terreno. Con alineamiento curvilíneo, las heridas de cons-trucción pueden mantenerse mínimas, y pue-den preservarse los taludes y foresta natural. Tal diseño es deseable desde los puntos de vista de la construcción y mantenimiento. En general, el número de curvas cortas debe mantenerse en un mínimo. El alineamiento ondulante compuesto de curvas cortas debe evitarse porque usualmente conduce a una operación errática. Aunque las cualidades es-téticas del alineamiento curvo son importan-tes, las largas rectas son necesarias en ca-mino de dos-carriles como para disponer del



mayor porcentaje que sea práctico de longi-tud de camino, con suficiente distancia visual de adelantamiento.

• En un alineamiento desarrollado para una dada velocidad directriz, el radio mínimo de curvatura debe evitarse tanto como sea prác-tico. El proyectista debe intentar usar curvas amplias, dejando los radios mínimos para las condiciones más críticas. En general, el án-gulo central de cada curva debe ser tan pe-queño como la condición física lo permita, de modo que el camino sea tan directo como sea práctico. Estos ángulos centrales deben ser absorbidos por la curva práctica más lar-ga, pero en caminos de dos-carriles se aplica la excepción indicada en el párrafo preceden-te.

• Siempre debe buscarse un alineamiento coherente. Las rectas largas no deben terminar en curvas cerradas. Deben evitarse los cambios repentinos entre áreas de curvas abiertas y de cerradas. Donde se introduzca una fuerte curvatura y sea práctico, debe anticiparse una serie de curvas sucesivamente más fuertes.

• Las curvas de pequeños ángulos de desvia-ción deben ser suficientemente largas como para evitar la apariencia de un quiebre. Las curvas deben ser por lo menos de 150 m de largo para un ángulo central de 5º y la longi-tud mínima debiera aumentarse 30 m por ca-da 1º de disminución del ángulo central. La longitud mínima para curvas horizontales de caminos principales, Lcmín, debe ser alrededor de tres veces la velocidad directriz expresada en km/h, o Lcmín = 3V. Por razones estéticas, en vías de curvatura abierta y alta velocidad con control de acceso, la longitud mínima de-seable de la curvas debe ser alrededor del doble de la longitud mínima descrita arriba, o Lcdes = 6V.

• En largos y altos terraplenes debe evitarse la curvatura cerrada. En ausencia de taludes de corte, arbustos, y árboles que se extiendan arriba del nivel de la plataforma, es difícil pa-ra los conductores percibir la extensión de la curvatura y ajustar consecuentemente su operación.

• Debe ejercitarse la precaución al usar curvas circulares compuestas. Mientras el uso de las curvas compuestas permite flexibilidad en

ajustarse al terreno y otros controles terres-tres, la facilidad con que tales curvas pueden usarse puede tentar al proyectista para usar-las sin restricción. Preferiblemente su uso debe evitarse donde las curvas son cerradas. Las curvas compuestas con grandes diferen-cias de radio introducen el mismo problema que surge en aproximaciones desde recta hacia curvas circulares. Donde la topografía o restricciones de zona-de-camino aconsejen su uso, el radio del arco de la curva más am-plia, R1, no debe ser más que 50% más grande que el radio del arco más cerrado R2 (es decir, R1 no debe superar 1.5 R2). Una curva compuesta múltiple (o sea, varias cur-vas en secuencia) puede ser adecuada como una transición hacia curvas más cerradas. Puede haber una sección de transición espi-ral entre curvas abiertas y cerradas. En ca-minos de un-sentido, tales como ramas, la diferencia de radios de las curvas compuestas no es tan importante si la se-gunda curva es más amplia que la primera. Sin embargo, el uso de curvas compuestas en ramas, con una curva amplia entre dos curvas más cerradas, no es una buena práctica. • En el alineamiento deben evitarse reversio-nes abruptas. Tales cambios dificultan a los conductores mantenerse en su propio carril. También es difícil peraltar ambas curvas adecuadamente, y puede resultar una opera-ción errática. La distancia entre las curvas re-versas debe ser la suma de las longitudes de desarrollo del peralte, y las longitudes de tangente-extendida o, preferiblemente, una longitud equivalente con curvas espirales. Si no se dispone de distancia suficiente (es de-cir, mayor que 100 m) para permitir las longi-tudes de tangente-extendida o preferiblemen-te una longitud equivalente con espiral para volver a la sección de bombeo normal, puede haber una longitud larga donde la línea cen-tral y los bordes de la plataforma están en la misma cota, y puede esperarse un pobre drenaje transversal. En este caso las longitu-des de desarrollo del peralte deben aumen-tarse hasta unirlas, dando así una instantá-nea sección plana. Para calzadas con pen-dientes transversales rectas, hay menos difi-cultad en girar los bordes de la plataforma hasta una sección normal, y le guía de 100 m tratada arriba puede disminuirse.



• Debe evitarse la disposición de curvas tipo “espalda-quebrada” o “espalda-chata” (con una corta recta entre dos curvas del mismo sentido), excepto donde por inusuales condi-ciones topográficas o de zona-de-camino hagan impracticables otras opciones. Excep-to en caminos circunferenciales, la mayoría de los conductores no esperan curvas suce-sivas del mismo sentido; la preponderancia de curvas sucesivas en sentido contrario puede desarrollar una expectativa subcons-ciente como para que le resulten inesperadas curvas sucesivas del mismo sentido. Los ali-neamientos “espalda-quebrada” tampoco son de apariencia agradable. El uso de transicio-

nes espirales o curvas compuestas, con al-gún grado de peralte continuo es preferible en tales situaciones. Usualmente, el término “espalda-quebrada” no se aplica cuando la recta que conecta es de longitud considera-ble. Aun en este caso, el alineamiento puede ser de apariencia desagradable cuando am-bas curvas son claramente visibles desde cierta distancia adelante.

• Pare evitar la apariencia de distorsión incohe-rente, los alineamientos horizontal y vertical deben coordinarse cuidadosamente. Ver “Combinación de Alineamientos Horizontal y Vertical” en este capítulo."



ALINEAMIENTO VERTICAL

Terreno La topografía de la tierra atravesada influye en el alineamiento de caminos y calles. Afecta el alineamiento horizontal, y aun más pronunciado efecto sobre el vertical. Para caracterizar variaciones en la topogra-fía, generalmente los ingenieros la separan en tres clasificaciones según el terreno. En terreno plano, las distancias visuales via-les, en cuanto a gobernadas por las restric-ciones horizontales y verticales, generalmen-te son largas o pueden hacerse así sin difi-cultad constructiva o mayor costo. En terreno ondulado, persistentemente los taludes naturales suben y bajan la pendiente del camino o calle, y ocasionales taludes empinados restringen el normal alineamiento horizontal y vertical del camino. En terreno montañoso, los cambios longitu-dinales y transversales en la cota del terreno con respecto al camino son abruptos, y fre-cuentemente son necesarios banqueos y excavación lateral del cero para obtener un aceptable alineamiento horizontal y vertical. Las clasificaciones del terreno pertenecen al carácter general de un específico corredor. Las rutas en valles, pasos, o zonas monta-ñosas que tienen todas las características de caminos o calles que atraviesan terreno pla-no u ondulado deben clasificarse como pla-nas u onduladas. En general, el terreno ondulado genera pen-dientes más empinadas que las de terreno plano, provocándole a los camiones veloci-dades reducidas, por debajo de las de los vehículos de pasajeros; en terreno montaño-so tienen aun mayores efectos, causando que algunos camiones operen a velocidades de arrastramiento.

Pendientes Los caminos y calles deben diseñarse para alentar operación uniforme en todas partes. Las velocidades de diseño se usan como un medio hacia este fin mediante la correlación de varias características geométricas del camino o calle. Los criterios de diseño se determinaron para muchas características viales, pero pocas conclusiones se alcanza-ron sobre la apropiada relación de pendien-tes y velocidad directriz. Características de Operación de los Vehículos en Pendientes Vehículos de pasajeros. Las prácticas de los conductores de vehículos de pasajeros en pendientes varían grandemente, pero gene-ralmente se acepta que casi todos los vehí-culos pueden negociar fácilmente pendientes tan empinadas como de 4 a 5% sin una apreciable pérdida de velocidad, debajo de la normalmente mantenida en caminos planos, excepto para vehículos con altas relaciones peso/potencia, incluyendo algunos compac-tos y subcompactos. Los estudios muestran que, bajo condiciones no congestionadas, la operación en una su-bida del 3% tiene sólo un efecto ligero en las velocidades de los vehículos de pasajeros comparadas con las operaciones en terreno plano. En subidas más empinadas, las velo-cidades disminuyen progresivamente al au-mentar la pendiente. En las bajadas, gene-ralmente las velocidades de los vehículos de pasajeros son ligeramente mayores que en secciones planas, pero gobiernan las condi-ciones locales. Camiones. El efecto de las pendientes sobre las velocidades de los camiones es mucho más pronunciado que sobre las de los vehí-culos de pasajeros. La velocidad media de los camiones en secciones planas de camino



se aproxima a la velocidad media de los ve-hículos de pasajeros. Generalmente, los camiones aumentan la velocidad hasta alrededor de 5% en bajadas y disminuyen 7% o más en subidas, compa-rada con su operación en planicie. En las subidas, la velocidad máxima que un camión puede mantener depende primariamente de la longitud y empinamiento de la pendiente, y de la relación peso/potencia del camión, la cual es el peso bruto del vehículo dividido por la potencia neta del motor. Otros factores que pueden afectar la veloci-dad media del camión en una pendiente son la velocidad de entrada, la resistencia aero-dinámica, y la aptitud del camionero. Los últimos dos factores sólo causan varia-ciones menores en la velocidad media. Se realizaron extensos estudios del compor-tamiento de los camiones para determinar los efectos separados y combinados de pen-diente, esfuerzo tractor, y peso bruto del ve-hículo (33, 34, 35, 36, 37, 38, 39). El efecto del valor y longitud de la pendiente sobre la velocidad de un típico camión pesa-do se muestra en las Exhibiciones 3-55 y 3-56. Desde la Exhibición 3-55 puede determinar-se cuán lejos un camión, que comience su subida desde cualquier velocidad hasta 120 km/h, sube varias pendientes o combinacio-nes de pendientes antes de alcanzar una velocidad cierta o uniforme. Por ejemplo, con una velocidad de entrada de aproximadamente 110 km/h, el camión viaja alrededor de 950 m sobre una pendien-te de 6% antes de que su velocidad se re-duzca a 60 km/h. Si la velocidad de entrada es de 60 km/h, la velocidad al final de unos 300 m de subida es de alrededor 43 km/h. Esto se determina comenzando en la curva para un 6% de pen-diente para la cual la distancia es de 750 m, y siguiendo a lo largo de ella hasta el punto donde la distancia es de 300 m o más, o

1050 m, para la cual la velocidad es de alrededor 43 km/h. La Exhibición 3-56 muestra el comportamien-to en pendiente de un camión que se aproxima a la pendiente a o debajo de la ve-locidad de arrastramiento. El camión es ca-paz de acelerar hasta una velocidad de 40 km/h o más, sólo en pendientes de menos de 3.5%. Estos datos sirven de valiosa guía pa-ra el diseño al evaluar los efectos de los ca-miones sobre la operación de tránsito para un dado conjunto de condiciones de perfil. El tiempo de viaje (y, por lo tanto, velocidad) de los camiones en las pendientes se rela-ciona directamente con la relación pe-so/potencia. Típicamente, los camiones de similar relación peso/potencia tienen simila-res características de operación. Por eso, esta relación es de considerable ayuda en anticipar el comportamiento de los camiones. Normalmente, la relación pe-so/potencia se expresa en términos de peso bruto y potencia neta, en unidades de kg/kW; en tanto que la unidad métrica kg es una unidad de masa, más que de peso, se la usa comúnmente para representar el peso de un objeto. Se halló que los camiones con rela-ciones peso/potencia de unos 120 kg/kW tienen características de operación acepta-bles desde el punto de vista del usuario vial. Tal relación peso/potencia asegura una velo-cidad mínima de unos 60 km/h sobre una pendiente de 3%. Hay evidencia que la in-dustria automotriz podría encontrar una rela-ción peso/potencia de esa magnitud acepta-ble como un objetivo mínimo en el diseño de vehículos comerciales. También hay evidencia de que los operado-res de empresas de transporte están volunta-riamente reconociendo esta relación como el control mínimo de comportamiento en las cargas instaladas sobre camiones de diferen-te potencia, siendo el resultado total que la relación peso/potencia de los camiones en los caminos mejoró en los años recientes. Las relaciones desarrolladas desde la infor-mación obtenida junto con los estudios na-cionales sobre comportamientos de frenos



realizados entre 1949 y 1985 muestran, por ejemplo, que para un vehículo de 18000 kg de peso bruto, la relación media pe-so/potencia disminuyó desde unos 220 kg/kW en 1949, hasta unos 130 kg/kW en 1975; la relación peso/potencia continuó ca-yendo hasta unos 80 kg/kW en 1985. Esta disminuida relación peso/potencia significa mayor potencia y mejor aptitud de ascenso para camiones en pendientes. Hay una tendencia hacia camiones más grandes y pesados con tantas como tres uni-dades de remolque permitidos en ciertos caminos de algunos estados. Los estudios indican que al crecer el número de ejes, crece la relación peso/potencia. Tomando en cuenta todos los factores, pare-ce conservador usar una relación de pe-so/potencia de 120 kg/kW al determinar la longitud crítica de pendiente. Sin embargo, hay lugares donde una relación tan alta co-mo 120 kg/kW no es adecuada. Donde esto ocurra, los proyectistas son alentados a utili-zar una relación peso/potencia o un método alternativo que más estrechamente se ajusta a las condiciones. Vehiculos recreacionales. La consideración de los vehículos recreacionales en pendientes no es tan crítica como la de los camiones. Sin embargo, en ciertas rutas tales como las diseñadas como recreacionales, donde un bajo porcentaje de camiones no puede justi-ficar un carril de ascenso para camiones, tránsito suficiente de vehículo recreacional puede indicar la necesidad de un carril adi-cional. Esto puede evaluarse usando los grá-ficos de diseño de la Exhibición 3-57 de la misma forma que para camiones, descrita en la sección anterior. Los vehículos recreacio-nales incluyen casas rodantes, pickups de campo, y remolques de auxilio de numerosos tamaños. Debido a las características de los vehículos recreacionales varían tanto, es difícil establecer un vehículo de diseño único. Sin embargo, un estudio sobre la velocidad

de los vehículos en pendientes incluyó vehí-culos recreacionales (40). Como vehículo crítico se consideró uno que tira un remolque de viaje, y los gráficos de la Exhibición 3-57 para un vehículo recreacio-nal típico se basan en esa suposición. Pendientes de Control para el Diseño Pendientes máximas. Sobre la base de los da-tos de las Exhibiciones 3-55 a 3-58, y según los controles de pendiente en uso en gran número de Estados, pueden establecerse guías razonables para usar pendientes máximas en el diseño. Se consideran ade-cuadas pendientes máximas del orden de 5% para una velocidad directriz de 110 km/h. Generalmente, para una velocidad directriz de 50 km/h las pendientes máximas están en el rango de 7 a 12%, según el terreno. Si sólo se consideran los caminos más im-portantes, parece que las pendientes máxi-mas de 7 u 8% representan la práctica de diseño actual para una velocidad directriz de 50 km/h.

Exhibición 3-55. Curvas Velocidad-Distancia para un Camión Pesado Típico de 120 kg/kW para Des-aceleración en Subidas



Exhibición 3-55. Curvas Velocidad-Distancia para Aceleración de un Camión Pesado Típico de 120 kg/kW en Subidas y Bajadas Las pendientes de control para velocidades directrices desde 60 hasta 100 km/h caen entre los extremos de arriba. Los controles de pendiente máxima para ca-da clase funcional de camino y calle se pre-sentan en los Capítulos 5 a 8. La pendiente máxima de diseño debe usarse sólo infrecuentemente; en la mayoría de los casos, las pendientes deben ser menores que la máxima de diseño. En el otro extremo, para pendientes cortas menores que 150 m de longitud, y para bajadas de un sentido, la pendiente máxima puede ser alrededor de 1% más empinada que en otros lugares; pa-ra caminos rurales de bajo-volumen, la pen-diente máxima puede ser 2% más empinada. Pendientes mínimas. Típicamente, las pendien-tes mínimas se usan sin problema en cami-nos sin cordones donde la pendiente trans-versal es adecuada para drenar lateralmente la superficie del pavimento. Con caminos o calles con cordones, deben proveerse pendientes longitudinales para facilitar el drenaje superficial. Típicamente, una pendiente mínima de 0.5% es adecuada, pero pueden usarse pendientes de 0.3% donde haya pavimento de alto-tipo exacta-mente inclinado y sostenido por una firme subrasante.

En casos especiales pueden usarse pendien-tes aún más tendidas. Debe prestarse atención especial al diseño de las embocaduras de sumideros y su es-paciamiento para mantener el esparcimiento del agua sobre la calzada dentro de límites tolerables. Frecuentemente, los canales late-rales y de cantero central necesitan pendien-tes más empinadas que las de la rasante para un drenaje adecuado, según se trata en el Capítulo 4. Longitudes Críticas de Pendiente para Diseño En sí misma, la pendiente máxima no es un control de diseño completo. También es adecuado considerar la longitud de una pendiente particular en relación con la operación vehicular deseable. Se usa el término “longitud crítica de pen-diente” de una subida proyectada sobre la cual un camión cargado pueda operar sin una irrazonable reducción de velocidad. Para una pendiente dada, las longitudes me-nores que la crítica resultan en operación aceptable en el rango deseado de velocida-des. Si la libertad de operación deseada de-be mantenerse en pendientes más largas que la crítica, deben considerarse ajustes de diseño, tales como cambios de trazado para reducir las pendientes o adición de carriles extras. Los datos para las longitudes críticas de pen-diente deben usarse con otros factores pertinentes (tales como volumen de tránsito en relación con la capacidad) para determi-nar dónde se justifica agregar carriles. Para establecer valores de diseño para las longitudes críticas de pendiente para las cua-les el factor determinante es la capacidad de ascenso de los camiones, se necesitan datos o suposiciones respecto de: 1. Tamaño y potencia del representativo camión o combinación de camión a usar co-



mo vehículo de diseño, junto con sus datos de aptitud de ascenso:

Un camión cargado, potenciado para una relación peso/potencia de unos 120 kg/kW, representa el tamaño y ti-po de vehículo normalmente usado para controlar el diseño en caminos importantes. Se aplican los datos de las Exhibiciones 3-55 y 3-56.

Exhibición 3-57. Curvas Velocidad-Distancia para un Vehículo Recreacional Típico en las Subidas Seleccionadas (40)

Exhibición 3-58. Índice de Implicación en Choque de Camiones para los cuales las Velocidades de Marcha se Reducen debajo de la Velocidad Media de Marcha de Todo el Tránsito (41) 2. Velocidad en la entrada a longitud crí-tica de pendiente:

La velocidad media de marcha, rela-cionada con la velocidad directriz,

puede usarse como velocidad aproxi-mada de los vehículos que comienzan a subir una pendiente. Por supuesto, esta estimación está sujeta a ajustes según las condiciones de aproxima-ción. Donde los vehículos se aproxi-men en pendientes casi planas, la ve-locidad de marcha puede usarse di-rectamente. Para una bajada de aproximación debe aumentarse algo, y para una aproximación en subida debe disminuirse.

3. Velocidad mínima en la pendiente de-bajo de la cual la interferencia a los vehículos que siguen se considera irrazonable:

No se dispone de datos específicos sobre los cuales basar las velocidades tolerables mínimas de los camiones en subida. Es lógico suponer que tales velocidades mínimas deben estar en relación directa con la velocidad direc-triz. La velocidades mínimas de los camio-nes de unos 40 a 60 km/h para la ma-yoría de los caminos (sobre los cuales las velocidades directrices son de unos 60 a 100 km/h) probablemente no sean irrazonablemente molestas a los conductores que siguen, incapa-ces de adelantarse en caminos de dos-carriles, si el lapso durante el cual son incapaces de adelantarse no es demasiado largo. No es probable que el lapso sea enojoso en caminos de dos-carriles con volúmenes cerca de la capacidad. Probablemente, las velocidades míni-mas más bajas de los camiones pue-dan tolerarse en caminos multicarriles más que en caminos de dos-carriles debido a las mayores oportunidades y menor dificultad para el adelantamien-to. Los caminos deben diseñarse de mo-do que las velocidades de los camio-nes no se reduzcan demasiado como



para causar intolerables condiciones a los conductores que siguen.

Los estudios muestran que, independiente-mente de la velocidad media del camino, cuanto más un vehículo se desvía de la velo-cidad media, mayor es la probabilidad de verse envuelto en un choque. Un estudio tal (41) usó la distribución de ve-locidades de vehículos que viajan en los ca-minos de un estado y la relacionó con el ín-dice de implicación en choques, para obtener el índice de camiones de cuatro o más ejes que operan en pendiente planas. El índice de implicación en choques para reducciones de velocidad de los camiones de 10, 15, 25 y 30 km/h se desarrolló suponiendo una reducción en la velocidad media para todos los vehícu-los en una pendiente, fue el 30 por ciento de la reducción de velocidad del camión en la misma pendiente. Los resultados de este análisis se muestran en la Exhibición 3-58. Una base común para determinar la longitud crítica de la pendiente se basa en una reduc-ción en la velocidad de los camiones por de-bajo de la velocidad media del tránsito. El ideal sería que todo el tránsito operara a la velocidad media. Sin embargo, esto no es práctico. En el pa-sado, la práctica general fue usar una reduc-ción de velocidad de camión de 25 km/h de-bajo de la velocidad media de marcha de todo el tránsito, para identificar la longitud crítica de pendiente. Como se muestra en la Exhibición 3-58, el índice de implicación en choques crece signi-ficativamente cuando la reducción de veloci-dad del camión supera los 15 km/h, siendo el índice de compromiso 2.4 veces mayor para una reducción de 25 km/h que para una de 15 km/h. Sobre la base de estas relaciones, se recomienda usar el criterio de una reduc-ción de 15 km/h como guía general para de-terminar las longitudes críticas de las pendientes. Basada en datos de comportamiento de la Exhibición 3-55, la Exhibición 3-55 muestra gráficamente la longitud de cualquier pen-

diente dada que cause en la velocidad de un camión representativo (120 kg/kW) que entra en la pendiente a 110 km/h se reduzca se-gún varios valores por debajo de la velocidad media de todo el tránsito. La curva que muestra una reducción de ve-locidad de 15 km/h se usa como una guía general de diseño para determinar las longi-tudes críticas de pendiente. Información similar sobre la longitud crítica de pendiente para vehículos recreacionales puede encontrarse en la Exhibición 3-60, basada en los datos de comportamiento del vehículo recreacional presentados en la Ex-hibición 3-57. Donde la velocidad de entrada sea menor que 110 km/h, como puede ser el caso don-de la aproximación es una subida, la reduc-ción de velocidad mostrada en las Exhibicio-nes3-59 y 3-60 ocurrirán sobre longitudes más cortas de pendientes. Inversamente, donde la aproximación sea en bajada, la probable velocidad de aproximación es ma-yor que 110 km/h, y el camión o vehículo recreacional ascenderá una longitud mayor de pendiente que la mostrada en las Exhibi-ciones, antes de que la velocidad se reduzca a los valores mostrados. El método de usar la Exhibición 3-59 para determinar longitudes críticas se demuestra en los ejemplos siguientes. Suponga que un camino a diseñar para 100 km/h tiene una aproximación plana a una pendiente de 4 %. La curva de reducción de velocidad de 15 km/h de la Exhibición 3-59 muestra la longitud crítica de pendiente de 350 m. En cambio, si la velocidad de diseño era de 60 km/h, las velocidades inicial y mí-nima tolerables en la pendiente podrían ser diferentes, pero por la misma permisible re-ducción de velocidad la longitud crítica po-dría ser todavía de 350 m.



En otro caso, se desconoce la longitud crítica de una subida a la cual se llega después de una longitud de 500 m con subida del 2 %. La Exhibición 3-59 muestra que una pendien-te de subida de 2 % de 500 m resultaría en una reducción de velocidad de unos 9 km/h. Además, el gráfico muestra que la reducción de velocidad tolerable remanente de 6 km/h ocurriría en 100 m de una subida del 5 %. Donde antas de una subida haya una fuerte bajada, a menudo los camiones pesados incrementan la velocidad, a veces a un grado considerable para subir a un grado conside-rable a alta velocidad como sea práctico. Es-te factor puede reconocerse en el diseño mediante el aumento de la reducción de ve-locidad tolerable. Queda para al proyectista juzgar hasta qué extensión la velocidad de los camiones podría aumentar en el fondo de la pendiente de bajada, por arriba de lo ge-neralmente encontrado en aproximaciones planas. Parece que un incremento de velocidad de unos 10 km/h puede considerarse para baja-das moderadas, y un incremento de 15 km/h para pendientes más empinadas de longitu-des moderadas o más largas. Sobre esta base, la reducción de velocidad tolerable con pendientes de impulso podrían ser 25 a 30 km/h. Por ejemplo, donde haya una longitud moderada de 4 % en bajada antes de una subida de 6 %, puede suponer-se una reducción de velocidad tolerable de 25 km/h. Para este caso, la longitud crítica de la subida de 6 % es de unos 370 m. La longitud crítica de pendiente en la Exhibi-ción 3-59 se deduce como la longitud de pendiente recta. Donde una curva vertical sea parte de una longitud crítica de pendien-te, debe usarse una aproximada longitud de pendiente recta equivalente. Donde la condi-ción comprenda curvas verticales de los Ti-pos II y IV mostrados en la Exhibición 3-69, y la diferencia algebraica de pendientes no sea demasiado grande, la medición de la longitud

crítica de pendiente puede hacerse entre los puntos verticales de intersección (PVI). Don-de estén implicadas curvas verticales de los Tipos I y III de la Exhibición 3-69, y la dife-rencia algebraica de pendientes no sea de-masiado grande, la medición de la longitud crítica de pendiente puede hacerse entre los puntos verticales de intersección (PVI). Don-de estén implicadas curvas de los Tipos I y III de la Exhibición 3-69, alrededor de un-cuarto de la longitud de la curva vertical debe con-siderarse como parte de la pendiente en consideración. Las bajadas empinadas también pueden te-ner un efecto nocivo sobre la capacidad y seguridad de los caminos con altos volúme-nes de tránsito y numerosos camiones pesa-dos. Alguna bajadas son largas y fuertes como para que algunos vehículos pesados viajes a velocidad de arrastramiento para evitar pér-dida de control en la pendiente. Los vehícu-los de movimiento lento de este tipo pueden obstaculizar a otros vehículos. Por lo tanto, hay casos donde debe conside-rarse proveer un carril para bajada de ca-miones. En el HCM (14) se desarrollan pro-cedimientos para analizar esta situación. El criterio de diseño sugerido para determi-nar la longitud crítica de pendiente no es un control estricto, sino una guía. En algunos casos, el terreno u otros contro-les físicos pueden impedir acortar o aplanar pendiente para cumplir estos controles. Don-de no pueda evitarse una reducción de velo-cidad mayor que la guía de diseño sugerida, puede resultar un tipo de operación indesea-ble en caminos con muchos camiones, parti-cularmente en caminos de dos-carriles con volúmenes que se aproximan a la capacidad, y en algunos casos en caminos multicarriles. Donde se supere la longitud crítica de pen-diente, debe considerarse la provisión de carril para ascenso de vehículos lentos, par-ticularmente donde el volumen esté en o cer-



ca de la capacidad, y el volumen de camio-nes sea alto. Pueden usarse los datos de la Exhibición 3-59 junto con otras consideracio-nes pertinentes, particularmente datos de volumen en relación con la capacidad, y da-tos de volúmenes de camiones, para deter-minar dónde se justifican tales carriles adi-cionales.

Carriles de Ascenso

Carriles de Ascenso para Caminos de Dos-Carriles General. La libertad y seguridad de operación en los caminos de dos-carriles, además de la influencia de la extensión y frecuencia de las secciones de adelantamiento, son afectadas adversamente por la operación de tránsito de vehículos pesadamente cargaos en pendien-tes de longitud suficiente como para resultar en velocidades que podrían obstaculizar a los vehículos que siguen. En el pasado, la provisión de carriles de as-censo para mejorar operaciones en subida fue algo limitada debido a los costos adicio-nales de construcción. Sin embargo, por la creciente demora y número de serios cho-ques ocurridos en pendientes, tales carriles adicionales se incluyen ahora más común-mente en los planos de construcción original, y los carriles adicionales se consideran mejo-ramientos seguros en los caminos existen-tes. El potencial de choques creado por esta condición se ilustra en la Exhibición 3-58. Una sección de camino con un carril de as-censo no se considera un camino de tres-carriles, sino uno de dos carriles con un carril agregado para los vehículos de subida lenta, de modo que otros vehículos que usan el carril normal a la derecha de la línea central no se vean demorados. Estos vehículos más veloces se adelantan a los más lentos, pero sin ocupar el carril de tránsito opuesto, como en un camino convencional de dos-carriles.

Se prefiere un carril separado de ascenso exclusivamente para vehículos lentos, a la adición de un carril a que lleve tránsito mixto. Los diseños de caminos de dos-carriles con carriles de ascenso se ilustran en las Exhibi-ciones 3-61ª y 3-61B. Los carriles de ascen-so se diseñan para cada sentido indepen-dientemente del otro. Según las condiciones de alineamiento y perfil, pueden no trasla-parse, como en la Exhibición 3-61A, o pue-den traslaparse, como en la Exhibición 3-61B, donde hay una cresta con una larga pendiente a cada lado.

Exhibición 3-59. Longitudes Críticas de Pendien-tes para Diseño, Camión Pesado Típico Supuesto de 120 kg/kW, Velocidad de Entrada = 110 km/h

Exhibición 3-60. Longitudes Críticas de Pendien-tes Usando una Velocidad de Aproximación de 90 km/h para Vehículos Recreacionales Típicos (41)



Exhibición 3-61. Carriles de Ascenso en Caminos de Dos-Carriles Es deseable proveer un carril de ascenso, como un carril agregado para el sentido de subida de un camino de dos-carriles donde la pendiente, volumen de tránsito, y volumen de vehículos pesados se combinan para degra-dar las operaciones de tránsito con respecto a las de aproximación. Donde se proveen carriles de ascenso, hay un alto grado de uso por parte de los camioneros. En los caminos con bajos volúmenes, sólo un auto ocasional se demora, y los carriles de ascenso, aunque deseables, pueden no justificarse económicamente aun donde se exceda la longitud crítica de la pendiente. Para tales casos, deben considerarse los apartaderos para vehículos lentos para redu-cir la demora de los ocasionales vehículos de pasajeros. Los apartaderos se tratan en la sección “Métodos para incrementar Oportu-nidades de Adelantamiento en Caminos de Dos-Carriles”. Para justificar un carril de ascenso, deben satisfacerse los tres criterios siguientes, re-flejo de consideraciones económicas: 1. Flujo de tránsito de subida superior a 200

vehículos por hora. 2. Flujo de camiones de subida superior a

20 vehículos por hora.

3. Existe una de las condiciones siguientes: • Se espera una reducción de velo-

cidad de 15 km/h o mayor para un camión pesado típico.

• En la pendiente existe Nivel-de-servicio E o F.

• Al pasar desde el acceso a la pen-diente se experimenta una reduc-ción de dos o más niveles de ser-vicio.

Además, las consideraciones de seguridad pueden justificar la adición de un carril de ascenso sin importar la pendiente o los vo-lúmenes de tránsito. El flujo de subida se determina multiplicando el volumen horario de diseño previsto o exis-tente por el factor de distribución por-sentido para el sentido de subida, y dividiendo por el factor de hora pico (la hora pico y los facto-res de distribución por-sentido se trataron en el Capítulo 2). El número de camiones en subida se obtiene multiplicando el flujo de subida por el porcen-taje de camiones en el sentido de subida. Camiones. Sólo debe cumplirse una de las tres condiciones especificadas en el Criterio 3 de la sección anterior. La longitud crítica de pendiente para efectuar una reducción de la velocidad de camión de 15 km/h se halla usando la Exhibición 3-59. Esta longitud crítica se compara con la longi-tud de la pendiente particular a evaluar. Si la longitud crítica de pendiente es menor que la longitud de la pendiente estudiada, se satis-face el Criterio 3. Esta evaluación debe hacerse primero, porque donde la longitud crítica de pendiente sea excedida, no se ne-cesitarán más evaluaciones bajo el Criterio 3. La justificación de carriles de ascenso donde no se excede la longitud crítica de la pen-diente debe considerarse desde el punto de vista de la capacidad de tránsito. Los proce-dimientos usados son los del HCM (14) para



analizar pendiente específicas en caminos de dos-carriles. Las condiciones remanentes del Criterio 3 se evalúan con estos procedimientos del HCM. El efecto de los camiones sobre la capacidad es primariamente función de la diferencia entre la velocidad media de los camiones y la velocidad media de marcha de los vehículos de pasajeros en el camino. Las dimensiones físicas de los camiones pesados y sus más pobres características de aceleración tam-bién influyen en el espacio que necesitan en la corriente de tránsito. En pendientes individuales, el efecto de los camiones es más pronunciado que su efecto medio sobre una sección más larga de cami-no. Así, para un volumen dado de tránsito mixto y una sección transversal fija, se experimen-te un mayor grado de congestión en pendien-tes individuales que para operación media sobre secciones más largas que incluyan bajadas y subidas. La determinación del volumen de servicio de diseño sobre pendientes individuales debe usar factores de camión deducidos de la geometría de la pendiente y el nivel de servi-cio seleccionado por el organismo vial para usar como base para diseñar la carretera bajo consideración. Si no hay una reducción de velocidad de 15 km/h (o sea, si no se supera la longitud críti-ca de pendiente), el nivel de servicio en la pendiente debe examinarse para determinar si hay nivel-de-servicio E o F. Esto se hace calculando el flujo límite para el nivel-de-servicio D, y comparando este valor con el flujo verdadero en la pendiente. El flu-jo verdadero se determina dividiendo el vo-lumen horario de tránsito por el factor de hora pico. Si el flujo verdadero supera el flujo del nivel-de-servicio D, se satisface el Crite-rio 3. Según este segundo elemento del Criterio 3, cuando el flujo verdadero es menor que el

valor límite no se justifica un carril de ascen-so Si no se satisface ninguno de los otros ele-mentos del Criterio 3, el tema remanente a examinar es si hay una reducción de dos-niveles de servicio entre la aproximación y la subida. Para evaluar este criterio, deben de-terminarse los niveles de servicio para la pendiente y el segmento de aproximación. Dado que sólo es necesario considerar este criterio en un número muy limitado de casos, no se trata aquí en detalle. El HCM (14) da detalles adicionales y hojas de cálculo para realizar los cálculos necesa-rios para analizar los criterios precedentes. Este procedimiento también está disponible en software de computadora, reduciéndose así la necesidad de cálculos manuales. Debido a tantas variables intervinientes, es difícil describir como típico un conjunto dado de condiciones. Dondequiera se consideren carriles de as-censo, se recomienda un análisis detallado como el descrito. El lugar donde debe comenzar un carril agregado depende de las velocidades de aproximación de los camiones hacia la pen-diente, y de las restricciones visuales en la aproximación. Donde no haya restricciones de distancia visual u otras condiciones que limiten las ve-locidades en la aproximación, el carril agre-gado puede introducirse en la subida más allá de su comienzo dado que la velocidad de los camiones no se reducirá más allá del nivel tolerable para los conductores que si-guen hasta que hayan viajado alguna distan-cia arriba de la pendiente. Este punto óptimo por capacidad podría ocurrir para una reduc-ción en la velocidad del camión a 60 km/h, pero una disminución de 15 km/h en la velo-cidad del camión debajo de la velocidad de marcha media, como se trató anteriormente, es el método más práctico de reducción ob-



tenible desde el punto de vista del nivel de servicio y seguridad. Esta reducción de 15-km/h es la base acep-tada para determinar dónde comenzar los carriles de ascenso. La distancia desde el fondo de la pendiente hasta el punto donde las velocidades del camión caen 15 km/h abajo de la velocidad media de marcha pue-de determinarse desde las Exhibiciones 3-55 ó 3-59. Para camiones con relación pe-so/potencia distinta de 120 kg/kW podrían aplicarse curvas diferentes. Por ejemplo, su-poniendo una condición de aproximación en la cual viajan camiones con una relación 120 kg/kW en un flujo con una velocidad de mar-cha media de 110 km/h, la reducción resul-tante de 15 km/h ocurre a distancias aproxi-madamente 175 a 350 m para pendientes variables desde 7 hasta 4 %. Con una aproximación de bajada, estas distancias podrían ser más largas y, con una aproxima-ción de subida, serían más cortas. Las dis-tancias así determinadas pueden usarse pa-ra establecer el punto en el cual debe co-menzar un carril de ascenso. Donde las res-tricciones, aproximaciones en subida, u otras condiciones indican la probabilidad de bajas velocidades de los camiones que se aproxi-man, el carril agregado debe introducirse cerca del pie de la pendiente. El comienzo del carril agregado debe precederse con una sección abocinada con una relación desea-ble de abocinamiento de 21:1 de por lo me-nos 90 m de largo. El diseño ideal es extender un carril de as-censo hasta un punto más allá de la cresta, donde un camión típico podría alcanzar una velocidad dentro de15 km/h de la velocidad de otros vehículos con una velocidad desea-ble de por lo menos 60 km/h. En muchos casos esto puede no ser práctico debido a la larga distancia requerida para acelerar a la velocidad deseada. En tales situaciones, un punto práctico para terminar el carril agrega-do es donde los camiones pueden volver al carril normal sin gran interferencia con otro

tránsito - en particular, donde la distancia visual se vuelve suficiente como para permitir el adelantamiento cuando no hay tránsito opuesto o, preferiblemente, a por lo menos 60 m más allá de ese punto. Para permitir a los camiones volver suavemente al carril normal debe proveerse una adecuada longi-tud de abocinamiento. Por ejemplo, en un camino donde se disponga de adecuada dis-tancia visual de adelantamiento 30 m más allá de la cresta de la pendiente, el carril de ascenso podría extenderse 90 m más allá de la cresta (o sea, 30 m más 60 m), y una sec-ción adicional de abocinamiento con una re-lación deseable de 50:1 que debe ser por lo menos de 180 m de longitud. Deseablemente, un carril de ascenso debería ser tan ancho como los carriles directos. De-be construirse de modo que pueda ser inme-diatamente reconocido como un carril agre-gado para un sentido de viaje. La línea cen-tral del camino normal de dos-carriles debe marcarse claramente, incluyendo las líneas amarilla para zonas de no-adelantamiento. Al comienzo de la subida pueden usarse se-ñales como “Tránsito Lento Conservar la De-recha” o “Camiones Usar Carril Derecho” para dirigir a los vehículos lentos hacia el carril de ascenso. El MUTCD (6) presenta estas y otras señales y marcas adecuadas para los carriles de ascenso. Usualmente, la pendiente transversal de un carril de ascenso se maneja de la misma manera que para la adición de un carril en un camino multicarril. Según la práctica del or-ganismo, este diseño resulta en una conti-nuación de la pendiente transversal o un ca-rril con una pendiente ligeramente mayor que la del carril directo adyacente. En una sec-ción peraltada, generalmente la pendiente transversal continúa la pendiente usada en el carril directo. Deseablemente, la banquina en el borde ex-terior de un carril de ascenso debe ser tan



ancha como la banquina de la sección nor-mal de dos-carriles, particularmente donde haya tránsito ciclista. Sin embargo, esto puede ser impracticable, particularmente cuando el carril de ascenso se agrega a un camino existente. Es acepta-ble una banquina útil de 1.2 m de ancho o más. Aunque no de ancho suficiente como para que un vehículo descompuesto libere completamente el carril de ascenso, una banquina de 1.2 m en combinación con el carril de ascenso generalmente proveen an-cho suficiente para el vehículo descompues-to y un vehículo que se adelanta a baja-velocidad, sin necesidad de invadir el carril directo. En resumen, los carriles de ascenso ofrecen medios comparativamente de poco costo de superar reducciones de capacidad y proveer mejor operación donde la congestión en las pendientes se debe a los camiones lentos en combinación con altos volúmenes de tránsi-to. Además, los carriles de ascenso mejoran la mejoran la seguridad. En algunos caminos existentes de dos-carriles, la adición de carri-les de ascenso podría diferir, por muchos años o indefinidamente, la reconstrucción. En un diseño nuevo, los carriles de ascenso podrían mejorar la operación de un camino de dos-carriles, tanto como para que no sea necesario diseñar un costoso camino multi-carril. Carriles de Ascenso en Autopistas y Caminos Multicarriles General. Los carriles de ascenso, aunque ca-da vez se usan más, no son frecuentes en las autopistas y carreteras multicarriles como en caminos de dos-carriles; quizás porque las vías multicarriles tienen capacidad sufi-ciente para satisfacer sus demandas de trán-sito, incluyendo el porcentaje típico de vehí-culos lentos con altas relaciones pe-so/potencia, sin congestionarse. Generalmente, los carriles de ascenso no son tan fácilmente justificados en vías multi-carriles como en las de dos-carriles porque

en éstas, los vehículos que siguen a un vehí-culo lento en pendiente están frecuentemen-te impedidos por el tránsito de sentido opuesto de usar el carril de tránsito adyacen-te para adelantamiento, mientras que en la vías multicarriles no hay tal impedimento pa-ra el adelantamiento. Un vehículo lento en el carril normal derecho no impide que los vehí-culos siguientes puedan moverse fácilmente hacia la izquierda hacia el carril adyacente y seguir sin dificultad, aunque hay evidencia de que la seguridad se realza cuando todos los vehículos en la corriente de tránsito se mue-ven a la misma velocidad. Dado que normalmente los caminos se dise-ñan para 20 años o más en el futuro, hay menos probabilidad de que los carriles de ascenso se justifiquen en vías multicarriles que en caminos de dos-carriles por varios años después de la construcción, aunque serían deseables para las horas pico del año de diseño. Donde este sea el caso, hay una ventaja económica en diseñar para –pero difiriendo la construcción de- carriles de as-censo en vías multicarriles. En esta situa-ción, el movimiento de suelo para el futuro carril de ascenso debería proveerse inicial-mente. El movimiento de suelos adicional necesario para un carril de ascenso es pe-queño cuando se lo compara con el necesa-rio para toda la sección transversal. Sin em-bargo, si aun este movimiento de suelos adi-cional es impracticable, es aceptable, aun-que no deseable, usar una banquina más angosta adyacente al carril de ascenso, más que la banquina completa provista en una sección normal. Aunque primariamente aplicable en zonas rurales, hay casos donde se necesitan carri-les de ascenso en zonas urbanas. Los carri-les de ascenso son particularmente aptos para dar libertad de operación en autopistas urbanas donde los volúmenes de tránsito son altos en relación con la capacidad. En las más antiguas autopistas y calles arteriales urbanas con pendientes apreciables y sin



carriles de ascenso, para tránsito pesado es una ocurrencia común operar las pendientes en pelotón. Camiones. Los principales determinantes de la necesidad de carriles de ascenso en carre-teras multicarriles son las longitudes críticas de las pendientes, efectos de los camiones en pendientes, en términos de flujos de vehí-culos-de-pasajeros equivalentes y el siguien-te más bajo nivel de servicio. La longitud crítica de pendiente es la longitud de una subida particular que reduce la velo-cidad de los camiones de bajo-desempeño 15 km/h abajo de la velocidad media de mar-cha del tránsito remanente. La longitud críti-ca de pendiente que resulta en una reduc-ción de la velocidad del camión de 15 km/h se obtiene usando la Exhibición 3-59, y luego se la compara con la longitud de una pen-diente particular a examinar. Si la longitud crítica de la pendiente es menor que la longi-tud de la pendiente a evaluar, se justifica la consideración de un carril de ascenso. Al determinar el volumen de servicio, el equi-valente en vehículos-de-pasajeros para los camiones es un factor significativo. General-mente se acepta que los camiones en vías multicarriles tienen menos efectos en obsta-culizar a los vehículos que siguen que en caminos de dos carriles. La comparación de vehículos-de-pasajeros equivalentes en el HCM (14) para el mismo porcentaje de pen-diente, longitud de pendiente y porcentaje de camiones ilustra claramente la diferencia en equivalentes de vehículos-de-pasajeros de camiones para vías de dos-carriles y multica-rriles. Para justificar el costo de proveer un carril de ascenso, la existencia de un bajo nivel de servicio en la pendiente debe ser el criterio, como en el caso de justificar carriles de as-censo para caminos de dos-carriles, porque los usuarios viales aceptarán un mayor grado

de congestión (es decir, un menor nivel de servicio) en pendientes individuales que so-bre largas secciones de carretera. Como práctica, el volumen de servicio en una pen-diente individual no debe superar el del si-guiente inferior nivel de servicio desde el usado para el diseño básico. La única ex-cepción es que el volumen de servicio para en nivel-de-servicio D no debe superarse. Generalmente, los carriles de ascenso no deben considerarse, a menos que el volu-men direccional del tránsito para el sentido de subida iguale o sea mayor que el volumen de servicio para el nivel-de-servicio D. En la mayoría de los casos, cuando el volumen de servicio, incluyendo camiones, sea mayor que 1700 vehículos por hora por carril, y la longitud de la pendiente y el porcentaje de camiones sean suficientes para considerar carriles de ascenso, el volumen en términos de vehículos-de-pasajeros equivalentes es probable que se aproxime o aun supere la capacidad. En esta situación, un incremento del número de carriles en toda la sección sería una in-versión mejor que la provisión de carriles de ascenso. Los carriles de ascenso tampoco se justifican generalmente en carreteras de cuatro-carriles con volumen direccional inferior a 1000 vehículos por hora por carril, indepen-dientemente del porcentaje de camiones. Aunque ocasionalmente un camionero se adelante a otro camión bajo tales condicio-nes, la inconveniencia con este bajo volumen no es suficiente para justificar el costo de un carril de ascenso en la ausencia de criterios adecuados. Para considerar las características operacio-nales del tránsito en la pendiente a examinar deben usarse los procedimientos del HMC (14). Deben determinarse el máximo flujo de servicio para el nivel de servicio deseado, junto con el flujo para el siguiente inferior



nivel de servicio. Si el flujo en la pendiente supera el flujo de servicio del siguiente infe-rior nivel de servicio, se justifica considerar un carril de ascenso. Para usar los procedi-mientos del HMC, se debe determinar o es-timar la velocidad de flujo-libre. La velocidad de flujo-libre puede determinarse midiendo la velocidad de los vehículos-de-pasajeros bajo condiciones de flujo bajo a moderado (hasta 1300 vehículos-de-pasajeros por hora por carril) en la vía, o similar. Datos recientes (14, 41) indican que la velo-cidad media en flujo-libre bajo condiciones ideales para carreteras multicarriles varía desde 0.6 km/h más baja que la velocidad del 85º percentil de 65 km/h, a 5 km/h más baja que la velocidad del 85º percentil de 100 km/h. El límite de velocidad es un factor que afecta la velocidad de flujo-libre. La investi-gación reciente (14, 41) sugiere que la velo-cidad en flujo-libre es aproximadamente 11 km/h más alta que el límite de velocidad en vías con límites de velocidad de 80 y 90 km/h. Deben usarse con precaución los aná-lisis basados en estas reglas prácticas. El método recomendado para determinar la ve-locidad en flujo-libre es la medición en cam-po. Sólo cuando no se dispone de datos de campo, para estimación se usan los proce-dimientos de arriba. Donde la pendiente investigada se ubica en una carretera multicarril, a veces deben con-siderarse otros factores; tales como tipo de mediana, anchos de carril, separación lateral, y densidad de punto de acceso. Estos facto-res se tienen en cuenta en los procedimien-tos de análisis de capacidad mediante ajus-tes en la velocidad de flujo-libre y normal-mente no son una consideración separada al determinar si sería ventajoso un carril de as-censo. Para autopistas, los ajustes se hacen en el análisis operacional de tránsito, usando fac-tores para anchos de carril restringidos, se-paraciones laterales, vehículos recreaciona-

les, y poblaciones de conductores foráneos. Al considerar estos factores en el análisis, para obtener información debe usarse el HCM (14). Bajo ciertas circunstancias deben conside-rarse carriles adicionales para acomodar camiones en el sentido de bajada. Esto se realiza usando el mismo procedimiento des-crito, y usando los equivalentes de vehículos-de-pasajeros para camiones en bajadas, en lugar de los valores para camiones y vehícu-los recreacionales en subidas. Usualmente, en caminos multicarriles los carriles de ascenso se ubican en el lado ex-terior o de mano-derecha del camino, como se muestra en la Exhibición 3-62. Los princi-pios para las pendientes transversales, ubi-cación de puntos terminales, y diseño de áreas o abocinamientos terminales para ca-rriles de ascenso se trataron en este capítulo junto con los caminos de dos-carriles; estos principios son igualmente aplicables a carri-les de ascenso en vías multicarriles. Una consideración primaria es la ubicación del fin de la subida en el punto donde los camiones alcanzan una velocidad satisfactoria, preferi-blemente alrededor de 15 km/h abajo de la velocidad media de marcha del camino. En carreteras multicarriles no es necesario con-siderar la distancia visual de adelantamiento.



Exhibición 3-62. Carril de Ascenso en Autopistas y Carreteras Multicarriles

Métodos para Aumentar las Oportunidades de Adelantamiento

en Caminos de Dos-Carriles Varios organismos viales exploraron méto-dos exitosos para dar más oportunidades de adelantamiento a lo largo de caminos de dos-carriles. Algunos de los métodos más reconocidos –incluyendo carriles de adelan-tamiento, apartaderos, conducción de ban-quinas, y secciones de uso de banquina se describen en la guía informativa de la FHWA, Low Cost Methods for Improving Traffic Operations on Two-Lane Roads (42). http://ops.fhwa.dot.gov/publications/low_cost_traf/low_cost_traf.pdf En las secciones siguientes se resume parte del material hallado. Carriles de Adelantamiento En uno o ambos sentidos de viaje puede agregarse un carril de viaje para mejorar las operaciones de tránsito en las secciones de más baja capacidad hasta por lo menos la misma calidad de servicio que en las seccio-nes viales adyacentes. También, pueden proveerse carriles de adelantamiento para mejorar las operaciones globales de tránsito en carreteras de dos-carriles mediante la reducción de las demoras causadas por in-adecuadas oportunidades de adelantamiento sobre longitudes significativas de las carrete-ras, típicamente 10 a 100 km. Donde se usen carriles de adelantamiento para mejorar las operaciones de tránsito sobre una longitud de camino, frecuentemente se proveen sis-temáticamente a intervalos regulares. La ubicación del carril agregado debe pare-cer lógica al conductor. El valor de un carril de adelantamiento es más obvio donde la distancia visual de adelantamiento está res-tringida, que en largas rectas que pueden proveer oportunidades de adelantamiento, aun sin carriles de adelantamiento. Por otra

parte, la ubicación de un carril de adelanta-miento debe reconocer la necesidad de ade-cuada distancia visual en la adición de carril y en los abocinamientos de caídas de carril. En la aproximación a cada abocinamiento se recomienda una distancia visual mínima de 300 m. La selección de una adecuada ubica-ción también necesita considerar la ubicación de las intersecciones y accesos a propiedad de alto-volumen, para minimizar el volumen de movimientos de giro en una sección de camino donde se promueve el adelantamien-to. Además deben evitarse otras restriccio-nes físicas tales como puentes y alcantarillas si restringen la provisión de una banquina continua. A continuación se resume el procedimiento de diseño a seguir para la provisión de sec-ciones de adelantamiento en carreteras de dos-carriles: 1. Los alineamientos horizontal y vertical

deben diseñarse para proveer tanta dis-tancia visual de adelantamiento como re-sulte (Exhibición 3-7).

2. Donde el volumen de diseño se aproxime a la capacidad, debe reconocerse el efec-to de la falta de oportunidades de adelan-tamiento en reducir el nivel de servicio.

3. Donde la longitud crítica de pendiente sea menor que la longitud física de una subi-da, debe considera agregar carriles de ascenso. La longitud crítica de pendiente se determina según las Exhibiciones 3-59 y 3-60.

4. Donde, según aplicación de los Criterios 1 y 3, la extensión y frecuencia de las oportunidades de adelantamiento dispo-nibles sean demasiado pocas, debe con-siderarse la construcción de secciones de carril-de-adelantamiento.

Las secciones de carril-de-adelantamiento -de tres o cuatro carriles de ancho- se cons-truyen en caminos de dos-carriles para pro-veer la frecuencia deseada de zonas de ade-



lantamiento, y/o eliminar la interferencia de los vehículos pesados de baja velocidad. Donde sólo con el diseño de los alineamien-tos horizontal y vertical no pueda obtenerse suficiente número y longitud de secciones de adelantamiento, puede introducirse un oca-sional carril agregado en uno o dos sentidos de viaje, para proveer más oportunidades de adelantamiento, como se muestra en la Ex-hibición 3-63. Tales secciones son particu-larmente ventajosas en terreno ondulado, especialmente donde el alineamiento es si-nuoso, o el perfil incluye longitudes críticas de pendiente. En terreno ondulado, un alineamiento recto puede tener restringidas condiciones de ade-lantamiento, aunque las pendientes estén debajo de la longitud crítica. El uso de carri-les de adelantamiento sobre algunas de las crestas provee secciones adicionales de adelantamiento en ambos sentidos, donde son más necesarias. Las secciones de carril-de-adelantamiento deben ser suficientemen-te largas como para permitir adelantarse a varios vehículos en línea detrás de un vehí-culo lento antes de volver a la sección nor-mal del camino de dos-carriles.

Exhibición 3-63. Sección de Carriles de Adelanta-miento en Caminos de Dos-Carriles Excluyendo los abocinamientos, se necesita una longitud mínima de 300 m para asegurar que los vehículos retrasados tengan oportu-

nidad de completar por lo menos un adelan-tamiento en el carril agregado. Donde se provea tal carril para reducir las demoras en un específico cuello-de-botella, la longitud necesaria está controlada por la extensión del cuello-de-botella. Un carril agregado para mejorar las operaciones globales de tránsito debe ser bastante largo, más de 0.5 km, para proveer una sustancial reducción en los pelo-tones de tránsito. Usualmente, la longitud óptima es de 0.8 a 3.2 km, con mayores lon-gitudes de carril agregado donde los volú-menes sean más altos. El HMC (14) provee guías para seleccionar la longitud óptima de un carril de adelanta-miento. Típicamente, beneficios operaciona-les resultan en reducir los pelotones por 5 a 15 km corriente-abajo, según los volúmenes y oportunidades de adelantamiento. Después de esto, ocurrirán los normales niveles de pelotones, hasta encontrar el siguiente carril agregado. No necesariamente la introducción de una sección de carril-de-adelantamiento signifi-que mucho movimiento de suelo adicional. Normalmente, el ancho de un carril agregado debe ser el mismo que los anchos de carril del camino de dos-carriles. También es de-seable que la banquina adyacente sea por lo menos de 1.2 m de ancho y, donde fuere práctico, el ancho de banquina en la sección agregada debe concordar con el de la carre-tera adyacente de dos-carriles. Sin embargo, un ancho total de banquina no es tan nece-sario en una sección de carril de adelanta-miento como en un camino convencional de dos-carriles, porque probablemente los vehí-culos detenidos son pocos y hay poca dificul-tad en adelantarse a un vehículo con sólo dos ruedas en la banquina. Así, si el ancho normal de banquina en una carretera de dos-carriles es de 3 m, todo lo que puede ser ne-cesario es un ensanchamiento de la plata-forma de 1.8 a 2.4 m a cada lado Las secciones de cuatro-carriles introducidas explícitamente para mejorar las oportunida-



des de adelantamiento no necesitan ser divi-didas porque no hay separación física del tránsito opuesto en las partes del camino con dos-carriles. Sin embargo, el uso de una me-diana es ventajoso y debe considerarse en carreteras con más de 500 vehículos o más por hora, particularmente en aquellas previs-tas para convertir a una sección transversal dividida de cuatro-carriles. Los abocinamientos de transición en cada extremo de la sección de carril-agregado de-ben diseñarse como para promover una se-gura y eficiente operación. La longitud del abocinamiento de caída-de-carril debe calcu-larse con la fórmula del MUTCD (6), L = 0.6WS (L = longitud en metros, W = ancho en metros, S = velocidad en km/h), mientras que la longitud recomendada para el aboci-namiento de la adición de carril es de la mi-tad a dos-tercios de la longitud de caída-de-carril. La señalización y marcación de un carril adi-cional está parcialmente tratada en el MUTCD (6) que indica las adecuadas mar-cas para la línea central de estos carriles, como también la señalización y marcación de las transiciones de caída de carril. Sin em-bargo, el MUTCD (6) no trata la señalización anticipada y la adición del carril. Antes de cada adición de carril deberla ubicarse una señal con la leyenda Carril de Adelantamien-to 1 km para que los conductores de los ve-hículos lentos y los que los siguen puedan prepararse para hacer uso efectivo del carril agregado. También son deseables señales con anticipación de 3 a 10 km porque pue-den reducir la frustración e impaciencia de los conductores que siguen a un vehículo de lento movimiento, asegurándoles que pronto tendrán una oportunidad para adelantarse. Además, debería instalarse una señal en el comienzo del abocinamiento del carril agre-gado para asegurar que el tránsito de movi-miento más lento se mantenga a la derecha.

Las transiciones entre los pavimentos dos, tres y cuatro carriles deben ubicarse donde el cambio sea visto totalmente por el conduc-tor. Las secciones de carreteras de cuatro-carriles, particularmente secciones divididas, más largas que unos 3 km pueden causar en el conductor la pérdida del sentido alerta de que la carretera es básicamente una vía de dos-carriles. Por lo tanto, es esencial que las transiciones de desde una sección transver-sal de tres o cuatro carriles para volver a dos-carriles estén adecuadamente marcadas e identificadas con marcas de pavimento y señales para alertar el conductor de que la sección siguiente es de dos-carriles. Es par-ticularmente importante instalar una señal anticipada antes del final del carril de adelan-tamiento para informar a los conductores del angostamiento adelante; por mayor informa-ción ver el MUTCD (6). Apartaderos Un apartadero es una banquina ensanchada, sin obstrucciones, que permite a los vehícu-los de movimiento lento salir del carril directo para dar oportunidades de adelantamiento a los vehículos que siguen (42, 43). Se espera que el conductor del vehículo lento, si hay vehículos que lo siguen, salga del carril di-recto y permanezca en el apartadero sólo lo suficiente como para que los vehículos que lo siguen, se adelanten antes de volver al carril directo. Cuando sólo hay uno o dos vehículos detrás, esta maniobra puede reali-zarse sin que sea necesario que el vehículo en el apartadero se detenga. Sin embargo, si este número es excedido, se requerirá que el conductor se detenga para que pasen todos los vehículos. Los apartaderos son más frecuentemente usados en caminos de bajo volumen de trán-sito donde los largos pelotones son raros y en terreno accidentado con fuertes pendien-tes donde la construcción de un carril adicio-nal puede no ser de costo efectivo. A menu-do, tales condiciones se encuentran en las



montañas, zonas costeras y escénicas don-de más del 10 por ciento de los volúmenes de vehículos son grandes camiones y vehí-culos recreacionales. Las longitudes recomendadas de apartade-ros incluyendo abocinamientos se muestran en la Exhibición 3-64. Los apartaderos más cortos que 60m no son recomendables, aun para velocidades de aproximación muy ba-jas. Los apartaderos más largos que 185 m no se recomiendan para caminos de alta-velocidad para evitar el uso del apartadero como un carril de adelantamiento. Las longitudes re-comendadas se basan en la suposición de que los vehículos lentos entrarán en el apar-tadero a una velocidad 8 km/h más lenta que la velocidad media del tránsito directo. Esta longitud permite al vehículo que entra arribar al punto medio del apartadero sin fre-nar, y luego, si es necesario, frenar hasta una detención usando una desaceleración que no supere los 3 m/s2. Las longitudes recomendadas para apartade-ros incluyen los abocinamientos de entrada y salida. Las longitudes típicas de abocina-mientos de entrada y salida varían de 15 a 30 m (42, 43).

a La longitud máxima debe ser de 185 m para evitar el uso del apartadero como carril de adelantamiento. Exhibición 3-64. Longitudes Recomendadas de Apartaderos Incluyendo Abocinamiento

El ancho mínimo del apartadero es de 3,6 m con anchos de 5 m considerados deseables. Un apartadero no debe ubicarse en o adya-cente a una curva horizontal o vertical que limite la distancia visual en cualquier sentido. La distancia visual disponible debe ser por lo menos de 300 m en la aproximación al apar-tadero. También es necesaria la adecuada señalización y marcación del pavimento para maximizar el uso y asegurar operaciones seguras. Una marca de línea de borde en el lado derecho del apartadero es deseable para guiar a los conductores, especialmente en los apartaderos más anchos. Circulación por Banquina En partes de los Estados Unidos, se ha es-tablecido una duradera costumbre para los vehículos de movimiento-lento: se desvían a la banquina cuando otro vehículo se apro-xima desde atrás y vuelven al carril directo después que el vehículo que lo seguía ha pasado. Generalmente, esta práctica ocurre donde existen adecuadas banquinas pavi-mentadas y., en realidad, estas banquinas funcionan como apartaderos continuos. Esta costumbre es considerada como una corte-sía hacia los otros motoristas, que requiere poco o ningún sacrificio en velocidad .por parte de cualquier conductor. En tanto las oficinas viales pueden querer permitir tal uso como un medio de mejorar las oportunidades de adelantamiento sin una inversión impor-tante de capital, debe reconocerse que la conducción por la banquina está actualmente prohibida por ley. Así, una oficina vial que considere la circulación por la banquina co-mo una ayuda para el adelantamiento, pro-bablemente necesitará proponer una legisla-ción para autorizar tal uso, como también desarrollar una campaña pública de educa-ción vial- para familiarizar-a los operadores de vehículos con la nueva ley. Los organismos viales deben evaluar el kilo-metraje de carreteras de dos-carriles con banquinas pavimentadas tanto como su cua-



lidad estructural antes de decidir si permiten su uso -como una ayuda para el adelanta-miento. Debería considerarse que si la circulación por la banquina se hace común, ella no esta-rá limitada a lugares seleccionados sino más bien ocurrirá en cualquier lugar del sistema donde se provean banquinas pavimentadas. Otra consideración es que se requieren an-chos de banquina de por lo menos 3 m, y preferiblemente de 3.6 m. Además, otra consideración es el efecto que la circulación por la banquina puede tener sobre el uso de la carretera por parte de los ciclistas. Dado que la práctica ha crecido tan-to, a través de la señalización local no se ha creado ninguna señalización especial para promover tal uso. Secciones de Uso de Banquinas Otro enfoque es permitir a los vehículos de movimiento-lento usar las banquinas pavi-mentadas en lugares seleccionados, indica-dos por señalización específica. Esta es una aplicación más limitada del uso de la banqui-na por parte de los vehículos de movimiento lento que la circulación por la banquina des-crita en la sección previa. Típicamente, los conductores se trasladan a la banquina sólo lo suficiente para que los vehículos que si-guen pasen y luego, vuelven al carril directo. Así, la sección funciona como un apartadero extendido. Este enfoque permite a los organismos viales promover el uso de la banquina sólo donde es adecuada para soportar las previstas car-gas de tránsito. La necesidad de oportunida-des de adelantamiento más frecuentes se ha establecido por la gran cantidad de vehículos en pelotón. Generalmente, las secciones de uso de ban-quinas varían en longitud desde 300 hasta 5000 m. El uso sólo debería marcarse donde las ban-quinas son por lo menos de 3 m, y preferi-blemente 3.6 m de ancho. Se requiere la

adecuada resistencia estructural para sopor-tar las cargas previstas, junto con buenas condiciones superficiales. Debe darse parti-cular atención a la condición de la banquina porque los conductores son reacios a mover-se hacia una banquina rugosa, rota o cubier-ta con escombros. Las señales deben erigirse al principio y al final de la sección donde se permite usar la banquina. Sin embargo, dado que la señalización sobre las secciones de uso de banquina no está considerada en el MUTCD (6) será necesario crear una señalización especial desarrollada por otros.

Rampas para Escapes de Emergencia General Donde existan largas pendientes descenden-tes/ o donde los controles topográficos y de trazado requieran tales pendientes sobre alineamientos nuevos, es deseable el pro-yecto y construcción de una rampa para es-capes de emergencia, en una ubicación apropiada, con el propósito de desacelerar y detener un vehículo descontrolado, afuera de la corriente de tránsito principal. General-mente, un vehículo fuera-de-control es el resultado de un operador que perdió el con-trol del vehículo debido a pérdidas de frenos -ya sea por sobrecalentamiento o fallas me-cánicas- o por fallar en hacer los cambios de velocidad en el momento oportuno. Actual-mente están faltando guías específicas para el diseño de rampas de escape. Sin embar-go, una considerable experiencia adquirida con rampas construidas sobre .carreteras existentes ha conducido al proyecto e insta-lación de rampas eficientes, que están aho-rrando vidas y reduciendo los daños a la propiedad. Los informes y estudios de las rampas existentes indican que sus caracte-rísticas operacionales proveen aceptables tasas de desaceleración, y permiten un buen



control de conducción del vehículo sobre la rampa (44). Las fuerzas que actúan sobre todo vehículo para afectar su velocidad incluyen las fuer-zas resistentes del motor, frenos, y tracción. Las fuerzas resistentes del motor y frenos pueden ignorarse en el diseño de las rampas de escape porque éstas deben diseñarse para el peor caso, en el cual la caja de cam-bios está en punto muerto y el sistema de frenos inoperante. Las fuerzas de resistencia de tracción contienen cuatro subclases, iner-cial, aire, rodaje y pendiente. Las fuerzas inercial y de pendiente negativa actúan para mantener el movimiento del vehículo, mien-tras que las fuerzas resistentes de rodaje, pendiente positiva, y resistencia del aire ac-túan para retardar el movimiento. La Exhibición 3-65 ilustra la acción de las varias fuerzas de resistencia sobre un vehí-culo.

Exhibición 3-65. Fuerzas que Actúan sobre un Vehículo en Movimiento La resistencia inercial puede describirse co-mo una fuerza que resiste el movimiento de un vehículo parado o que lo mantiene en movimiento, a menos que el vehículo esté sometido a alguna fuerza externa. La resistencia inercial debe superarse me-diante el aumento o disminución de la veloci-dad de un vehículo. Las fuerzas resistentes da rodaje y pendiente positiva están disponi-bles para vencer la resistencia inercial. La resistencia de rodaje es un término gene-ral usado para describir la resistencia al mo-vimiento en la zona de contacto entre los neumáticos del vehículo y la superficie del

camino, y solo es aplicable cuando un vehí-culo está en movimiento. Está influida por el tipo y características del desplazamiento del material superficial de la calzada. Cada material superficial tiene un coeficiente, expresado en kg/1,000 kg de Peso Bruto del Vehículo (PBV), que determina la resistencia total al rodaje de un vehículo. Los valores mostrados en la Exhibición 3-66, según varias fuentes, son la mejor estima-ción disponible.

Exhibición 3-66. Resistencia de Rodaje de los Ma-teriales Superficiales de la Calzada La resistencia de pendiente se debe al efecto de la gravedad; se expresa como la fuerza requerida para mover el vehículo a través de una dada distancia vertical. Para que la re-sistencia de pendiente provea una fuerza beneficiosa sobre una rampa de escape, el vehículo debe estar ascendiendo, moviéndo-se contra la gravedad. En el caso donde el vehículo está descendiendo una pendiente, la fuerza de pendiente es negativa y por lo tanto reduce las fuerzas disponibles para retardar y detener al vehículo. La resistencia de pendiente total está influida por el peso total del vehículo y la magnitud de la pen-diente. Para cada porcentaje de pendiente, la resistencia de pendiente es 10 kg/1000 kg sí la pendiente es positiva o negativa. El componente restante de la resistencia a la tracción es la resistencia del aire, la fuerza



que resulta del arrastre retardado sobre las varias superficies del vehículo. El aire causa una resistencia significativa a velocidades superiores a 80 km/h, y es des-preciable debajo de 30 km/h. El efecto de la resistencia del aire se despre-cia al determinar la longitud de la capa de detención del ejemplo siguiente, introducién-dose así un pequeño factor de seguridad. Necesidad y Ubicación de Rampas para Escapes de Emergencia Cada pendiente tiene características únicas. El alineamiento de la carretera, pendiente y longitud, y velocidad de descenso contri-buyen a la potencial salida-de-control de los vehículos. Para las carreteras existentes los problemas operacionales en las pendientes de bajada serán a menudo informadas por los funcionarios públicos, camioneros, o el público en general. Una inspección de cam-po del problema puede revelar barandas de defensa dañadas, arrancamientos en la su-perficie del pavimento o aceite derramado, lo cual indica ubicaciones donde los opera-dores de los vehículos pesados tienen dificul-tad en maniobrar una bajada. Para las vías existentes, debería proveerse una rampa de escape tan pronto como se establezca su necesidad. Frecuentemente, para determinar una rampa de escape de camiones se usan la experien-cia de accidentes (para vías nuevas la expe-riencia de accidentes en vías similares) y las operaciones de los camiones sobre una pen-diente, combinadas con el juicio ingenieril. A menudo el impacto de una potencial sali-da-de-la-vía sobre las actividades adya-centes o centros poblados dará suficientes razones para construir una rampa de escape. Deben evitarse las rampas de escape inne-cesarias. Por ejemplo, no sería requerida una segunda rampa de escape justo detrás de la curva que crea la necesidad de la ram-pa inicial. En tanto no haya disponibles guías

universales para vías nuevas y existentes, se usa una variedad de factores al seleccionar el lugar específico para una rampa de es-cape. Cada ubicación presenta un conjunto diferente de necesidades de diseño que re-quieren análisis de estos factores, incluyendo topografía, longitud y porcentaje de la pen-diente, velocidad potencial, economía, im-pacto ambiental, experiencia de accidentes. Las rampas deben ubicarse para interceptar el mayor número de vehículos despistados, tal como en el fondo de la pendiente, y en puntos intermedios a lo largo de la pendiente donde un vehículo fuera de control podría causar un accidente catastrófico. Además del análisis operacional en una pen-diente, hay una nueva técnica disponible pa-ra vías nuevas y existentes: Grade Severity Rating System (45). Este sistema usa un lí-mite predeterminado de temperatura de fre-nos (260EC [500EF]) para establecer una velocidad segura de descenso para la pen-diente. También puede usarse para determi-nar las temperaturas de frenos previstas a intervalos de 0.8 km a lo largo de la bajada. El lugar donde las temperaturas de frenos superan el límite indica el punto donde pue-den ocurrir fallas de frenos, y potenciales despistes. Generalmente, las rampas-de escape pue-den construirse en cualquier ubicación posi-ble donde el alineamiento del camino princi-pal sea recto. Deben construirse antes de la curva horizontal más fuerte que no pueda ser maniobrada con seguridad por un vehículo fuera-de-control, y antes de pasar por zonas pobladas. Las rampas de escape deben salir por la derecha de la línea principal. En carre-teras multicarriles divididas, donde una salida por la izquierda pueda parecer la única ubi-cación pasible, pueden esperarse difi-cultades por el rechazo de los vehículos ubi-cados en el carril izquierdo a ceder el paso a los vehículos fuera-de-control que intentan cruzar carriles.



Aunque los accidentes que implican camio-nes despistados pueden ocurrir en varios lugares a lo largo de una pendiente, deben analizarse en detalle las ubicaciones que tienen accidentes múltiples. El análisis de los pertinentes datos de accidentes para un pro-bable lugar para rampa de escape debería incluir la evaluación de la sección de la carre-tera inmediatamente cuesta arriba para in-cluir la cantidad de curvatura recorrida / y la distancia hasta, y el radio de la curva adya-cente. Una parte integral de la evaluación sería la determinación de la velocidad máxima que un vehículo fuera-de-control podría alcanzar en el lugar propuesto. Esta más alta veloci-dad obtenible puede luego usarse como la máxima velocidad de diseño de la rampa. La velocidad de entrada de 130 a 140 km/h, recomendada para el diseño, intenta re-presentar la condición extrema y, por lo tan-to, no deberla usarse como la base para la selección de las ubicaciones de las ramas de escape. Aunque las variables involucradas imposibili-tan establecer una justificación de velocidad máxima de camión para la ubicación de las rampas de escape, es evidente que las velo-cidades previstas deben ser más bajas que las previstas para diseñar. La determinación principal en relación con la necesidad debe-ría ser la seguridad del otro tránsito sobre la plataforma, del operador del vehículo fuera de control, y de los residentes a lo largo y en el fondo de la pendiente. Una rampa de escape, o rampas sí las con-diciones indican la necesidad de más que una, deben ubicarse dondequiera que las pendientes son de un empinamiento y longi-tud como para ser peligros potenciales, y las condiciones topográficas permitan la cons-trucción. Tipos de Rampas para Escapes de Emergencia

Las rampas de escape de emergencia se clasifican de varias formas. Las tres amplías categorías usadas son gravedad, montón de arena, y lecho de detención, Dentro, de éstas, predominan cuatro diseños básicos: montón de arena y tres tipos de ca-mas de detención, clasificados por la pen-diente, descendente, horizontal y ascen-dente. Estos cuatro tipos se ilustran en la Exhibición 3-67. La rampa de gravedad tiene una superficie pavimentadla o de agregado densamente compactado y confía primariamente en las fuerzas gravitacionales para desacelerar y detener un vehículo desviado, las resisten-cias al rodaje contribuyen poco para ayudar a la detención del vehículo. Usualmente, las rampas de gravedad son largas, empinadas y están limitadas por los controles topográficos y los costos. Mientras una rampa de gravedad detiene un movi-miento hacia adelante, la superficie de pavi-mento no puede impedir que el vehículo se balancee hacia atrás de la pendiente de la rampa y colee sin un positivo mecanismo de captura. Por lo tanto, la rampa de gravedad es el me-nos deseable de los tipos de ramas de es-cape. Usualmente, los montones de arena suelta y seca volcada sobre la rampa no tie-nen más de 120 metros de longitud. La influencia de la gravedad depende de la pendiente del montón de arena. El aumento de la resistencia al rodaje está provisto por la arena suelta. Usualmente, las características de la desace-leración de los montones de arena son seve-ras y la arena puede ser afectada por el cli-ma. Debido a las características de desacelera-ción, el montón de arena es menos deseable que el lecho de detención. Sin embargo, en las ubicaciones donde no hay espacio adecuado para otro tipo de ram-



pa, el montón de arena puede ser apropiado debido a sus dimensiones compactas. Las rampas de pendiente descendente se construyen paralelas y adyacentes a los ca-rriles directos de la carretera. Estas rampas usan agregado suelto en un lecho de detención para aumentar la resis-tencia al rodaje para desacelerar el vehículo. La resistencia de la pendiente actúa en la dirección del movimiento del vehículo. Como resultado, las rampas de pendiente descendente pueden ser algo más largas debido a que el efecto gravitacional no actúa para ayudar a reducir la velocidad del vehí-culo. La rampa debería tener una trayectoria des-pejada de obvio retorno a la carretera, de modo que los operadores de los vehículos que dudan de la efectividad de la rampa se sentirán capaces de volver a la carretera a una velocidad reducida. Donde la topografía pueda acomodarla, la rampa de escape horizontal es otra opción. Construida sobre una pendiente esencial-mente suave, la rampa de pendiente-horizontal confía en la mayor resistencia al rodaje del agregado compactado en un lecho de detención para desacelerar y detener al vehículo fuera de control, dado que el efecto de la gravedad es cero. Este tipo de rampa es más largo que el lecho de detención de pendiente ascendente. La rampa más comúnmente empleada es la de tipo ascendente con un lecho de deten-ción. Las instalaciones de rampas de este tipo usan con ventaja la resistencia de pen-diente, suplementando los efectos del agre-gado en el lecho de detención, y general-mente reducen la longitud de rampa ne-cesaria para detener el vehículo. El material suelto del lecho de detención aumenta la re-sistencia al rodaje, como en los otros tipos de rampas, mientras que la fuerza de grave-dad actúa hacia abajo, opuesta el movimien-to del vehículo. El material suelto de la capa

también sirve para mantener al vehículo en su lugar sobre la rampa, después llegar a una detención segura. Cada uno de los tipos de rampas es aplica-ble a una situación particular donde es de-seable una rampa para escapes de emer-gencia, y debe ser compatible con los contro-les de trazado y topográficos establecidos en los lugares posibles. La diferencia entre los procedimientos reside en el factor de resis-tencia al rodaje del material superficial usado en la determinación de la longitud requerida para desacelerar y detener con seguridad al vehículo desviado.

Exhibición 3-67. Tipos Básicos de Ramas de Escape de Emergencia Consideraciones de Diseño La combinación de las fuerzas resistentes externas anteriores, y las numerosas fuerzas resistentes interiores no tratadas actúan para limitar la velocidad máxima de un vehículo fuera-de-control. Raramente, si alguna vez,



se alcanzarán velocidades superiores al ran-go entre 130 y 145 km/h. Por lo tanto, una rampa de escape deberla proyectarse para una velocidad mínima de entrada de 130 km/h, siendo preferible una velocidad de diseño de 140 km/h. Para de-terminar la velocidad del vehículo desviado en cualquier punto de la pendiente se han desarrollado varías fórmulas y programas de computación. Estos métodos pueden usarse para estable-cer una velocidad directriz para específicos alineamientos en pendiente y horizontales (44, 45, 46). El diseño y la construcción de efectivas ra-mas de escape comprenden una cantidad de consideraciones: 1. Para detener con seguridad un vehículo

fuera-de-control, la longitud de la rampa debe ser suficiente para disipar la energía cinética del vehículo en movimiento.

2. El alineamiento de la rampa de escape

debería ser recto o de muy suave curva-tura para aliviar al conductor de indebidos problemas de control del vehículo.

3. El ancho de la rampa debería ser ade-

cuado para acomodar más de un vehícu-lo, porque no es raro que dos o más ve-hículos tengan necesidad de usar la ram-pa de escape dentro de un breve lapso. Si es posible, en algunas zonas el ancho mínimo puede ser de 8 metros, aunque son preferibles anchos mayores. Desea-blemente, un ancho de 9 a 12 metros acomodaría con más seguridad dos o más vehículos fuera-de-control. Los an-chos de rampas menores que los indica-dos arriba se han usado con éxito en al-gunas ubicaciones donde se determinó que un mayor ancho era irrazonablemen-te costoso o innecesario. Los anchos de rampas en uso varías desde 3.6 hasta 12 m.

4. El material superficial usado en la capa de detención debería estar limpio, no ser fácilmente compactable, Y tener un alto coeficiente de resistencia al rodaje. Cuando se usan agregados, deben ser redondeados, predominantemente de un tamaño único, y tan libres de finos como sea posible. El uso de un agregado con gran predominio de un tamaño único mi-nimizará los problemas debidos a la re-tención y congelamiento de la humedad,* también minimizará el mantenimiento re-querido, el cual debe ser realizado me-diante la escarificación cuando el material se compacta. Tal material minimizará el porcentaje de vacíos, proveyendo, por lo tanto, un drenaje óptimo y minimizando el inter-bloqueo y la compactación. Además, deben proveerse medios positivos para drenar la capa de detención y ayudar a protegerla del congelamiento. La gravilla es representativa del material usado más frecuentemente, aunque también se usan grava suelta y arena. Una, gradación con un tamaño superior de 4 cm se ha usado con éxito en varios Estados. El material conforme a la granulometría Nº 57 de AASHTO es efectivo si se quitan los fi-nos.

5. Las capas de detención deben construir-

se con un espesor mínimo de agregados de 1 m. La contaminación del material del lecho puede reducir la efectividad del le-cho de detención al crear una capa su-perficial dura hasta de 0.3 m de espesor en el fondo del lecho. Por lo tanto, se re-comienda una profundidad de agregado hasta de 1 metro. Mientras el vehículo en-tra en la capa de detención, sus ruedas desplazan la superficie, aumentando así la resistencia al rodaje. Para ayudar a desacelerar suavemente al vehículo, el espesor de la capa debería abusarse desde 8 cm en el punto de entrada hasta el espesor total de agregados en una lon-gitud mínima de 3 0 a 60 m del lecho.



6. Un medio positivo de drenar el lecho de detención debería proveerse para ayudar a proteger el lecho del congelamiento y evitar la contaminación del material del lecho de detención. Esto puede realizarse mediante la gradación de la base para drenaje, interceptación del agua antes que entre en el lecho, sistemas de sub-drenes con salidas transversales o dre-nes de borde. Los geotextiles o la pavi-mentación pueden usarse entre la subba-se y los materiales del lecho para impedir la infiltración de los finos que detienen el agua. Donde pueda haber contaminación tóxica por derrames de diesel fuel o de otras sustancias, la base del lecho de de-tención puede pavimentarse con hormi-gón y pueden proveerse tanques de con-tención para retener los contaminantes esparcidos.

7. Debe diseñarse la entrada de la rampa de

modo que un vehículo desplazándose a alta velocidad pueda entrar con seguri-dad. Debería proveerse tanta distancia de visibilidad con anticipación a la rampa como sea posible de modo que un opera-dor puede entrar con seguridad. La longi-tud total de la rampa debería ser visible al operador del vehículo. El ángulo de salida de la rampa debería ser pequeño, usual-mente 5° o menos. Un carril auxiliar pue-de ser adecuado para ayudar al operador del vehículo a preparar la entrada en la rampa de escape. La superficie del cami-no principal debería proveerse hasta un punto en o detrás del gore de salida de modo que ambas ruedas delanteras del vehículo fuera de control entren simultáneamente en el lecho de deten-ción, y el operador tenga tiempo de preparación antes de que comience la verdadera desaceleración. El lecho de detención debería separarse lateralmente de los carriles directos una cantidad suficiente para impedir que el material suelto sea tirado sobre los carriles direc-tos.

8. El acceso a la rampa debe ser obvio, me-

diante la señalización de la salida con su-ficiente distancia de visibilidad para darle tiempo de reacción al conductor de un vehículo fuera-de-control, como para ex-cluir la posibilidad de no encontrar la rampa. Se requiere señalización anticipa-da para informar al conductor de la exis-tencia de una rampa de escape, y para prepararlo bien antes del punto de deci-sión, de modo que tenga bastante tiempo para decidir usar o no la rampa de esca-pe. Debería usarse una señal regulatoria cerca de la entrada para desalentar a los otros conductores a entrar en la rampa. La trayectoria de la rampa debería deli-nearse para definir los bordes de la ram-pa y proveer dirección nocturna. (Ver el MUTCD (6). Es deseable la iluminación de la aproximación y rampa.

9. Las características que hacen de una

rampa de escape para camiones un dis-positivo efectivo de seguridad también di-ficultan retirar un vehículo capturado por la rampa. Se necesita un camino de ser-vicio ubicado adyacente al lecho de de-tención de modo que los vehículos de rescate y de mantenimiento puedan usar-lo sin ser atrapados en el material del le-cho. El ancho de este carril debería ser por lo menos de 3 m. Preferiblemente es-te camino de servicio es pavimentado pe-ro puede ser revestido con grava. El ca-mino debería diseñarse de modo que el operador de un vehículo fuera de control no confunda el camino de servicio con el lecho de detención.

10. Se necesitan anclas de rescate, usual-

mente ubicadas adyacente al lecho de detención a intervalos de 50 a 100 m, pa-ra asegurar el camión remolcador cuando retire un vehículo desde el lecho de de-tención. Un ancla debería ubicarse alre-dedor de 30 m antes del lecho para ayu-



dar a los rescatadores a devolver un ve-hículo capturado a una plataforma reves-tida. Los operadores de rescate locales pueden ser muy útiles en ubicar adecua-damente las anclas.

Mientras el vehículo rueda cuesta arriba, pierde impulso y eventualmente se detiene debido al efecto de la gravedad, Para determinar la distancia requerida para detener al vehículo considerando la re-sistencia al rodaje y la resistencia de pen-diente, puede usarse la ecuación simplificada siguiente (33):

Por ejemplo, suponga que las condiciones topográficas del lugar seleccionando para ubicar una rampa para escapes de emergen-cia la limitan a una pendiente ascendente de 10 % (G = +0.10). La capa de detención se construirá con grava suelta para una veloci-dad de entrada de 140 km/h. Usando la Ex-hibición 3-66, R es 0.10. La longitud requeri-da está determinada por la Ecuación (3-39). Para este ejemplo, la longitud de la capa de detención es de unos 400 m. Cuando se construya una capa de detención usando más de una pendiente a lo largo de su longitud, tal como se muestra en la Ex-hibición 3-68, la pérdida de velocidad que ocurre en cada una de las pendientes mien-

tras el vehículo atraviesa el lecho debe de-terminarse usando la ecuación siguiente:

La velocidad final del vehículo al final de la primera pendiente se usa como la velocidad inicial para la siguiente pendiente. La velocidad del vehículo se determina para cada cambio de pendiente sobre la rampa hasta que se provea al vehículo fuera-de-control la suficiente longitud de detención.

Exhibición 3-68. Rama Típica de Escape de Emergencia La Exhibición 3-68 muestra la planialtimetría de una rampa para escapes de emergencia con accesorios típicos. Cuando la única posible ubicación para una rampa de escape no provee suficiente longi-tud y pendiente como para detener comple-

(3-39)



tamente un vehículo fuera de control, debería suplementarse con un dispositivo de atenua-ción positivamente aceptable. Donde se provea una rampa de longitud-total con capacidad de desaceleración completa para la velocidad directriz, debería conside-rarse un dispositivo de última oportunidad cuando las consecuencias de dejar el extre-mo de la rampa sean serias. El uso de un tratamiento final de rampa debería diseñarse con cuidado para asegurar que las ventajas superan las desventajas. El peligro a otros como resultado de un camión fuera-de-control al volcar al final de una rampa de es-cape puede ser más importante que el daño para el conductor o carga del camión. La abrupta desaceleración de un camión fue-ra-de-control puede causar corrimientos de la carga, cizallamiento de la quinta rueda, o colear; todos sucesos potencialmente lesivos para el conductor y la carga. Los montones de material de lecho entre 0.6 y 1.5 m de alto con taludes 1:1.5 se han usa-do al final de las rampas en varias instancias como dispositivo de última oportunidad. Por lo menos se ha construido una rampa con un arreglo de amortiguadores de impacto, insta-lado para impedir que un vehículo fuera de control deje el extremo de la rampa. Además, en el extremo, una rampa de gravedad con superficie dura, una cama de grava, o un arreglo atenuador puede inmovilizar suficien-temente al vehículo accidentado para impe-dirle que se balancee hacia atrás y colee. Donde se usen, los barriles deben llenarse con el mismo material que el usado en el lecho de detención, de modo que cualquier material más fino no contamine la cama y reduzca la esperada resistencia al rodaje. Zonas para Probar Frenos Las zonas de apartaderos o desvíos en la cresta pueden usarse para zonas de verifi-cación de frenos o zonas de detención obli-gatorias para dar una oportunidad a un ope-

rador para inspeccionar el equipamiento del vehículo y para asegurar que los frenos no están sobrecalentados al comienzo del des-censo. Además, la información acerca de la pendiente adelante y la ubicación de las rampas da escape puede proveerse me-diante una señalización diagramática o vo-lantes de autoservicio. Para estas zonas no es necesario un diseño elaborado. La zona puede ser un carril pavimentado al lado y separado de la banquina, o una banquina ensanchada donde un camión pueda dete-nerse. Es necesaria la adecuada se-ñalización para desalentar la casual deten-ción por parte del público. Mantenimiento Después de cada uso, el agregado de los lechos de detención debería ser reconfortado usando equipo pesado en la extensión posi-ble, y el agregado escarificado como sea necesario. Dado que el agregado tiende a compactarse con el tiempo, el material del lecho debería ser limpiado de contaminantes y escarificado periódicamente para mantener las características desacelerantes del ma-terial del lecho y mantener el drenaje libre. El uso de equipo pesado para el trabajo en el lecho de detención reduce el tiempo de ex-posición para los trabajadores de manteni-miento a un camión fuera de control que desea usar la vía, El Mantenimiento de los accesorios debería realizarse según sea ne-cesario.

Curvas Verticales

Consideraciones Generales Las curvas verticales para efectuar el cambio gradual entre pendientes rectas pueden ser cualquiera de los tipos convexo o cóncavo descritos en la Exhibición 3-69. Las curvas verticales deben ser de aplicación simple y resultar en un diseño seguro, de operación cómoda, placentero en apariencia y adecua-



do para el drenaje. El control principal para una operación segura sobre las curvas con-vexas es la provisión de amplias distancias de visibilidad para la velocidad directriz; a pesar de que la investigación (4) mostró que las curvas verticales con limitada distancia visual no necesariamente experimentan pro-blemas de seguridad, se recomienda que todas las curvas verticales se diseñen como para proveer por lo menos las distancias vi-suales de detención mostradas en la Exhibi-ción 3-1. Dondequiera que sea económica y físicamente posible, deben usarse distancias visuales de detención más liberales. En los puntos de decisión deberla proveerse una distancia visual adicional. La consideración de la comodidad de los mo-toristas requiere que la tasa de cambio de la pendiente se mantenga dentro de límites to-lerables. Esta consideración es más impor-tante en las curvas cóncavas, donde las fuerzas gravitacional y centrífuga vertical son de la misma dirección y sentido. La aparien-cia también debería considerarse. Una curva larga tiene una apariencia más agradable que una corta, la cual puede dar la aparien-cia de un repentino quiebre en el perfil debi-do al efecto de escorzo.

Exhibición 3-69. Tipos de Curvas Verticales El drenaje de los pavimentos con cordones en las curvas verticales cóncavas, Tipo III en la Exhibición 3-69, requiere un cuidadoso

diseño del perfil para mantener una línea de pendiente de no menos que 0.5 por ciento o, en algunos casos, 0.35 por ciento para los bordes exteriores del pavimento. Aunque no es deseable, las pendientes sua-ves pueden ser necesarias en algunas situa-ciones. Por simplicidad, en el diseño del perfil de la plataforma se usa la curva parabólica de se-gundo grado con un eje vertical equivalente centrado sobre el punto de intersección verti-cal (PIV). Los desplazamientos verticales desde la tangente " varían con el cuadrado de la distancia horizontal desde el punto final de la curva (punto de tangencia). La separación vertical desde la pendiente recta en cualquier punto a lo largo de la cur-va se calcula como una proporción del la se-paración vertical en el PIV, el cual es AL/800, donde los símbolos son los mostrados en la Exhibición 3-69. La tasa de cambio de la pendiente en puntos sucesivos de la curva es una cantidad cons-tante para incrementos iguales de la distan-cia horizontal, y es igual a la diferencia alge-braica entre las pendientes de las rectas que se cortan, dividida por la longitud de la curva en metros, o A/L en %/m. La relación inversa L/A es la distancia horizontal en metros re-querida para efectuar un cambio de pendien-te de 1 por ciento en gradiente y es, por lo tanto, una medida de la curvatura. La cantidad L/A, denominada “K” y expresa-da en m/%, es útil para determinar la distan-cia horizontal desde el punto de principio de la curva vertical (PCV) hasta el vértice de las curvas Tipo I, o hasta el punto bajo de las curvas Tipo III. Este punto donde la pendien-te es cero ocurre a una distancia desde el PCV igual a K veces la pendiente de aproxi-mación. El valor K es también útil para determinar las longitudes mínimas de curvas verticales para varias velocidades directrices. Otros detalles sobre las curvas verticales parabólicas se encuentran en textos de inge-niería vial.



En ciertas ocasiones, debido a la separación crítica u otros controles, puede ser adecuado el uso de curvas asimétricas. Dada la infre-cuencia de las condiciones bajo las cuales tales curvas son adecuadas, la deducción y uso de las ecuaciones relevantes no se in-cluyen aquí. Para usar en tales limitados ca-sos, refiérase a informes sobre curvas asi-métricas encontrados en una cantidad de textos de ingeniería vial. Curvas Verticales Convexas Generalmente, las longitudes mínimas de las curvas verticales convexas determinadas según los requerimientos de la distancia de visibilidad son satisfactorias desde el punto de vista de la seguridad, comodidad y apa-riencia. Una excepción puede ser en las zo-nas de decisión, tal como la distancia de vi-sibilidad a rampas de salida en nesgas (bi-furcaciones de ramas) donde son necesarias longitudes más largas. Refiérase a la sección de este capítulo relativa a distancia visual de decisión. La Exhibición 3-70 ilustra los parámetros usados para determinar la longitud de una curva vertical convexa parabólica necesaria para proveer cualquier valor especificado de distancia visual. Las ecuaciones básicas para longitud de una curva vertical convexa en términos de dife-rencia algebraica de pendientes y distancia visual son:

Exhibición 3-70. Parámetros Considerados al De-terminar la Longitud de una Curva Vertical Con-vexa para Proveer Distancia Visual

(3-41)

(3-42)



Cuando las alturas de ojo y objeto son de 1.08 y 0.6 m, según se usó para la distancia visual de detención, las ecuaciones resultan:

Controles de diseño—distancia visual de deten-ción. Las longitudes de curvas verticales mí-nimas para valores diferentes de A para pro-veer las distancias mínimas visuales de de-tención para cada velocidad directriz se muestran en la Exhibición 3-71. Las líneas llenas dan las longitudes requeri-das, sobre la base de valores redondeados de K, según se determina de las Ecuaciones (3-43) y (3-44). La curva de trazos cortos abajo a la izquierda que corta estas líneas, indica dónde S = L. Note que a la derecha de la línea S = L, el valor de K, o la longitud de curva vertical por ciento de cambio en A, es una expresión simple y conveniente del control de diseño. Para cada velocidad directriz, este único va-lores un positivo número general indicativo de la tasa de curvatura vertical. El control de diseño en términos de K cubre todas las combinaciones de A y L para cualquier velo-cidad directriz dada; así, A y L no necesitan ser indicados separadamente en una tabula-ción de valores de diseño. La selección de las curvas de diseño esta facilitada porque la longitud requerida de curva en metros es igual a K veces la diferencia algebraica en por ciento, L = KA. Inversamente, la verifica-ción de los planos se simplifica mediante la comparación de todas las curvas con el valor K de diseño.

La Exhibición 3-72 muestra los valores K cal-culados para longitudes de curvas verticales según se las requiere por el rango de valores de las distancias visuales de detención, Ex-hibición 3-1, para cada velocidad directriz. Para uso directo en el diseño, los valores de K están redondeados como se muestra en la columna derecha. Los superiores valores redondeados de K están trazados como lí-neas llenas en la Exhibición 3-71. Los valo-res redondeados de K son más altos que los calculados, pero las diferencias no son signi-ficativas. Donde S es mayor que L, inferior izquierdo de la Exhibición 3-71, los valores calculados trazados como una curva (como lo muestra la línea punteada para 70 km/h) se doblan hacia la izquierda, y para pequeños valores de A las longitudes requeridas son cero por-que la línea visual pasa por encima del punto alto. Esta relación no representa la práctica de diseño deseable. La mayoría de los Esta-dos usan una longitud mínima de curva verti-cal, expresada como un valor único, un ran-go para diferentes velocidades directrices, o una función de A. Los valores ahora en uso varían desde alrededor de 30 a 100 m. Para reconocer la distinción en velocidad directriz y para aproximarse al rango de la práctica actual, las longitudes mínimas de curvas ver-ticales se expresan como unas 0.6 veces la velocidad directriz, Lmín = 0.6V, donde V está en kilómetros por hora y L en metros. (Expresión

empírica no homogénea en sus unidades). Estos ajustes finales se muestran como las líneas vertica-les abajo a la izquierda de la Exhibición 3-71. Los valores anteriores de K deducidos cuan-do S es menor que L también pueden usarse sin significativo error donde S es mayor que L. Como se muestra en la Exhibición 3-71, la extensión de las líneas diagonales hasta en-contrar las líneas verticales para longitudes mínimas de curvas verticales sólo resultan en diferencias apreciables de las teóricas donde A es pequeña y poco o ningún costo

(3-43)

(3-44)



adicional está comprendido en obtener cur-vas verticales más largas. Para conducción nocturna sobre carreteras sin iluminación, la longitud visible de pavi-mento es la directamente iluminada por los faros del vehículo. Para ciertas condiciones, los valores de mínima distancia visual de detención usada para el diseño superan la longitud de pavimento visible. Primero, los faros de los vehículos tienen limitaciones en la distancia de proyección para los niveles de intensidad luminosa que se requieren para visibilidad. Cuando los fa-ros son operados en luz-baja f el reducido poder de iluminación en la fuente, más el ángulo de proyección hacía abajo, restringen significativamente la longitud de pavimento visible. Así, particularmente para condiciones de alta velocidad, los valores de la distancia visual de detención exceden las distancias de pavimento visible permitidas por los faros de luz-baja, sin importar si el perfil de la pla-taforma es horizontal o verticalmente curvo. Segundo, para curvas verticales convexas la zona de pavimento adelante del punto de tangencia del rayo luminoso del faro con la superficie del pavimento está ensombrecida, y sólo recibe iluminación indirecta. Dado que la altura de montaje de los faros (típicamente 0.6 m) es menor que la altura del ojo del conductor (1.08 m para diseño), la distancia de visibilidad de un objeto ilumina-do está controlada por la altura de los faros del vehículo, más que por la línea directa de visión. Cualquier objeto dentro de la zona de sombra debería ser lo bastante alto para ex-tenderse dentro del rayo de luz del faro para ser iluminado directamente. Sobre la base de la Ecuación (3-41), el fondo del rayo de luz del faro está alrededor de 0.4 m sobre el pa-vimento a una distancia adelante del vehícu-lo igual al valor bajo del rango de distancia visual de detención. Aunque el sistema de faros del vehículo limita la longitud de visibili-dad del pavimento como ya se mencionó,

hay algún efecto mitigador en que otros ve-hículos -cuya altura de luz trasera típica-mente varía desde 0.45 m hasta 0.6 m- y otros objetos de tamaños peligrosos reciben iluminación directa de los faros a los valores de la distancia visual de detención usados para el diseño. También puede razonarse que los conductores son conscientes de que la visibilidad durante la noche es menor que durante el día, sin importar las características de diseño del camino, y que los operadores de los vehículos están así más atentos y alertas. Hay una sección horizontal de muy pequeña longitud sobre una curva vertical convexa de Tipo I, Exhibición 3-69, pero no se experi-menta ninguna dificultad para el drenaje de los pavimentos con cordones si la curva es lo bastante aguda como para que en un punto alrededor de 15 m desde el vértice se alcan-ce una pendiente de 0.30 %. Esto corres-ponde a un K de 51 m por uno por ciento de cambio en pendiente; está línea está trazada en la Exhibición 3-71 como el máximo para drenaje. Todas las combinaciones debajo y a la derecha de esta línea comprenden curvas verticales más suaves. En estos caso es ne-cesario prestar atención especial para ase-gurar el adecuado drenaje del pavimento cerca del ápice de la cresta de las curvas verticales. No se intenta que un valor K de 51 sea considerado un diseño máximo, sino me-ramente el valor más allá del cual el drenaje debe ser diseñado más cuidadosamente. Controles de diseño—distancia visual de adelan-tamiento. Los valores de diseño de las curvas verticales convexas para distancia visual de adelantamiento difieren de los de distancia visual de detención debido a los diferentes criterios de altura. Se aplican las Ecuaciones (3-41 y (3-2), pero la altura 1.30 m del objeto resulta en las siguientes fórmulas especificas con los mismos términos que antes:



Para mínimas distancias visuales de adelan-tamiento, Exhibición 3-7, las requeridas lon-gitudes de las curvas verticales convexas son sustancialmente más largas que para distancias visuales de detención. La exten-sión de la diferencia es evidente por los valo-res de K, o longitud de la curva vertical por cada 1 % de cambio en A, para las distan-cias visuales de adelantamiento mostradas en la Exhibición 3-73. Estas longitudes son de 7 a 10 veces las longitudes para distancia visual de detención.

Exhibición 3-71. Controles de Diseño para Curvas Verticales Convexas – Condiciones de Camino-abierto

a Tasa de curvatura vertical, K, es la longitud de curva por uno por ciento de diferencia algebraica de pendientes que se cortan (A). K = L/A (m/%) Exhibición 3-72. Controles de Diseño para Distan-cia Visual de Detención y para Curvas Verticales Convexas

Nota: * La tasa de curvatura vertical, K, es la longitud de curva por uno por ciento de diferencia algebraica de pendientes (A). K = L/A (m/%) Exhibición 3-73. Controles de Diseño para Curvas Verticales Convexas Basadas en Distancia Visual de Adelantamiento.

(3-45)

(3-46)



Generalmente, es impracticable diseñar cur-vas verticales convexas para proveer distan-cia visual de adelantamiento, debido al alto costo donde están implicados cortes en la cresta y la dificultad de ajustar al terreno las curvas verticales, particularmente en cami-nos de alta-velocidad. La distancia visual de adelantamiento sobre curvas verticales con-vexas puede ser posible en caminos con una inusual combinación de baja velocidad direc-triz y suaves pendientes, o mayores veloci-dades directrices con muy pequeñas diferen-cias algebraicas de pendientes. Ordinaria-mente, la distancia visual de adelantamiento se provee sólo en lugares donde las combi-naciones de alineamiento y perfil no requie-ren el uso de curvas verticales convexas. Curvas Verticales Cóncavas Por lo menos, en alguna extensión se reco-nocen cuatro criterios diferentes para esta-blecer las longitudes de las curvas verticales cóncavas: (1) distancia visual de faros delanteros, (2) comodidad del motorista, (3) control del drenaje, y (4) apariencia general. Algunos organismos viales usaron directa-mente la distancia visual de los faros, y en gran parte esta es la base para determinar la longitud de las curvas verticales cóncavas. Cuando un vehículo recorre una curva verti-cal cóncava durante la noche, la parte de carretera iluminada adelante depende de la posición de los faros y de la dirección del rayo de luz. En general se usa una altura de faros de 0.6 m y un ángulo de divergencia de 1° hacia arriba del rayo de luz desde el eje longitudinal del vehículo. El esparcimiento hacia arriba del rayo de luz provee alguna longitud visible adicional, pero generalmente esto no se tiene en cuenta en el diseño. Las fórmulas siguientes muestran la relación de S, L y A, usando S como la distancia entre el vehículo y el punto donde el rayo de luz de

ángulo de 1º intersecta la superficie de la plataforma:

Para la seguridad general de los caminos, una curva vertical debería ser lo sufi-cientemente larga de modo que la distancia del rayo de luz sea casi la misma que la de visibilidad de detención. En consecuencia, es pertinente usar las distancias visuales de detención para varias velocidades directrices como el valor S en las fórmulas de arriba. Las resultantes- longitudes de curvas vertica-les para el valor superior del rango de dis-tancias visuales para cada velocidad directriz se muestran en la Exhibición 3-74 con líneas llenas. Se usan valores redondeados de K, como se hizo para las curvas verticales con-vexas. El efecto sobre la comodidad por el cambio en la dirección vertical es mayor en las cur-vas cóncavas que en las convexas porque

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las fuerzas gravitacional y centrífuga se combinan, más que se oponen. La incomodidad debida al cambio en la di-rección vertical no se mide realmente porque es afectada apreciablemente por la suspen-sión de la carrocería del vehículo, la flexibi-lidad de las cubiertas, el peso transportado, y otros factores. Los limitados intentos de tales mediciones han llevado a una amplia conclu-sión de que el viaje es cómodo sobre las curvas verticales cóncavas cuando la acele-ración centrífuga no supera 0.3m/seg2. La expresión general para tal criterio es:

La longitud de la curva vertical requerida pa-ra satisfacer este factor de confort a varías velocidades directrices es sólo alrededor del 50 por ciento de la requerida para satisfacer el requerimiento de la distancia de visibilidad de los faros para el rango normal de con-diciones de diseño. El drenaje afecta el diseño de las curvas ver-ticales de Tipo III, Exhibición 3-69, donde se usan secciones con cordones. Un criterio aproximado para las curvas verticales cónca-vas es el mismo que se expresó para las condiciones convexas, esto es, proveer una pendiente mínima de 0.30 por ciento dentro de los 15 m del punto de tangente horizontal. Este criterio se representa como la misma, o muy próxima a ella, línea mostrada en la Ex-hibición 3-74 para 100 km/h, K = 51. El requerimiento de drenaje difiere del otro criterio en que la longitud de la curva vertical cóncava determinada es un máximo, mien-

tras que la longitud para cualquier otro crite-rio es un mínimo. Es decir, la longitud máxi-ma del criterio de drenaje es mayor que la longitud mínima para otro criterio hasta 100 km/h. Para apariencia general, anteriormente se hizo algún uso de la experiencia para la lon-gitud de las curvas verticales cóncavas en donde el mínimo valor de L es 30A o, en la Exhibición 3-74, K = 30. Esta aproximación es un control generalizado para valores de A pequeños o intermedios. Comparada con la distancia de visibilidad de los faros, corres-ponde a una velocidad directriz entre 70 y 8 0 km/h. En carreteras de alto-tipo, las curvas más largas se estiman apropiadas para me-jorar la apariencia.

Exhibición 3-74. Controles de Diseño para Curvas Verticales Cóncavas – Condiciones de Camino-abierto De lo anterior, es evidente que los controles de diseño para las curvas verticales cónca-vas difieren de los de las curvas convexas, y son necesarios valores separados de diseño. La base de la distancia de visibilidad de faros parece ser la más lógica para uso general, y los valores determinados para distancias vi-suales de detención están dentro de los lími-tes reconocidos en la práctica actual. Se concluye en usar este criterio para establecer los valores de diseño de un rango de longitu-des de curvas verticales cóncavas. Como en

(3-51)



el caso de las curvas verticales convexas, es conveniente expresar el control de diseño en términos de la tasa K para todos los valores de A. Esto supone alguna desviación de los valores calculados para pequeños valores de A, pero las diferencias no son significativas. La Exhibición 3-75 muestra el rango de valo-res calculados y los valores redondeados de K seleccionados como controles de proyecto. Las longitudes de las curvas verticales cón-cavas sobre la base de los valores de K para las velocidades directrices se muestran con líneas llenas en la Exhibición 3-74. Debe po-nerse el acento en que estas longitudes son valores mínimos basados en la velocidad directriz; siempre que sea posible son de-seables curvas más largas, pero debe ejerci-tarse la atención sobre el drenaje donde se use un valor de K superior a 51. Las longitudes mínimas de las curvas verti-cales para gradientes suaves también se reconocen para las condiciones cóncavas. Generalmente, los valores determinados pa-ra las condiciones convexas parecen ser adecuados para las cóncavas. Las longitu-des de las curvas verticales cóncavas, líneas verticales en la Exhibición 3-74, son iguales a 0.6 veces la velocidad directriz en km/h. Las curvas verticales más cortas que las lon-gitudes calculadas según la Exhibición 3-75 pueden justificarse por razones económicas en casos donde un elemento existente, tal como una estructura no lista para su reem-plazo, controla el perfil vertical. En ciertos casos las rampas también pueden diseñarse con curvas verticales más cortas. La fuente de iluminación fija es deseable en estos casos. Para el diseño de calles, algu-nos ingenieros aceptan diseñar una curva convexa o cóncava donde A es alrededor de 1 por ciento o menos, sin una longitud de curva vertical calculada. Sin embargo, las modificaciones de campo durante la construcción usualmente resultan

en la construcción de algo equivalente a una curva vertical, aunque sea corta.

* La Tasa de Curvatura, K, es la longitud de curva (m) por uno por ciento de diferencia algebraica de las pendientes de se intersectan (A). K = L/A (m/%) Exhibición 3-75. Controles de Diseño para Curvas Verticales Cóncavas Distancia Visual en Cruces Bajo-Nivel La distancia visual en el camino a través de una separación de niveles debe ser por lo menos tan larga como la mínima distancia visual de detención, y preferiblemente mayor. El diseño del alineamiento vertical (rasante) es el mismo que en cualquier otro punto del camino, excepto en algunos casos de curvas verticales cóncavas al pasar por abajo de una estructura, según se ilustra en la Exhibi-ción 3-76. Aunque no un problema frecuente, la faja de la estructura puede cortar la línea visual y limitar la distancia visual a menos de lo obtenible de otra forma. Generalmente resulta práctico proveer la mínima longitud de curva vertical tratada arriba en estructuras de separación de niveles, y aun donde se superan las pendiente recomendadas. La distancia visual no necesita reducirse por debajo de los valores recomendados para distancia visual de detención.



Para algunas condiciones, el proyectista puede desear chequear la distancia visual disponible en un paso bajo nivel, tal como en un paso de dos-carriles sin ramas, donde podría ser deseable proveer distancia visual de adelantamiento. Tales chequeos se hacen mejor gráficamente sobre la rasante, pero pueden calcularse también.

Exhibición 3-76. Distancia Visual en Cruces Bajo-Nivel Las ecuaciones generales para longitud de curva vertical cóncava en cruces bajo-nivel son: Caso 1 – Distancia visual mayor que la longi-tud de la curva vertical (S > L)

Caso 2—Distancia visual menor que la longi-tud de la curva vertical (S < L):

Usando una altura de ojo de 2.4 m para un camionero y una altura de objeto de 0.6 m para las luces traseras de un vehículo, pue-den deducirse las ecuaciones siguientes: Caso 1–-Distancia visual mayor que la longi-tud de la curva vertical (S > L):

Caso 2—Distancia visual menor que la longi-tud de la curva vertical (S < L)

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Controles Generales de Alineamiento Vertical Además de los controles específicos de arri-ba para el alineamiento vertical, hay varios controles generales que deben considerarse en el diseño. • Deberla preferirse una línea de pendiente

suave con cambios graduales, en con-formidad con el tipo de carretera o calle y el carácter del terreno, a una línea con numerosos quiebras y pendientes de cor-tas longitudes. Los valores de diseño de detalle son la pendiente máxima y la lon-gitud crítica de pendiente, pero la manera en que ellos se aplican y ajustan al terre-no sobre una línea continua determina la compatibilidad y apariencia del producto terminado.

• Deben evitarse los tipos de perfil montaña

rusa o depresión oculta. Generalmente, tales perfiles ocurren sobre alineamiento horizontal relativamente recto donde la rasante sigue estrechamente una línea de terreno natural ondulado. Los ejemplos de estos indeseables perfiles son eviden-tes en muchos viejos caminos y calles. Son estéticamente desagradables y peli-grosos. Las depresiones ocultas contribu-yen a los accidentes en la maniobra de adelantamiento el conductor que se ade-lanta es engañado por la vista del camino o calle más allá de la depresión,, libre de vehículos en sentido contrario.

• Aun con suaves depresiones, este tipo de

perfil es desconcertante porque el con-ductor no puede estar seguro si o no hay un vehículo viniendo, oculto detrás de la convexidad. Este tipo de rasante se evita mediante el uso de curvas horizontales o por pendientes más graduales. Las líneas de pendientes ondulantes, com-prendiendo sustanciales longitudes de pendientes de impulso, deben valorarse

por sus afectos sobre la operación de tránsito. Tales perfiles permiten a los ca-miones pesados operar a velocidades generales más altas de las que son posi-bles cuando la subida no está precedida por una bajada pero pueden alentar velo-cidades excesivas de camiones con con-comitantes peligros para el otro tránsito.

• Generalmente, deben evitarse las líneas

de pendiente espalda-quebrada (dos cur-vas verticales del mismo sentido separa-das por cortas secciones de pendiente recta), particularmente en las concavida-des donde la vista amplia de ambas cur-vas no es agradable. Este efecto es muy notable en caminos divididos con seccio-nes de canteros abiertos.

• En largas pendientes puede ser preferible

ubicar las pendientes más fuertes en el fondo y suavizar las pendientes cerca del tope del ascenso, o romper la pendiente sostenida, mediante cortos intervalos de pendiente más suave en lugar de una pendiente uniforme sostenida que podría estar sólo ligeramente por debajo del máximo permitido. Esto es particularmen-te aplicable a los caminos y calles con ve-locidades directrices bajas.

• Donde hay intersecciones a nivel sobre

secciones de caminos con pendientes de moderadas a fuertes, es deseable reducir el gradiente a través de la intersección. Tal cambio de rasante es beneficioso pa-ra todos los vehículos que giren, y sirve para reducir los peligros potenciales.

• Las curvas verticales cóncavas deben

evitarse en los cortes, a menos que pue-da proveerse un drenaje adecuado.



COMBINACIONES DE LOS ALINEAMIEN-

TOS HORIZONTAL Y VERTICAL


Los alineamientos horizontal y vertical son elementos de diseño permanente para los cuales se justifica un completo estudio. Es extremadamente difícil y costoso corregir deficiencias de los alineamientos después que la carretera se ha construido. En las au-topistas hay numerosos controles tales como estructuras multiniveles y costosa zona-de-camino. En la mayoría de las calles arteria-les, a lo largo de las líneas de propiedad tie-nen lugar rápidos desarrollos urbanos que hacen impracticable cambiar el alineamiento en el futuro. Así, los compromisos en los di-seños de los alineamientos deben sopesarse cuidadosamente, porque cualquier ahorro inicial puede ser superado por las pérdidas económicas para el público en la forma de accidentes o demoras. Los alineamientos horizontal y vertical no deben diseñarse independientemente. Ellos se complementan uno al otro, y las combina-ciones pobremente diseñadas pueden arrui-nar los puntos buenos y agravar las deficien-cias de cada uno. El alineamiento horizontal y la rasante están entre los más importantes elementos de diseño permanente de la ca-rretera, para los cuales se justifican estudios completos. La excelencia en su diseño y en el diseño de su combinación aumenta la utilidad y seguri-dad, alienta la velocidad uniforme, y mejora la apariencia, casi siempre sin costo adicio-nal (23, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53).

Controles de Diseño Generales Es difícil tratar la combinación del alinea-miento horizontal y la rasante sin referencia al amplio tema del trazado.

Los temas están mutuamente interrelaciona-dos y lo que puede decirse de uno general-mente es aplicable al otro. Aquí se supone que el trazado general ha sido fijado y que el problema remanente es el específico diseño y armonización de las líneas verticales y horizontales, tal como la terminada carretera, camino o calle serán una económica, agra-dable y segura vía sobre la cual viajar. Los controles físicos o influencias que actúan singularmente o en combinación para deter-minar el tipo de alineamiento son el carácter del cansino, justificado por el tránsito, topo-grafía y condiciones del subsuelo, desarro-llos culturales existentes, posibilidad de de-sarrollos futuros, y ubicación de las termina-les. La velocidad directriz es considerada al de-terminar el trazado general, pero en tanto el diseño continúa con mayor detalle en el ali-neamiento y rasante, ella asume mayor im-portancia y la velocidad elegida para el dise-ño actúa para mantener todos los elementos en equilibrio. La velocidad directriz determina los valores límites para muchos elementos tal como la curvatura y la distancia de visibi-lidad, e influye en muchos otros elementos tales como ancho, separaciones, y gradiente máximo; todos las cuales se trataron prece-dentemente de este capítulo. La adecuada combinación del alineamiento horizontal y la rasante se obtiene mediante el estudio de ingeniería y la consideración de los controles generales siguientes: • La curvatura y las pendientes deben estar

en adecuado equilibrio. El alineamiento recto o de suave curvatura horizontal a expensas de fuertes o largas pendientes, y la excesiva curvatura horizontal con suaves pendientes son los dos pobres di-seños. Un diseño lógico que ofrece el máximo de seguridad, capacidad, facili-dad y uniformidad de operación, y agra-dable apariencia dentro de los límites



prácticos del terreno y zona atravesada es un compromiso entre los dos extre-mos.

• La curvatura vertical sobrepuesta sobre la

curvatura horizontal, viceversa, general-mente resulta en una vía más agradable, pero debería analizarse el efecto sobre el tránsito. Los sucesivos cambios en el per-fil no combinados con la curvatura hori-zontal puede resultar en una serie de jo-robas visible al conductor desde cierta distancia; una condición peligrosa como se trató previamente. Sin embargo, el uso combinado de los alineamientos horizon-tal y vertical puede también resultar en ciertas disposiciones peligrosas, como se tratará en esta sección.

• La aguda curvatura horizontal no deberla

introducirse en o cerca de la cresta de una curva vertical convexa. Esta condi-ción es peligrosa porque el conductor no puede percibir el cambio en el alinea-miento horizontal, especialmente de no-che cuando los rayos de luz de los faros van directamente recto hacia adelante en el espacio. El peligro de esta disposición se evita si la curvatura horizontal se hace más larga que la curva vertical. También puede hacerse un adecuado diseño me-diante el uso de valores de diseño bien por arriba de los mínimos para la veloci-dad directriz.

• Algo asociado con lo anterior, no debería

introducirse una aguda curvatura horizon-tal en o cerca del punto bajo de una pro-nunciada curva vertical cóncava. Debido a que el camino adelante es escorzado, cualquier cambio en la curvatura hori-zontal -aunque pequeño- supone una in-deseable apariencia distorsionada. Ade-más, las velocidades de los vehículos, particularmente de los camiones, a me-nudo son más altas en el fondo de las pendientes, y pueden resultar operacio-

nes erráticas, especialmente durante la noche.

• En caminos y calles de dos-carriles, la

necesidad de secciones de seguro ade-lantamiento en intervalos frecuentes y para un apreciable porcentaje de la lon-gitud del camino a menudo supera el general deseo de combinar los alinea-mientos vertical y horizontal. En estos ca-sos es necesario trabajar hacia largas secciones rectas para asegurar en el dise-ño la suficiente distancia visual de adelan-tamiento.

• La curvatura horizontal y la rasante deben

ser tan suaves censo posible en las inter-secciones donde la distancia de visibi-lidad a lo largo de ambos caminos o ca-lles es importante y los vehículos pueden tener que aminorar la velocidad o dete-nerse.

• En carreteras y calles divididas, la variación

en el ancho del cantero central y el uso de rasantes y alineamientos horizontales separados deberla considerarse para deri-var las ventajas de diseño y operaciona-les de las calcadas de un-sentido. Donde el tránsito justifique la provisión de cuatro carriles, generalmente resulta un diseño superior sin costo adicional del concepto y base del diseño lógico de las calzadas de un-sentido.

• En zonas residenciales el alineamiento

debería diseñarse para minimizar los fac-tores molestos a la vecindad. General-mente, una vía deprimida hace a la carre-tera menos visible y menos ruidosa para los residentes adyacentes. A veces pue-den hacerse ajustes menores en el ali-neamiento horizontal sin incrementar la zona de amortiguación entre la carretera y los racimos de hogares.



• El alineamiento debería diseñarse para realzar las vistas naturales y artificiales de escénica atracción, tales como ríos, formaciones de roca, parques, sobresa-lientes edificios, y campos de golf» El camino debería meterse, más que huir de estas vistas sobresalientes; y debería caer hacia aquellas características de in-terés en una cota baja, y debería elevarse hacia aquellas características que Mejor se ven debajo o en la silueta contra el cie-lo.

Coordinación Planialtimétrica

La coordinación del alineamiento horizontal y la rasante no deberla dejarse al azar, sino que deberla comenzar con los croquis preli-minares, etapa durante la cual pueden hacerse realmente ajustes. Aunque no puede establecerse un específico orden de estudio para todas las carreteras, puede delinearse un procedimiento general aplicable a la mayoría de las vías. El proyectista debería usar dibujos de trabajo de un tamaño, escala y disposición aptos para estudiar largos, continuos tramos de carretera en planta y perfil, y visualizar el conjunto en tres dimensiones. Los dibujos de trabajo deben ser de escala pequeña, con el perfil trazado junto con la planimetría. Usualmente, un rollo continuo de papel para altimetría es adecuado para este propósito. Para ayudar en esta visualización hay tam-bién disponibles programas para computa-doras personales (PC) que permiten a los proyectistas ver los propuestos alinea-mientos verticales y horizontales en tres di-mensiones. Después de estudiar el alineamiento horizon-tal y la rasante en forma preliminar, pueden hacerse ajustes en cada una o ambas, para obtener la coordinación deseada. En esta etapa, el proyectista no debería interesarse por el cálculo de otras líneas que las conoci-das como controles principales.

En gran parte, el estudio debería basarse en el análisis gráfico o por computadora. Los criterios y elementos de diseño cubiertos en el anterior y en este capitulo deben mante-nerse en la mente del proyectista. Para la velocidad directriz seleccionada los valores para controlar la curvatura, pendiente, dis-tancia de visibilidad, y longitud de desarrollo del peralte deben estar a mano y verificados gráficamente o con una PC o sistema CADD. Durante el proceso, la velocidad directriz puede requerir ajustes a lo largo de algunas secciones para concordar con probables va-riaciones de la velocidad de operación. Esta necesidad puede ocurrir donde se necesitan notables cambios en las características del alineamiento, por inusuales controles del te-rreno o zona-de-camino. Además deben considerarse los controles generales de di-seño enumerados separadamente para los alineamientos horizontal, vertical, y su com-binación. Deben considerarse todos los as-pectos del terreno, operación del tránsito, y apariencia, y ajustarse y coordinarse las lí-neas horizontales y verticales, antes de co-menzar los costosos y largos cálculos, y la preparación de los planos de construcción a escala grande. Usualmente desde el punto de vista de la apariencia, la coordinación del alineamiento horizontal y la rasante puede realizarse visualmente sobre los dibujos de trabajo preliminares, o con la asistencia de programas de PC desarrollados para tales propósitos. Generalmente, estos métodos dan como resultado un producto satisfactorio cuando lo hace un proyectista experi-mentado. Este medio de análisis puede su-plementarse con modelos o croquis de pers-pectivas o imágenes proyectadas por la PC en los lugares donde los efectos de ciertas combinaciones de líneas son cuestionables. Para carreteras con cunetas, deben exami-narse los efectos de las transiciones del pe-ralte sobre la rasante de la cuneta. Esto pue-de ser particularmente significativo cuando estén implicadas pendientes suaves y pue-dan resultar depresiones locales.



A veces, ligeros cambios en las rasantes con relación a las curvas horizontales pueden eliminar el problema. Obviamente, los procedimientos de arriba deben modificarse para el caso típico de di-seño de camino o calle local, en cuanto se lo compara con el de una carretera de alto tipo. El alineamiento de cualquier camino o calle local, para obra nueva o reconstrucción, está gobernado por el desarrollo existente o pro-bable futuro a lo largo de él.

El cruce de caminos o la intersección de ca-lles y los accesos para servicio de la tierra son controles algo dominantes, Aunque ellos deben ser completamente con-siderados, no deben dejar a un lado las am-plias características deseables descritas arri-ba. Aun para el diseño de una calle, es deseable solucionar secciones de largo y fluyente ali-neamiento y perfil, en vez de una serie de conectadas secciones bloque-por-bloque. Algunos ejemplos de pobre y buena práctica se ilustran en la Exhibición 3-77.

OTROS ELEMENTOS QUE AFECTAN AL DISEÑO GEOMÉTRICO Además de los elementos de diseño anteriores, varios otros elementos afectan o son afecta-dos por el diseño geométrico vial. Cada elemento se trata sólo hasta la extensión necesaria como para mostrar su relación con el diseño geométrico, y cómo es afectado a su vez. Aquí no se tratan los detalles de diseño de estos elementos.

Exhibición 3-77. Relaciones Alineamiento y Rasante en el Diseño Vial (48)



Exhibición 3-77. Relaciones Alineamiento y Rasante en el Diseño Vial (Continuación)



Exhibición 3-77. Relaciones Alineamiento y Rasante en el Diseño Vial (Continuación)

Drenaje

Las obras viales de drenaje se proveen para llevar el agua a través de la zona-de-camino y para desviar el agua de lluvia del camino mismo. Estas obras incluyen puentes, alcan-tarillas, canales, cordones, cunetas, y varios tipos de drenes. Las capacidades hidráulicas y ubicaciones de tales estructuras deben di-señarse para tomar en consideración el daño a la propiedad aguas arriba y para asegurar un bajo grado de riesgo de interrupción del tránsito por inundación tanto como sea con-sistente con la importancia del camino, los requerimientos del servicio de tránsito de diseño, regulaciones Federales y Estatales y los fondos disponibles. Mientras que las con-sideraciones de drenaje son una parte inte-

gral del diseño geométrico vial, los criterios específicos no están incluidos aquí. Para un tratamiento general de los temas de drenaje deben consultarse las Highway Drai-nage Guidelínes de AASHTO (54) y, para guías sobre los principales temas del diseño hidráulico vial, el Model Drainage Manual de AASHTO (55). Muchas oficinas viales estatales tienen exce-lentes manuales de drenaje de carreteras que pueden usarse como referencia para los procedimientos de diseño hidráulico. Ade-más, otras publicaciones se usan amplia-mente y están disponibles para los organis-mos viales en la FHWA o el National Techni-cal Information Service (56).



Frecuentemente, los requerimientos hidráuli-cos para los cruces de corrientes de agua e invasiones de la llanura de inundación afec-tan el alineamiento y perfil (57). Los efectos probables de una invasión vial de inundar pe-ligrosamente otras propiedades y el riesgo del daño de la inundación al camino deberla evaluarse cuando se está considerando un trazado sobre una llanura de inundación. Las cotas de la superficie de agua de varios periodos de retorno influirán en las deci-siones respecto del perfil de la carretera donde sea necesaria una invasión. A menu-do, los perfiles de la carretera en los cruces de corrientes de agua están determinados por consideraciones hidráulicas. Hasta la extensión practicable, los cruces de las co-rrientes y otras invasiones viales sobre las llanuras de inundación deben ubicarse y ali-nearse para preservar la distribución y direc-ción natural de la inundación. La estabilidad y ambiente de los cursos de agua son tam-bién importantes y complejas consideracio-nes en el trazado y diseño vial. Los canales superficiales se usan para inter-ceptar y alejar el derrame superficial de los caminos, dondequiera que sea practicable. Ellos deben tener capacidad adecuada para el derrame de diseño, y deben ubicarse y conformarse para evitar la creación de peli-gros al tránsito. Usualmente los canales es-tán revestidos con vegetación, y se usan re-vestimientos de roca o pavimento donde la vegetación no controlará la erosión. Normal-mente, el derrame de la superficie del pavi-mento drena por los taludes con césped has-ta los canales laterales o de cantero central. Se usan cordones o malecones, tomas, y rápidos o canalones donde el derrame desde el pavimento podría erosionar los taludes del terraplén. Donde sean necesarios sumideros, usualmente el pavimento es con cordones. Debe tenerse cuidado para asegurar que este cordón no invada la zona de despejo de la carretera; refiérase a la discusión sobre

separación horizontal a las obstrucciones en el Capítulo IV. Las embocaduras de drenaje deben diseñar-se y ubicarse para limitar el derramamiento del agua sobre los carriles de tránsito hasta anchos tolerables. Dado que las rejas pue-den bloquearse por acumulación de arrastres de basura, para las condiciones urbanas son ventajosas las aberturas de cordón o embo-caduras combinadas con reja y aberturas de cordón. Las rejas de embocaduras y las de-presiones o bocas de cordón abierto deben ubicarse fuera de los carriles de tránsito di-recto para minimizar el rápido regate de los vehículos que intentan evitar pasar sobre ellos. Las rejas de embocaduras deben también proyectarse para acomodar el tránsito ciclista y peatonal cuando sea apropiado. Las sec-ciones discontinuas con cordones, como en el gore de las ramas, y los cordones de se-paraciones variables no deben usarse como expedientes para conducir el drenaje del pa-vimento donde estas características podrían deteriorar la seguridad vial, Las embocadu-ras deben diseñarse y ubicarse para impedir que el cieno y detritos llevados en suspen-sión se depositen sobre la calcada donde el gradiente longitudinal se haya disminuido. Deben instalarse embocaduras extras cerca de los puntos bajos de las curvas verticales cóncavas para tomar cualquier sobreflujo proveniente de embocaduras bloqueadas. Las embocaduras deben ubicarse de modo que el flujo concentrado y el grueso flujo la-minar no crucen los carriles directos. Donde las superficies de pavimento sean alabea-das, como en los cruces de calles o ramas, el agua superficial debería interceptarse justo antes del cambio de pendiente transversal. Además, las embocaduras deben tener ade-cuada capacidad para evitar una condición peligrosa sobre el camino y puentes, espe-cialmente en las curvas verticales cóncavas donde el agua pueda estancarse. El efecto general del drenaje sobre la geometría de pavimentos, banquinas, zanjas, o cunetas y



taludes laterales se trata más adelante en el Capítulo IV. Usualmente el drenaje es más difícil y costo-so en las carreteras urbanas que en las rura-les, debido a las tasas más rápidas y volú-menes mayores del derrame, costoso daño potencial a la propiedad adyacente por inun-dación, costos totales más altos debido a más sistemas de embocaduras y subterrá-neos, mayor restricciones debido al desarro-llo urbano, falta de zonas naturales de masas de agua para recibir el agua de inundación, y más altos volúmenes de tránsito, incluyendo el peatonal. Hay allí mayor necesidad de interceptar el agua de lluvia concentrada antes de que al-cance la carretera y para desviarla sobre el flujo de cordones y agua superficial, sin inte-rrumpir el flujo de tránsito o causar un peligro a los ocupantes de los vehículos o a los pea-tones. Para acomodar tal derrame, usualmente se requieren sistemas subterráneos y numero-sas embocaduras, cordones y cunetas. A menudo deben construirse nuevas desem-bocaduras de drenes de considerable longi-tud debido a que usualmente a los existentes sistemas de desagües pluviales urbanos les falta capacidad para los volúmenes de dre-naje superficial de la carretera. Un sistema de uso conjunto de sistema de desagües, compartido por la repartición vial con otras, puede tener ventajas económicas para ambas partes, porque normalmente es más económico construir uno común que dos sistemas independientes. El diseño de drenaje urbano se trata en el Urban Drainage Design Manual de la FHWA (58). La reducción de los flujos pico puede obte-nerse mediante el almacenamiento del agua que cae sobre el lugar en piletas de deten-ción, tubos del drenaje pluvial, pantanos, playas de estacionamiento, y techos. El agua de lluvia es liberada hacia la obra de con-

ducción corriente abajo o corriente a un cau-dal reducido. El concepto debería conside-rarse para usar en el diseño del drenaje vial donde obras de conducción aguas abajo son inadecuadas para tomar los caudales pico desde las obras de drenaje pluvial de la ca-rretera, donde ésta contribuiría a acrecentar los caudales pico y agravar los problemas de inundación aguas abajo, y como una técnica para reducir los costos de construcción de desembocaduras desde las obras de drenaje pluvial del camino. También puede necesi-tarse detener el agua de lluvia para conside-rar las regulaciones Federales y Estatales sobre la calidad del agua. Algunos estados tienen regulaciones ambientales que requie-ren específicas medidas de contamina-ción/erosión. En la mayoría de los caminos, el costo del drenaje no es incidental o menor. La cuida-dosa atención de los requerimientos para el adecuado drenaje y la protección de la carre-tera de las inundaciones en todas las fases del trazado y diseño probará ser efectiva al reducir los costos de construcción y man-tenimiento. Control de Erosión y Desarrollo Paisajista

La prevención de la erosión es uno de los principales factores en el diseño, cons-trucción y mantenimiento de carreteras. Debería considerarse en las más tempranas etapas del trazado y diseño. Algún grado de control de erosión puede in-corporarse en el diseño geométrico, parti-cularmente en los elementos de la sección transversal. Por supuesto, la aplicación más directa del control de la erosión ocurre en el diseño del drenaje y en la preparación de las especifi-caciones de paisajismo y plantación de los taludes. La erosión y mantenimiento se minimizan en gran medida mediante el uso de taludes late-rales tendidos, redondeo y armonización con



el terreno natural; taludes de corte escalona-do; canales de drenaje diseñados con el de-bido cuidado de ancho, profundidad, taludes, alinea miento, y tratamiento protector; embo-caduras ubicadas y espaciadas con el control de erosión en la mente; prevención de la erosión a la salida de las alcantarillas; ade-cuadas obras para la interceptación, del agua superficial, barreras, bermas, y otros dispositivos protectores! dispositivos para atrapar los sedimentos en ubicaciones estra-tégicas; y cubierta protectora del terreno y plantación. El desarrollo paisajístico debería estar en relación con el carácter de la carretera y su ambiente. Los programas incluyen las si-guientes zonas de mejoras: 1. preservación de la vegetación existente, 2. trasplante de la vegetación existente

donde sea posible, 3. plantación de nueva vegetación, 4. selectivo desmonte y desbrozo, y 5. regeneración de las especies de plantas

naturales y el material. Los objetivos de la plantación o la retención y preservación del crecimiento vegetal natural a los costados del camino están estre-chamente relacionados. En esencia, son pa-ra: 1. proveer vegetación que será una ayuda

de la estética y seguridad, 2. vegetación que ayudará a disminuir los

costos de construcción y mantenimiento, y

3. vegetación que crea interés, utilidad, y belleza para placer y satisfacción del pú-blico viajero.

El paisajismo de las carreteras y calles urba-nas asume importancia adicional al mitigar las muchas molestias asociadas con el trán-sito urbano. El paisajismo puede reducir esta contribución a la frustración urbana, y hacer de las carre-teras y calles urbanas mejores vecindades.

La Guide for Transportation Landscape and Environmental Design de AASHTO (49) pre-senta más información sobre el desarrollo paisajista y el control de la erosión. Zonas de Descanso, Centros de Informa-

ción y Miradores Escénicos Las seguras zonas de descanso, centros de información, y miradores son elementos fun-cionales y deseables para el desarrollo com-pleto de la carretera y se proveen para la seguridad y conveniencia de los usuarios viales. Una segura zona de descanso es una zona lateral, con obras para estacionamiento separadas del camino, provistas para que el motorista se detenga y descanse por cortos períodos. La zona puede proveer agua para beber, sanitarios, mesas y bancos, teléfonos, obras de información, y otras para el viajero. Una segura zona de descanso no está desti-nada para usar para reuniones sociales o cívicas o para tales formas activas de re-creación como paseos en barco, natación, o juegos organizados. Un centro de informa-ción es una obra atendida o no por personas en la zona de descanso con el propósito de proveer servicios de información al motorista. Un mirador o vista escénica es una zona la-teral provista para que los motoristas esta-cionen sus vehículos, más allá de la banqui-na, primariamente para contemplar el esce-nario o para tomar fotografías con seguridad. Los miradores no necesitan proveer obras para confort y conveniencia. La selección del lugar para seguras zonas de descanso, centros de información, y mirado-res debería considerar las calidades escéni-cas de la zona, accesibilidad, y adaptabilidad al desarrollo. Otras consideraciones esen-ciales incluyen una adecuada fuente de agua un medio para tratar y/o disponer adecua-damente de los desagües cloacales. Los planos del lugar deben desarrollarse me-diante el uso de un completo proceso de planeamiento del lugar, que deberla incluir



la ubicación de las ramas de acceso, áreas de estacionamiento, edificios, zonas para picnics, abastecimiento de agua, obras de tratamiento de líquidos cloacales, y áreas de Mantenimiento. El objetivo es dar la máxima iimportancia a lo apropiado del lugar, más que el respeto de una constante separación, en longitud o tiempo, entre los lugares. Las instalaciones deben diseñarse para aco-modar las necesidades de los ancianos y dis-capacitados. En A Guide on Safety Rest Areas on Major Arterial and Freeway (59) se da mayor Información relativa al diseño de zonas seguras de descanso.

Iluminación La iluminación puede mejorar la seguridad de un camino o calle y, por consiguiente, la facilidad y confort de la operación. Las esta-dísticas Indican que la tasa de accidentes nocturnos es más alta que los diurnos, lo cual, en alto grado, puede atribuirse a la disminuida visibilidad. Hay evidencia de que en las zonas urbanas y suburbanas donde hay concentraciones de peatones e interfe-rencias laterales, las fuentes de luz fijas tien-den a reducir los accidentes. La iluminación de las carreteras rurales puede ser deseable pero la necesidad de ella es mucho menor que en calles y carreteras en zonas urbanas. El consenso general es que la iluminación de las carreteras rurales rara vez se justifica, excepto en cierta partes críticas, tales como distribuidores, intersecciones, cruces ferro-viarios a nivel, puentes largos o angostos, túneles, curvas cerradas, y zonas donde la interferencia lateral es un factor. La mayoría de las carreteras rurales modernas deben diseñarse con una abierta sección transver-sal y alineamientos horizontales y verticales realmente de alto tipo. Por consiguiente, ellas ofrecen una oportunidad para un uso casi máximo de las luces de los faros y resul-

tante justificación para disminuir la ilumina-ción fija de toda la carretera. En las autopistas donde no hay peatones, entradas laterales, u otras intersecciones a nivel, y donde la zona-de-camino es relativa-mente ancha, la justificación por la ilumina-ción difiere de las de calles y carreteras no controladas. An Informational Guide for Roadway Lighting (60) de AASHTO se preparó para ayudar en la selección de secciones de autopistas, ca-lles, y carreteras distintas que las vías de acceso controlado, sobre las cuales pueden, justificarse fuentes fijas de iluminación, y pa-ra presentar valores guías de diseño para su iluminación. Esta guía también contiene una sección sobre la iluminación de túneles y pasos bajo nivel. Si las intersecciones rurales a nivel deben iluminarse o no depende del trazado y de los volúmenes de tránsito implicados. Las inter-secciones que normalmente no requieren canalización son dejadas frecuentemente sin iluminación. Por otro lado, las intersecciones con sustancial canalización, particularmente trazados de muí ti-caminos y los diseñados a gran escala, a menudo son iluminados. Es especialmente deseable iluminar interseccio-nes canalizadas a gran escala. Debido a las fuertes curvaturas, poco de tales intersec-ciones está dentro del rango lateral de luces de los faros. Las luces de los faros de los otros vehículos son un estorbo más que una ayuda debido a la variedad de direcciones y movimientos de giro. Es necesario obtener una reducción de la velocidad de los vehícu-los que se aproximan a algunas interseccio-nes. La indicación de esta necesidad debería ser precisa y visible a una distancia desde la intersección que está más allá del rango de alcance de las luces de los faros, La ilumina-ción de la intersección con fuentes fijas logra esto.



En los distribuidores es también deseable, y a veces necesario, proveer iluminación de fuentes fijas. Los conductores deben ser ca-paces de ver no sólo el camino adelante, sino también toda la zona de calzada de giro para discernir adecuadamente las trayecto-rias a seguir. También deben ver todos los otros vehículos que pueden influir en su propio com-portamiento. Sin iluminación puede haber una notable disminución en la utilidad del distribuidor du-rante la noche, cuando podría haber más vehículos aminorando y moviéndose con in-certidumbre que durante las horas del día. Debería considerarse hacerlo visible durante la noche mediante iluminación (o dispositivos de reflectorización) de las partes de estructu-ras de separación de niveles que puedan ser peligrosas, tales como cordones, pilas y es-tribos. Cuanto mayor es el volumen de tránsi-to, particularmente el de giro, más importante se vuelven las fuentes fijas de iluminación en los distribuidores. La iluminación también debería considerarse en aquellas secciones de carreteras prin-cipales donde los movimientos de giro hacia y desde los desarrollos laterales son claros peligros. La iluminación con focos o la iluminación de la carretera puede ser deseable en los cru-ces ferroviarios a nivel donde hay movimien-tos nocturnos de trenes. En algunos casos tal tratamiento puede apli-carse también a los cruces operados con señales titilantes o barreras, o ambas. Los túneles casi siempre se iluminan y lo mismo los puentes de sustancial longitud en zonas urbanas y suburbanas. Es cuestionable si el costo de la iluminación de largos puentes en zonas rurales se justifi-ca o desea. Para minimizar el efecto del encandilamiento y para dar la instalación de iluminación más económica; las luminarias se montan a altu-ras por lo menos de 9 metros.

La uniformidad de la iluminación se mejora con alturas de montaje mayores, y en la ma-yoría de los casos, usualmente se prefieren alturas de montaje de 10 a 15 m. Para ilumi-nar grandes zonas de carreteras tal como distribuidores y zonas de descanso, se usan altos mástiles de iluminación, luminarias es-peciales sobre mástiles de 30 m o más de altura. Esta iluminación suministra una distribución uniforme de la luz sobre toda el área y puede proveer guía del alineamiento. Sin embargo, tiene la desventaja del impacto visual de la espuria luz que se incrementa en las comunidades vecinas. Siempre que sea práctico, los postes de ilu-minación deben ubicarse fuera de las zonas de despejo. Las dimensiones adecuadas de la zona de despejo para las varias clasificaciones fun-cionales se encontrara en la discusión sobre separación horizontal a obstrucciones del Capítulo IV. Donde los postes están ubicados dentro de la zona de despejo sin importar la distancia desde la calzada, deben diseñarse para te-ner una adecuada característica de atenua-ción de impacto; normalmente se usa un di-seño rompible. Los postes rompibles no deben usarse en calles de zonas densamente desarrolladas, particularmente con veredas. Cuando se los golpea, estos postes podrían ser peligrosos para los peatones y causar daños a los edifi-cios adyacentes. Debido a las bajas velocidades y vehículos estacionados, hay menor probabilidad de muerte de los ocupantes de un vehículo por chocar postes fijos sobre una calle, en cuan-to se la compara con una carretera. Los postes no deben erigirse a lo largo del exterior de las curvas sobre rampas donde son más susceptibles de ser golpeados. Los postes ubicados detrás de barreras lon-gitudinales (instaladas por otros motivos) deben separarse lo suficiente para permitir la deflexión de las barreras longitudinales bajo impacto.



En una carretera o calle dividida, los postes de iluminación pueden ubicarse en el cantero o sobre la derecha. Donde los postes se ubican sobre la dere-cha, la fuente de luz está más cerca de los carriles de tránsito más usados. Sin embargo, con la instalación en el cante-ro, el costo es generalmente más bajo y la iluminación mayor sobre los carriles de alta velocidad. En las instalaciones en canteros centrales deben usarse mástiles de doble brazo, para los cuales son favorables alturas de montaje de 12 o 15 m. Estos postes deben protegerse con adecua-das barreras longitudinales. En canteros estrechos, usual-mente es pre-ferible ubicar los postes de iluminación de modo que están integrados con la barrera de la mediana. Donde se considere una futura instalación de iluminación, pueden hacerse considerables ahorros mediante el diseño y la instalación de los conductos necesarios bajo los pavi-mentos y cordones carao parte inicial de la construcción. La iluminación vial sobre autopistas está ín-timamente asociada con el tipo y ubicación de las señales. Para completa efectividad de las dos, deben diseñarse juntas.

Servicios Públicos (Sspp) Todas las mejoras de carreteras y calles, si son conformadas dentro de la zona-de-camino existente o enteramente en una nue-va zona-de-camino, generalmente implican ajustes de las obras de Sspp. Aunque los Sspp generalmente tienen poco efecto sobre el diseño geométrico de la carretera o calle, debe darse completa consideración a las medidas -sano reflejo de los principios inge-nieriles y factores económicos- necesarias para preservar y proteger la integridad y cali-dad visual de la carretera o calle, su eficien-

cia de mantenimiento, y la seguridad del tránsito. Los costos de los ajustes de los Sspp varían considerable mente debido a la gran cantidad de compañías, tipo y com-plejidad de la obra, y el grado de implicación con la mejora. Dependiendo del trazado de un proyecto, los Sspp implicados podrían incluir: (1) conductos sanitarios; (2) líneas de abastecimiento de agua; (3) conductos de combustibles líquidos o ga-seosos; (4) líneas de energía o de comunicaciones aéreas o subterráneas; (5) líneas de drenaje y riego; (6) calefacción; y (7) túneles especiales para conexiones entre edificios. Los factores siguientes deben considerarse en el trazado y diseño de las instalaciones de Sspp. General Las líneas de Sspp deben ubicarse para mi-nimizar la necesidad de un posterior ajuste, para acomodar las futuras mejoras de la ca-rretera o calle, y para permitir los servicios de tales líneas con el mínimo de interferencia al tránsito. Las instalaciones longitudinales deben locali-zarse sobre alineamiento uniforme tan cerca como práctico de la línea de zona-de-camino para proveer un ambiente seguro para la operación del tránsito y preservar el espacio para futuras mejoras del camino o calle, u otras instalaciones de Sspp. Hasta la exten-sión practicable, los Sspp a lo largo de auto-pistas deben construirse para que puedan ser atendidos desde afuera de las líneas de acceso controlado. Hasta la extensión posible y practicable, los cruces de las líneas de Sspp deben ser casi normales al alineamiento del camino. Aque-llos cruces de Sspp que con más probabili-



dad requieran futuro mantenimiento deben encerrarse o instalarse en túneles para per-mitir los trabajos sin interrumpir el flujo de tránsito. La ubicación horizontal y vertical de las lí-neas de Sspp dentro de los límites de la zo-na-de-camino deben adecuarse a las normas sobre costados del camino despejados apli-cables al sistema, tipo de carretera o calle, y específicas condiciones para la particular sección implicada. La seguridad del público viajero debería ser una consideración princi-pal en el trazado y diseño de las obras de servicio - público en las zonas-de-camino de la carretera o-calle. La dimensión de la zona despejada al costado del camino a mantener para una específica clasificación funcional se trata en la sección sobre “Separación Hori-zontal a Obstrucciones” en el Capítulo 4. A veces es práctico y puede autorizarse la fijación de los elementos de Sspp a estructu-ras viales, tal como puentes. Donde sea po-sible y razonable ubicar las líneas en otro lugar; debe evitarse la fijación a las es-tructuras de puentes. En nuevas instalaciones o ajustes de los Sspp existentes, deben tomarse medidas para conocer o planear la expansión de las obras de Sspp, particularmente de aquellos ubicados bajo tierra o adheridos a los puen-tes. Todas las instalaciones de Sspp en, sobre o bajo la zona-de-camino o calle y adherida a estructura deben ser de materiales durables, diseñadas para una expectativa de larga vida de servicio, relativamente libre de la atención y mantenimiento de rutina, y cumplir o exce-der los requerimientos de los aplicables có-digos o especificaciones de la industria. Los Sspp destinados a cruzar o ocupar la zona-de-camíno de autopistas rurales o ur-banas deben estar de acuerdo con los reque-rimientos de A Policy on the Accommodation

of Utilities within Freeway Right-of-Way (61). Las carreteras y calles de acceso no-controlado deben satisfacer Guide for Ac-commodating Utilities within Highway Right-of-Way de AASHTO (62). Urbana Debido a la falta de espacio en la mayoría de las zonas metropolitanas, al comienzo del diseño vial debe darse especial considera-ción a la posibilidad del uso conjunto de la zona-de-camino que podría ser consistente con la primaria función de la carretera o ca-lle. Los accesorios de las instalaciones subterrá-neas, tales como ventilaciones, drenes, mar-cas, tapas de cámaras, y cierres, deben ubi-carse de modo que no interfieran la seguri-dad y mantenimiento de la carretera o calle, ni ser ocultados por la vegetación. Preferi-blemente deben ubicarse cerca de la zona-de-camino. Donde haya secciones con cordones, los Sspp deben ubicarse en el límite de las zo-nas entre el cordón y la vereda, al menos 0.5 m detrás de la cara del cordón y, donde sea posible, detrás de la vereda. Donde se pro-vean banquinas en lugar de cordones, debe proveerse una zona despejada acorde con las condiciones rurales El desarrollo existente y los anchos limitados de la zona-de-camino puede impedir la ubi-cación de alguna o todas las obras de Sspp fuera de la superficie de pavimento de la ca-lle o carretera. Bajo ciertas condiciones, puede ser necesario reservar la zona fuera de la superficie pavimentada exclusivamente para el uso de líneas aéreas con todas las otras ubicadas bajo la superficie de pavimen-to. La ubicación bajo la calzada es una ex-cepción de la norma establecida, y como tal requiere especial consideración y tratamien-to. La acomodación de tales obras bajo la calzada debería realizarse de una manera



que asegure un efecto adverso mínimo sobre el tránsito como resultado de las actividades futuras de atención y mantenimiento de la obra. Rural En una construcción nueva ninguna obra de servicio público debería situarse debajo de parte del pavimento, excepto donde deba cruzar la carretera. Normalmente, ningún poste debería ubicarse en el cantero de carreteras divididas. Los postes de Sspp, tubos verticales de ventila-ción, y otros accesorios sobre-el-terreno que pudieran constituir peligros a los vehículos errantes no serán permitidos dentro de la zona de despejo de la carretera. Las únicas excepciones permitidas podrían ser donde el accesorio es rompible o pudiera instalarse detrás de una barrera de tránsito erigida para proteger los vehículos errantes de algún otro peligro. La dimensión de la zona a mantener despejada para una específica clasificación funcional se encontrará en el Capítulo IV y en la Roadside Design Guide de AASHTO (63), la cual trata los anchos de las zonas despejadas y puede ser una referencia para determinar los anchos adecuados para auto-pistas, arteriales rurales, y colectores rurales de alta-velocidad, excepto para caminos lo-cales de muy bajo volumen con TMD menor o igual que 400 vehículos por día, debe pro-veerse una zona despejada mínima de 3 m.

Dispositivos de Control de Tránsito Señalización y Marcación La señalización y marcación están directa-mente relacionadas con el diseño de la ca-rretera o calle, y son características de con-trol de tránsito y operación que el proyectista debe considerar en el trazado geométrico de una obra vial. La señalización y marcación deberían diseñarse concurrentemente con la

geometría. La posibilidad de futuros proble-mas operacionales puede reducirse significa-tivamente si la señalización y marcación se tratan como una parte integral del diseño. La extensión en que las señales y marcas se usarán depende del volumen de tránsito, el tipo de vía, y el grado de control de tránsito requerido para una operación segura y efi-ciente. Usualmente, las carreteras arteriales son rutas numeradas de tipo bastante alto y tienen volúmenes de tránsito relativamente altos. En tales carreteras, las señales y las marcas se emplean extensamente. Los ca-minos locales son carreteras de tipo-bajo y usualmente tienen bajos volúmenes y veloci-dades. En estas vías el uso de complejos dispositivos de control de tránsito es limitado. Aunque la seguridad y eficiencia de opera-ción depende en grado considerable del di-seño geométrico de la vía, el trazado físico debe también suplementarse mediante la efectiva señalización como un medio de in-formación, alerta, y control de los con-ductores. Los planos de señalización coordi-nados con los alineamientos horizontal y ver-tical, distancia de visibilidad a obstrucciones, velocidades de operación y maniobras, y otros ítems aplicables deberían ser resueltos antes de completar el diseño. Las señales viales son de tres tipos genera-les: señales regulatorias, usadas para indicar el requerido método de movimiento de trán-sito; señales de precaución, usadas para indicar condiciones que pueden ser peligro-sas para los usuarios viales; y señales guía, usadas para dirigir el tránsito a lo largo de la ruta a hacia un destino. La uniformidad en el uso de las señales y otros dispositivos de control de tránsito es el objetivo principal de las normas contenidas en el MUTCD (6). La ubicación, reflectorización, e iluminación de las señales son importantes considera-ciones en la señalización. Por detalles res-



pecto del diseño, ubicación y aplicación de las señales, debería remitirse al MUTCD (8). Debido a que los soportes de las señales viales tienen el potencial de ser un peligro para los motoristas, las señales deberían ubicarse sobre estructuras, fuera de la zona de despejo, o detrás de barreras de tránsito requeridas para protegerse de otros peligros. Si esas medidas no son posibles, los sopor-tes de las señales deben ser rompibles o, para soportes en voladizo o aéreos, protegi-dos por adecuadas barreras de tránsito. Las Standard Specifications for Structural Supports for Highway Signs, Luminaires, and Traffic Signáis de AASHTO (64) provee los requerimientos para soportes de señales rompibles. Igualmente, los soportes de seña-les no deben ubicarse para bloquear vere-das. Los soportes de señales en veredas pueden impactar gravemente a los peatones con problemas de visión y son obstáculos para todos los peatones. La marcación y las marcas, como las seña-les, tienen la función de controlar el tránsito para alentar la seguridad y expedita opera-ción. Las marcas y marcadores suplementan las regulaciones o alertan de las señas de tránsito o sirven independientemente para indicar ciertas regulaciones o peligrosas condiciones. Para carreteras y calles hay tres tipos generales de marcas en uso: marcas en el pavimento, objetos marcadores, y deli-neadores. Las marcas en el pavimento o marcadores consisten en franjas de la línea-central, lí-neas de carril, líneas de prohibición de ade-lantamiento, y líneas de borde. Pueden su-plementarse con otras marcas del pavimen-to, tales como aproximación a obstrucciones, líneas de parada o de cruce, y varias marcas de palabras y símbolos. Aunque esencial-mente un elemento de diseño, el contraste del pavimento de los carriles adyacentes pa-ra ciertas condiciones puede considerarse

como otra forma de marcas, para guiar y re-gular a los conductores. Las obstrucciones físicas en o casi la calza-da deberían quitarse para proveer la apro-piada zona despejada. Donde la remoción es impracticable, tales objetos deberían ser adecuadamente marcados con pintura o me-diante el uso de otro material de alta visibili-dad. Donde el objeto esté en la línea directa de tránsito, la obstrucción y marca preferi-blemente deberían iluminarse durante la no-che mediante faros; donde esto no sea po-sible las marcas del objeto deberían reflecto-rizarse efectivamente. Los delineadores posmontados son otro tipo de dispositivo marcador usado para guiar el tránsito, particularmente de noche. Se insta-lan unidades reflectoras a ciertas alturas y espaciamientos para delinear la calzada don-de los cambios de alineamiento pueden ser confusos y no claramente definidos. Re-mítase al MUTCD (6) por los criterios, méto-dos, y normas de marcación. Semáforos Los semáforos son dispositivos que contro-lan el tránsito vehicular y peatonal mediante la asignación de derecho-de-vía a varios mo-vimientos durante ciertos lapsos pre-estimados. Son uno de los elementos clave en la función de muchas calles urbanas y de algunas intersecciones rurales. Por esta ra-zón la planeada operación del semáforo para cada intersección de una vía debería inte-grarse con el diseño para obtener una efi-ciencia operacional óptima. Durante el desa-rrollo del plan debe considerarse cuida-dosamente la ubicación de intersecciones y accesos, la curvatura horizontal y vertical con respecto a la visibilidad del semáforo, reque-rimientos de los peatones, y esquemas geo-métricos para, asegurar la mejor operación potencial de los semáforos (semáforo indivi-dual de una fase, y coordinación del tránsito entre semáforos). Además de la instalación



inicial, deberla evaluarse los posibles semá-foros futuros. El diseño y justificaciones para su uso de los dispositivos de semaforización están cubiertos en el MUTCD (6). La disposición del carril es la clave para la exitosa operación de las intersecciones se-maforizadas. Las distancias de cruce para los vehículos y peatones deberían ser tan cortas como sea posible para reducir la pér-dida de tiempo al comienzo de la fase verde y el tiempo de separación perdido al final de la fase. El tiempo ahorrado de estos dos pe-ríodos resulta en más luz verde para el trán-sito directo. Por consiguiente, el primer paso en el desarrollo de la geometría de la inter-sección debería ser un completo análisis de la actual y futura demanda de tránsito. La necesidad de proveer carriles para giros a la derecha y a la izquierda para minimizar la interferencia con el movimiento del tránsito directo debería evaluarse junto con la posibi-lidad de obtener cualquier necesaria zona de camino adicional. A lo largo de una carretera o calle con una cantidad de intersecciones semaforizadas, las ubicaciones donde los giros serán o no acomodados deben también examinarse para asegurar un buen ajuste con la coordinación de semáforos para dos sentidos. Debido al gran volumen de tránsito que gira hacia y desde zonas de estaciona-miento, las entradas y salidas de las zonas de estacionamiento deben diseñarse en una forma que simplifiquen la operación de los semáforos afectados.

Barreras Antirruido En reconocimiento del efecto adverso que &1 ruido puede tener sobre la gente que vive frente, trabaja en, o de otra forma usa la tie-rra adyacente a las carreteras, se están usando barreras antirruido en una extensión creciente. Tales barreras antirruido pueden construirse sobre nuevas o existentes carre-teras.

Debe ejercitarse una cuidadosa considera-ción para asegurar que la construcción de estas barreras antirruido no comprometa la seguridad de la carretera. Deberían hacerse todos los esfuerzos para ubicar las barreras antirruido para proveer las separaciones hori-zontales a la obstrucción, fuera del borde del pavimento establecidas en el Capítulo IV. Sin embargo, se reconoce que tal retranqueo* a veces puede ser impracticable» Cuando no se puede obtener esta separación horizontal, debe proveerse el mayor ancho posible en comparación con la consideración del costo efectivo. Otra importante consideración es la segura distancia de visibilidad de detención. Por lo tanto, deberían verificarse las separa-ciones horizontales para adecuadas distan-cias de visibilidad. Debería evitarse la cons-trucción de una barrera en la ubicación se-leccionada si pudiera reducirse la segura distancia de visibilidad de detención. Esta situación podría ser particularmente crítica donde la ubicación de la barrera antirruido es a lo largo del interior de una curva. Algunos diseños usan un perfil-seguro-de-hormigón como una parte integral de una barrera anti-rruido o como una barrera lateral separada, entre el borde de pavimento y la barrera anti-rruido. En alineamientos curvos, una barrera lateral de hormigón separada puede obstruir la distancia de visibilidad, aunque la barrera antirruido no lo haga. En tales casos puede ser necesario instalar planchas metálicas, en vez de barreras laterales de hormigón, para mantener la adecuada distancia de visibili-dad. Debe ejercitarse el cuidado en la ubica-ción de las barreras antirruido en zonas cer-canas a los gores. Las barreras deberían comenzar o terminar, según el caso, por lo menos 60 ra desde la nariz teórica. Por mayor información sobre barreras anti-rruido, ver la sección sobre control de ruido del Capitulo IV.



Alambrados y Vallas Los organismos viales usan extensamente alambrados y vallas para delinear el adquiri-do control de acceso de un camino. En tanto la provisión de alambrados y vallas no es obligatoria, pueden servir para reducir la pro-babilidad de invasión de la zona-de-camino. Cualquier parte de un camino con total con-trol de acceso puede ser vallado, excepto en zonas de taludes muy empinados, barreras naturales, o donde pueda establecerse que el vallado no es necesario para preservar el control de acceso. Usualmente el vallado se ubica en o cerca de la línea de zona-de-camino o, donde se usen caminos frentistas, en la zona entre el camino directo y el cami-no frentista (separación exterior) Usualmente, el vallado para control de acce-so es provisto por el organismo vial, de modo que tenga el control de su tipo y ubicación. El tipo de vallado de menor costo mejor ade-cuado al uso específico del suelo adyacente es el generalmente provisto. Si el vallado no es necesario para el control de acceso, la valla debe ser la del propietario adyacente.

Mantenimiento del Tránsito a Través de Zonas de Construcción

El mantenimiento de un seguro flujo de trán-sito durante la construcción debe ser cuida-dosamente planeado y ejecutado. Aunque a menudo es mejor proveer desvíos, frecuen-temente será necesario mantener el flujo de tránsito a través de la zona en construcción. A veces también será necesario invadir com-pletamente los carriles de tránsito directo o carriles de cambio para que la construcción pueda realizarse. Cuando esto sea necesa-rio, es esencial que en el desarrollo de los planes de construcción los diseños para el control del tránsito produzcan el menor efec-to posible sobre las operaciones de tránsito mediante la reducción de la frecuencia o tiempo de impedimento para el tránsito nor-

mal. El desarrollo de los planes de control de tránsito es una parte esencial de todo el di-seño y puede afectar el diseño de la obra misma. El plan de control de tránsito depen-de de la naturaleza y alcance de la mejora, volúmenes de tránsito, esquema de carrete-ras y calles, y capacidades de las carreteras y calles disponibles para desvíos. Un plan bien pensado y cuidadosamente desarrollado para el movimiento del tránsito a través de una zona de trabajo contribuirá significativa-mente a la seguridad y expedición del flujo de tránsito, como también a la seguridad de las fuerzas de construcción. Es deseable que estos planes tengan incorporada cierta flexi-bilidad para acomodar imprevistos cambios en el esquema de trabajo, demoras o es-quemas de tránsito. El objetivo de cualquier plan de control de tránsito debe ser guiar con seguridad a los vehículos, ciclistas, trabajadores, y tránsito peatonal, incluyendo las personas con disca-pacidades, a través o alrededor de zonas de construcción con dispositivos geométricos o de control de tránsito tan casi comparables con los usados para situaciones operaciona-les normales como sea práctico, mientras se provee espacio para que el contratista traba-je efectivamente. Las políticas para usar y aplicar las señales y otros dispositivos de control de tránsito cuando se trabaje en la carretera son las del MUTCD (6), cuyos prin-cipios deben aplicarse y desarrollarse planifi-cadamente para el tipo de trabajo particular a realizar. Debe proveerse adecuada advertencia anti-cipada y suficiente información a continua-ción para que los conductores se preparen para las cambiantes condiciones de opera-ción en las zonas de construcción. La distan-cia de anticipación para ubicar tal señaliza-ción varía con la velocidad de la vía afecta-da. El tamaño de las señales puede variar según la necesidad de mayor legibilidad y énfasis o el tipo de camino. Frecuentemente,



las operaciones de construcción crean la ne-cesidad de ajustes en los esquemas de trán-sito, incluyendo el cambio de carriles. La lon-gitud mínima de abocinamiento para las transiciones de carriles en las zonas de construcción puede calcularse mediante una fórmula del MUTCD (6), donde además se ilustran varias configuraciones a usar en el desarrollo de los planos de control de tránsi-to. Donde sea práctico debe evitarse detener el tránsito con un banderillero o cualquier otro medio. Los diseños que proveen movi-miento constante alrededor de una obstruc-ción en el amino, aun si es lento, son más aceptables que menos irritantes para los conductores que los que requieren detencio-nes. Cuando las operaciones de construcción se programan para tener lugar adyacente al tránsito pasante, debe incluirse una zona despejada en los planos de control de tránsi-to, donde sea práctico, entre la zona de tra-bajo y el tránsito pasante. Bajo ciertas condiciones, se justificará una positiva barrera. Para un desvío, las consideraciones opera-cionales de tránsito son velocidad, capaci-dad, distancia de viaje, y seguridad. La velocidad para un desvío puede ser me-nor que la de la vía que se mejora, pero debe ser bastante alta como para no afectar la capacidad. Cuando un camino o calle exis-tente se usa como un desvío, resultarán vo-lúmenes más altos y puede ser adecuado incrementar la capacidad de tal ruta con anti-cipación. Generalmente la capacidad se au-menta eliminando movimientos problemáti-cos de giro, rerruteando a los vehículos de transporte público y camiones, prohibiendo estacionamiento, adoptando y obligando prohibiciones de operaciones de carga y descarga durante las horas pico, eliminando o ajustando ciertas paradas del transporte público, coordinando la sincronización de los semáforos, y a v veces ensanchando física-

mente la calzada. Un medio efectivo de au-mentar la capacidad es mediante la institu-ción de un sistema de desvíos de una sola-mano, acoplado con restricciones de esta-cionamiento. Un plan de desvíos se prueba comparando los volúmenes de tránsito que se espera usen el plan modificado con la ca-pacidad calculada del sistema de desvíos. La plataforma cerca de los accesos a los puntos de construcción debe estar bien ilu-minada y delineada. La canalización del tránsito debe realizarse mediante señaliza-ción en soportes flexibles, marcas de pavi-mento y barricadas. A menudo, las zonas de construcción, desvíos, y conexiones tempo-rarias incluyen características geométricas y entornos del camino que pueden necesitar más cuidado y alerta que lo normal por parte de los conductores. El cuidado en el trazado de estas zonas, en el uso de la delineación y dispositivos de ad-vertencia, y en el establecimiento de zonas para las operaciones del contratista es ade-cuado para minimizar el impacto sobre la seguridad, tanto de los motoristas como de los trabajadores. Los ítems que deben consi-derarse al desarrollar planos de control de tránsito incluyen los siguientes: • El alineamiento y la superficie del desvío

que permitirá al tránsito pasar suavemen-te alrededor de las zonas de trabajo. La superficie de la calzada, si está ubicada dentro de la zona de construcción o sobre un desvío, debería mantenerse en una condición tal que permita el seguro mo-vimiento del tránsito a una velocidad ra-zonable.

• Para pérdidas o caídas de carril, o donde

el tránsito deba desviarse lateralmente se necesitan adecuados abocinamientos. En el MUTCD (6) se encuentran valores adecuados para longitudes de aboci-namientos.



• En las zonas urbanas, desviar los flujos peatonales existentes. Las trayectorias seleccionadas deben incluir cruces segu-ros de calzada, superficie suave y ancho adecuado para acomodar a personas con discapacidades.

• Deben proveerse adecuados dispositivos

de control de tránsito y marcas del pavi-mento para la completa efectividad diurna y nocturna, incluyendo la especificación de temporarios materiales de marcas que puedan quitarse cuando los esquemas de tránsito cambien.

• Las luces de iluminación y advertencia de

la vía deberían usarse donde se justifi-quen. Las luces de quemado permanente se usan para delinear una trayectoria de viaje continua a través o alrededor de una zona de trabajo. La muy corta duración del tiempo de encendido de las luces titi-lantes no permite a los motoristas enfocar la luz y estimar la percepción de profun-didad. El uso de luces relampagueantes está limitado a la marcación de un único peligro, marcando el principio de la sec-ción que usa luces de quemado permanente, y para usar con semáforos.

• La ubicación de conos, delineadores,

tambores, barreras, o barricadas, como medio de canalizar el tránsito debería de-tallarse en los planes de control de tránsi-to cuando existan condiciones especiales de salida, o si no se muestran en los pla-nos estándares.

• Si no están previstas en las especifica-

ciones, los requerimientos respecto del retiro de las señales y marcas del lugar de tra-bajo, cuando ellas no se necesiten más, debe ría indicarse en los planos de con-trol de tránsito.

• Las especificaciones del contrato o los

planos de control de tránsito requieren, excepto en circunstancias extremas, la remoción completa del equipo del contra-tista fuera de calzadas, canteros, y ban-quinas durante la noche, en los fines de semana, y dondequiera que el equipo no esté en operación. Cuando tal remoción no sea posible, deberá especificarse una adecuada señalización, iluminación, ba-rricadas, barreras, y dispositivos similares para proteger al motorista de chocar co-ntra el equipo. Sin embargo, el almace-namiento de material peligroso nunca de-berla permitirse sobre calzadas, canteros, o banquinas cerca del flujo de tránsito.

• En los planos o especificaciones debería

incluirse un requerimiento para controlar o prohibir el estacionamiento de vehículos de empleados privados en aquellas zonas del proyecto que pudieran comprometer la seguridad de los trabajadores y del tránsito.



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TRADUCCIÓN: Francisco Justo SIERRA – Ingeniero Civil UBA

[email protected] - [email protected] – Beccar, 2007MATERIAL DIDÁCTICO NO-COMERCIAL

CURSOS UNIVERSITARIOS DE POSGRADO ORIENTACIÓN VIAL

Recomendaciones para Diseñar el Peralte según AASHTO 1/20

Traducción: [email protected]

RReeccoommeennddaacciioonneess ppaarraa DDiisseeññaarr eell PPeerraallttee sseeggúúnn AAAASSHHTTOO

Septiembre, 2003

Preparado por: Design Quality Assurance Bureau NYSDOT

Traducido por: Francisco Justo Sierra

Ingeniero Civil UBA Beccar, marzo 2007

El “Libro Verde” – Política sobre Diseño Geométrico de Carreteras y Calles, 5ª Edición Esta quinta edición del “Libro Verde” de AASHTO contiene la últimas prácticas de diseño de uso universal como la norma para el diseño geométrico de carreteras y se actualizó para reflejar la última investigación sobre peralte y factores de fricción lateral según el Informe 439 NCHRP. Las nuevas exhibiciones en el Capítulo 3 ayudarán a los proyectistas a determinar rápida y exactamente el factor de fricción lateral usado para diseñar las curvas horizontales, los valores del peralte para varios radios de curva, y el radio mínimo con bombeo normal para cada uno de los cinco valores máximos del peralte. Las características del libro son: • 418 Exhibiciones, tablas y dibujos; • Unidades duales (métricas y comunes en los EUA); • Formato más grande para facilitar la lectura de texto y gráficos; • Disponible en CD-ROM (versión usuario-individual); • Cumplimiento de la Ley de Norteamericanos con Discapacidades; • Trata las Nuevas Guías AASHTO para Ciclistas y Peatones; • Incorpora investigación de los Informes NCHRP 375, 383, 400, 420 y 439.

2/20 Recomendaciones para Diseñar el Peralte según AASHTO


TABLE OF CONTENTS Contents Page INTRODUCTION 1 OVERVIEW AND COMPARISON 1 Fundamentals 1 Maximum Superelevation Rates 2 Rollover 2 Friction 3 Superelevation Distribution Methods 4 RECOMMENDATIONS 13 REFERENCES 14

List of Exhibits Cornering Forces on Banked Roadways 1 NCHRP 439 and AASHTO Friction Values 4 AASHTO Distribution Methods 5 NCHRP 439 Distribution Method for Low Speed Urban Streets 7 NCHRP 439 Distribution Method for Rural Highways and High Speed Urban Streets 7 NCHRP 439 Speed Reduction Values 8 Comparison of Tangent and Curve Speeds 8 Comparison of Design Speeds 9 Comparison of AASHTO and NCHRP 439 Minimum Radii 10 Minimum Radius Without Superelevation 11 Qualitative Cost Comparison 11 Comparison of 2001 AASHTO and NCHRP 439 Recommendations 12

Attachments Proposed Rewrite of Pages 131-206 of the 2001 AASHTO "A Policy on Geometric Design of Highways and Streets." A marked-up Copy of Pages 131-206 of the 2001 AASHTO "A Policy on Geometric Design of Highways and Streets."



INTRODUCCIÓN Este documento informa y compara globalmente los métodos de distribución del peralte presentados en la AASHTO's "A Policy on Geometric Design of Highways and Streets," 2001 y en el NCHRP Report 439 "Superelevation Distribution Methods and Transition Designs", junto con recomendaciones para futuras revisiones de AASHTO. VISTA Y COMPARACIÓN GLOBALES FUNDAMENTOS Cuando un vehículo recorre una curva experimenta una fuerza lateral conocida como fuer-za centrífuga, que empuja al vehículo y sus ocupantes hacia el exterior desde el centro. La fuerza lateral se debe al cambio de dirección del vehículo (es decir, el cambio direccional del vector velo-cidad), llamada aceleración centrífuga. Esta es similar a las fuerzas de aceleración por creciente velocidad del vehículo, con la excepción de que la aceleración es hacia el centro. Exhibición 1 – Fuerzas de Esquinamiento en Calzadas Inclinadas

El peralte es la inclinación (rotación) de una carretera para contrarrestar parte de la fuerza lateral. Como muestra la Exh. 1, la inclinación provoca que una parte de la aceleración lateral ac-túe normalmente (perpendicular) al pavimento inclinado. Esto es sentido por los ocupantes como una fuerza hacia abajo (con respecto al vehículo). La parte restante de la fuerza lateral puede ac-tuar en una de tres vías, según la inclinación y velocidad del vehículo. Si la velocidad está equilibrada por la inclinación, la fuerza lateral que actúa hacia afuera del vehículo será contrarrestada por las fuerzas que empujan al vehículo hacia abajo de la inclina-ción de la calzada. El vehículo y ocupantes experimentarán una fuerza hacia abajo (perpendicular a la calzada) y el vehículo viajará alrededor de la curva con pequeña acción sobre el volante de dirección. Esta es una condición neutral o de equilibrio. Si el vehículo viaja más rápido que la velocidad de equilibrio, la fuerza lateral resultante actúa hacia afuera del vehículo y ocupantes. A velocidades excesivas, el vehículo patinará o vol-cará. Si la velocidad es menor que la velocidad de equilibrio, el vehículo y ocupantes serán for-zados hacia adentro. La inclinación transversal extrema puede causar que el tope de los vehículos altos se incline hacia el interior de la curva. Adicionalmente, la calzada congelada puede causar que el vehículo se deslice hacia abajo de la inclinación, particularmente cuando los neumáticos están dibujados para acelerar en una condición de parada-arranque.



VALORES MÁXIMOS DEL PERALTE Los valores altos del peralte pueden causar que los vehículos lentos se deslicen hacia aba-jo de la calzada inclinada en condiciones de nieve y hielo. Los valores altos del peralte pueden ser difíciles de alcanzar en zonas urbanas debido a las intersecciones cercanamente espaciadas, los numerosos accesos a propiedad, y el derecho-de-vía limitado. Los valores máximos de peralte se eligen para limitar los efectos adversos del peralte. Comúnmente se usan cinco valores máximos del peralte. • 4 % y 6 % en zonas urbanas. • 6 % y 8 % en zonas con frecuente hielo y nieve. • 10 % y 12 % en zonas rurales sin hielo o nieve. Representan un límite práctico para acomodar

ocasionales vehículos lentos, equipo de construcción y de mantenimiento. VUELCO El automóvil típico se deslizará antes de volcar, particularmente en tiempo húmedo. Los camiones, combis, y vehículos deportivos tienen centros de gravedad más altos y pueden volcar antes de patinar, particularmente en tiempo seco y a bajas velocidades. FRICCIÓN La fricción permite que las fuerzas de esquinamiento, frenado y aceleración se transmitan desde los neumáticos hasta el pavimento. Más que usar el “coeficiente de fricción” de la dinámica, los ingenieros viales usan una relación de fuerzas laterales que el pavimento puede resistir. Esta relación lateral es más comúnmente referida como el “factor de fricción”. El factor de fricción para contrarrestar las fuerzas centrífugas disminuye con el frenado del vehículo (desaceleración) y aceleración. Por ejemplo, cuando se usa una mayor fricción en una detención de pánico, hay poca fricción disponible para esquinamiento. Los Sistema de Frenado Antibloqueo (ABS) mejoraron grandemente este aspecto. El factor de fricción también depende de numerosas variables, incluyendo la velocidad del vehículo, peso, suspensión, condición del neumático (desgaste, presión, temperatura), diseño (dibujo, contacto, compuesto de caucho, rigidez lateral, pavimento, y cualquier sustancia entre el neumático y el pavimento. Dado que el factor de fricción disminuye al aumentar la velocidad, se realizaron numerosos estudios para desarrollar factores de fricción para varias velocidades. Nóte-se que el factor de fricción disminuye sustancialmente cuando los neumáticos giran más rápido o más lento que la velocidad del vehículo (p.e., en una patinada, los neumáticos giran más rápido o más despacio al intentar acelerar o parar sobre el hielo.



El Libro Verde AASHTO 2001 El Libro Verde presenta tres juegos de factores de fricción, mostrados en la Exh. 2. Son para carreteras rurales y urbanas de alta velocidad, curvas de intersección, y calles urbanas de baja velocidad. Los factores de velocidad se desarrollaron empíricamente como sigue: • Carreteras rurales y urbanas de alta velocidad – Basados en los límites de comodidad infor-

mados por los motoristas. • Curvas de intersección – Medidos desde los motoristas que viajan a la velocidad del 95º per-

centil. • Calles urbanas de baja velocidad – Basados en los límites de comodidad informados por los

motoristas. Los factores de fricción para las curvas de intersección son más altos (menos conservado-res) que para valores de vías de alta velocidad dado que los motoristas esperan y toleran fuerzas laterales más altas. Los factores de fricción para calles urbanas de baja-velocidad son los más altos (menos conservadores) porque los motoristas esperan y toleran fuerzas laterales más altas. NCHRP 439 El Informe NCHRP 439 define los tres términos de fricción: • Factores máximos de fricción lateral – Equivalente al factor de fricción lateral de AASHTO. • Factor de demanda de fricción lateral – Fricción necesaria, basada en el peralte y velocidad

del vehículo. • Factor de provisión de fricción lateral – Fricción disponible, basada en la velocidad del vehícu-

lo. El Informe NCHRP 439 recomienda usar la velocidad del 95º en lugar del 85º percentil porque la probabilidad de un choque es mayor para curvas horizontales inadecuadamente diseña-das. Sin embargo, para tener en cuenta las reducciones de velocidad observadas en las curvas con radio mínimo se usa una reducción de velocidad de 3 a 5 km/h. Exhibición 2 – Valores de los Valores de Fricción NCHRP 439 y AASHTO

Velocidad de Aproximación del 95º Percentil (km/h (mph))



MÉTODOS DE DISTRIBUCIÓN DEL PERALTE La distribución del peralte es la cantidad de inclinación aplicada a varias combinaciones de velocidad de diseño, radios, y valores máximos del peralte. Libro Verde AASHTO 2001 El Libro Verde presenta cinco métodos diferentes para distribuir el peralte, como se descri-be y muestra abajo. Las curvas numeradas de la Exh. 3 corresponde a los cinco métodos. 1. e y f crecen linealmente al aumentar la curvatura 1/R. 2. se minimiza e de modo que un vehículo a la velocidad de diseño tenga toda la aceleración

lateral soportada por f hasta alcanzar fmáx. Para curvatura mayor, fmáx de mantiene y se aumen-ta e hasta emáx.

3. se aumenta e de modo que un vehículo a la velocidad de diseño tenga toda la aceleración lateral soportada por e hasta emáx. Para curvaturas 1/R mayores, emáx permanece y f crece hasta fmáx.

4. Igual que 3, excepto que se basa en las velocidades medias de marcha, en lugar de la veloci-dad de diseño de los demás elementos geométricos.

5. Valores intermedios entre los métodos 1 y 3 de modo que se provea e extra para curvas con R superiores a Rmín; es decir, curvas intermedias.

Para vías de baja velocidad, AASHTO recomienda el método 2 porque minimiza la pertur-bación del peralte sobre las propiedades adyacentes en zonas urbanas, sistemas de drenaje en-tubado, operaciones de baja velocidad, e intersecciones. Para vías de alta velocidad, AASHTO recomienda el método 5. Para acomodar el exceso que es probable ocurra en curvas plantas a intermedias, es deseable usar peralte para obviar la necesidad de fricción lateral. Esto da amplia fricción para frenado y dirección, reduce la demanda sobre el conductor para mantener el vehículo en el carril de viaje, y reduce grandemente el riesgo de que el conductor pierda el control del vehículo. También es deseable limitar la aplicación del peralte. Esto reduce la necesidad de seccio-nes de transición y material de construcción para inclinar la calzada, reduciéndose así el esfuerzo y costos de diseño y construcción. Como un compromiso práctico, el Libro Verde recomienda al método 5 para limitar razonablemente la aplicación del peralte, en tanto reduce la confianza en la fricción lateral para curvas abiertas e intermedias. El método 5 de distribución crea una única cur-va de distribución para cada valor máximo del peralte.



Por lo tanto, el Libro Verde incluye cinco figuras para cada uno de los cinco valores de pe-ralte máximo. AASHTO usa la velocidad de diseño de la aproximación (generalmente la velocidad de operación del 85º percentil) para diseñar curvas. Los valores tabulados del peralte se redondean al más próximo 0.1 %. Exhibición 3 – Métodos de Distribución de AASHTO



NCHRP 439 Para simplificar las distribuciones del peralte, el NCHRP 439 recomienda dos métodos, ilustrados en las Exh. 4 & 5. Un método es para calles urbanas de baja velocidad y el otro para carreteras rurales y calles urbanas de alta velocidad, y también para calzadas de giro. Los valores NCHRP distribuyen el peralte en forma similar a los métodos 2 y 5 de AASHTO. Para vías de alta velocidad, el peralte crece a una tasa mayor que la necesidad por fricción lateral al reducirse el radio. Para caminos de baja velocidad y de giro, primero se usa la fricción lateral al crecer la curvatura. El peralte se agrega cuando el radio se reduce más allá de lo que la fricción puede resistir. Exhibición 4 – Método de Distribución NCHRP 439 para Calles Urbanas de Baja Velocidad



Exhibición 5 – Método de Distribución NCHRP 439 para Carreteras Rurales y Calles Urbanas de Alta Velocidad

El NCHRP usa la velocidad de operación del 95º percentil para la diseñar la curva. Esta base, en lugar del 85º percentil se debe a la mayor probabilidad de falla por curvas horizontales inadecuadamente diseñadas. La velocidad es la única variable que determina si el vehículo puede negociar una curva bajo las condiciones prevalecientes. Distinto de la distancia visual de deten-ción, los sucesos tales como caída de un árbol, detenciones, o un segundo vehículo no se requie-ren para causar un accidente, si el vehículo está viajando demasiado rápido alrededor de la curva. Como se muestra en la Exh. 6, una pequeña reducción de velocidad se usa para el radio mínimo para una dada tasa máxima del peralte. Esto se basa en observaciones de motoristas que aminoran la marcha antes de entrar en curvas cerradas, como se ilustra en la Exh. 7. Exhibición 6 – Valores de Reducción de Velocidad del NCHRP 439 Design Speed Speed Reduction

30 km/h a 100 km/h 110 km/h 120 km/h 3 km/h 4 km/h 5 km/h



La Exh. 7 compara velocidades en rectas y curvas de una carretera. La comparación ilus-tra que la velocidad en recta del 85º percentil es comparable con la velocidad en curva del 95º percentil usada en el NCHRP 439. Exhibición 7 – Comparación de Velocidades en Recta y Curva



La Exh. 8 compara velocidades basadas en estudios de 13 lugares en el Estado de Nueva York. Estos lugares incluyen varias clases funcionales y límites legales de velocidad. Los tamaños de la muestra variaron desde 104 a 39,236 vehículos. La comparación ilustra que el método de velocidad de diseño del NCHRP 439 es ± 4 km/h alrededor de la velocidad del 85º percentil. Exhibición 8 – Comparación de Velocidades de Diseño

95th Percentile Speed 95th Percentile Speed 85th Percentile Speed Difference between km/h with speed reduction km/h 95th Percentile Speed km/h with Reduction and 85th Percentile Speed km/h

64 61 63 - 2

77 74 76 - 2 97 94 95 - 1 97 94 95 - 1 81 78 76 + 2 77 74 76 - 2 74 71 72 - 1 97 94 95 - 1

105 101 98 + 3 101 98 97 + 1 118 113 111 + 2 116 112 108 + 4 87 84 81 + 3

Las tasas de peralte se redondearon al 0.5 % más próximo, desde 2 % hasta 7 %, y los números totales a 12 %. Las bases para el redondeo son: • La diferencia en los valores de peralte redondeado igualan a sólo una variación de velocidad

de 4 km/h para radios grandes, y una variación de 1.5 km/h de variación para radios peque-ños,

• son coherentes con las tolerancias de construcción de la sección transversal, y • crean radios distintos de curva y valores de peralte para cada velocidad de diseño y, por lo

tanto, promueven la coherencia de diseño. Basado en un estudio de demanda de fricción, el NCHRP 439 recomienda ajustar el peral-te para pendientes fuertes. El NCHRP recomienda un exceso de peralte en vías con significativos volúmenes de camiones y pendientes de bajada más empinadas que 5 %. Las Exh. 9 y 10 comparan los radios mínimos de AASHTO y NCHRP 439 para el bombeo normal, y tasas comunes de peralte máximo. La Exh. 12 compara las recomendaciones de AASHTO y NCHRP 439, y los pros y contras de cada una. Note que la velocidad de curva del 95º percentil es comparable con la velocidad en recta del 85º percentil, la cual generalmente representa la velocidad de diseño de AASHTO. Por lo tan-to, los valores de peralte del NCHRP y AASHTO se comparan directamente en las Exh. 9, 10 y 11.



Exhibición 9 – Comparación de Radios Mínimos de AASHTO y NCHRP 439 Comparación de Radios Mínimos para e = 4.0% para Vías Urbanas de Baja Velocidad

Design Speed (km/h ) Methods

30 40 50 60 70

AASHTO 85th% Speed 20 m 45 m 80 m 125 m 190 m

NCHRP 439 95th% Speed w/ 3 km/h decrease

21 m 43 m 76 m 121 m 183 m

Comparación de Radios Mínimos para e = 6.0 % para Vías Rurales de Baja Velocidad


30 40 50 60 70



20 m 40 m 70 m 111 m 166 m



Comparación de Radios Mínimos para Calzadas de Giro


30 40 50 60 70

AASHTO 85th% Speed 24 m e= 2.0%

47 m e = 4.0%

79 m e = 6.0%

113 m e = 8.0%

161 m e = 9.0%


20 m e = 6.0%

40 m e = 6.0%

70 m e = 6.0%

111 m e = 6.0%

166 m e = 6.0%



Comparación de Radios Mínimos para e = 6.0% para Vías de Alta Velocidad


80 90 100 110 120


NCHRP 439 95th% Speed w/ 3 km/h , 4 km/h , and 5 km/h decrease

241 m 341 m 461 m 591 m 750 m



Exhibición 10 – Radios Mínimos Sin Peralte Low-Speed Urban Streets

Design Speed (km/h )

NCHRP 439 Minimum Radius (m ) using eNC = 2%

AASHTO Minimum Ra-dius (m) using eNC = 2%*

Difference (m)

30 28 24 + 4

40 57 54 + 3

50 102 101 + 1

60 169 171 - 2

70 266 270 - 4

Rural Highways and High Speed Urban Streets

Design Speed (km/h)

NCHRP 439 Minimum Radius (m) using eNC = 2%

AASHTO Minimum Ra-dius (m) using eNC = 1.5%**

Difference (m)

30 354 450 - 96

40 630 800 - 170

50 984 1,110 - 126

60 1,417 1,530 -113

70 1,929 2,020 - 91

80 2,520 2,500 + 20

90 3,189 3,030 + 159

100 3,937 3,700 + 237

110 4,746 4,270 + 476

120 5,521 4,990 + 531

** Basado en AASHTO Exh. 3-26. Notas: * Basado en AASHTO Exh. 3-40.



Exhibición 11 – Comparación Cualitativa de Costo Facilities NCHRP 439 vs. AASHTO Recommendations

vs. AASHTO Turning Road-ways, Intersec-tions, and Low Speed Facilities

At lower speeds, NCRHP 439 reduces the supereleva-tion. However, these facilities are usually found in urban areas where superelevation is rarely applied in any case due to the impact on drainage and adjacent sidewalk, buildings, side streets, and driveways.

little, if any, change in cost

High Speed Faci-lities

NCHRP 439 increases superelevation at higher speeds; increasing the cost, and possibly the ROW impact. Re-surfacing projects using this criteria (e.g., Interstate 3R projects), will require more asphalt to create supereleva-tion where it does not presently exist. On new and re-construction projects, curve lengths would tend to in-

little, if any, change in cost



Exhibición 12 – Comparación de Recomendaciones AASHTO 2001 y NCHRP 439 2001 AASHTO Green Book NCHRP 439 Issue Green Book Text Pros & Cons NCHRP Pros & Cons Recommenda-Friction Three separate Pro - Curves reflect A single curve that Pro - A single curve high speed curve tolerances and com- represents a for side friction. upper levels of Low speed and tur- compromise for turning roadways roadways are less three curves in Con - Curve is very

curve = 95th per- conservative, redu- AASHTO. conservative at low driver, low speed superelevation. speeds for low = tolerable degree turning roadways.

discomfort. Cons - The separate is less conservative curves for low speed speeds for rural

intersections are and could be combi- Methods of 2 methods. Met- Pro - Reduces side 2 methods. One Pro - Same as Distributing for high and low demand on high high speed and methods. Super- rural facilities. intermediate curves low speed.elevation 2 for low speed providing additional Con - None. streets. superelevation. Mi- superelevation on speed and intersec- curves. Con - More supere-

l ti

is needed on high intermediate curves

compared to some methods.Design Recommends Pro - Similar to all 95th % (with Pro - Based on studyfor Horizon- design speed," design parameters. reductions at mi- results. Curve De- generally repre- Tangent 85th % radii). 95TH%

the off-peak 85th close to curve 95th used due to higher Con - Minor increase speed on a tan- speed. of an accident if effort to determine section. speed is too fast speed. May appear Con - Not extremely curve. public as encoura- precise. higher operating Super- To the nearest Pro - Very precise. Superelevation Pro - Simplifies elevation a percent. are rounded to superelevation ta-Rounding Con - May be too and half percenta- reflects construction and not reflect cons- Degree of preci- tolerances. tolerances. equates to a 1.5 -

km/h (0.9 - 2.5 Con - May not be variation in speed. enough. Maximum 4, 6, 8, 10, and 12 Pro - Reflects need 4, 6, 8, 10, and 12 Pro - Same as Super- percent multiple maximum percent method. elevation to climate and urban settings. Con - Same as method. Con - Requires use flatter curves or ex- in urban settings.Number of A curve/ table is Pro - Very precise. Three tables for all Pro - Decreases theCurves/ needed for each the maximum ra- number of tablesfor Each 5 maximum rates. Con - A large num- the AASHTO book.Method tables and figures

needed in AASHTO Con - May be confu- designers familiar AASHTO methods.



RECOMENDACIONES Valor del Peralte Máximo

1. Se recomienda continuar usando los valores máximos de 4%, 6%, 8%, 10% and 12%. Se promueve la coherencia en zonas de clíma y carácter similares.

Friction Factor 2. Se usan dos curvas, una para vías de alta velocidad (curva actual de AASHTO para cami-

nos rurales y calles urbanas de alta velocidad), y una para todas las vías de baja velocidad (curva actual de AASHTO para las intersecciones). Refiérase a las Exhibiciones revisadas 3-10 a 3-12 en la revisión adjunta para el texto de AASHTO para las curvas de fricción propuestas. La Exh. 3-15 revisada usa valores de fricción para radios mínimos de baja ve-locidad.

Distribution Methods 3. Dado que no se identificaron problemas de seguridad u operacionales por el empleo del

actual método de distribución, se continúa usando el método 2 de AASHTO para calles ur-banas de baja velocidad. También permite la reconstrucción de estas calles para retener los valores de peralte que satisfacen los valores actuales de AASHTO. Los valores del mé-todo 2 se incluyen en la Exh. 3-16 revisada, incluida en el texto adjunto revisado de AASHTO

4. Dado que no se identificaron problemas de seguridad u operacionales por el empleo del actual método de distribución, se continúa usando el método 5 de AASHTO para carrete-ras rurales, calles urbanas, y calzadas de giro. En tanto el uso del método 5 en vías de ba-ja velocidad incrementa la fricción lateral negativa para los vehículos que viajan a veloci-dades muy bajas, las velocidades menores permiten a los motoristas a corregir la fricción negativa girando la rueda hacia el exterior de la curva. El mayor factor de fricción lateral para carreteras rurales de baja velocidad reducirá ligeramente el valor del peralte.

5. El redondeo de los valores del peralte al más cercano 0.2 % para coherencia y para reflejar las tolerancias de construcción mientras no impacten sustancialmente el factor de seguri-dad provisto por los métodos actuales de AASHTO. Las revisiones de las Exh. 3-25 a 3-29 en la revisión adjunta al texto de AASHTO se desarrollaron para eliminar la necesidad de interpolación. Se desarrolló una Exh. 3-29 separada para presentar el desarrollo del peralte para curvas horizontales. Las actuales Exh. 3-16 a 3-20 y 3-26 del Libro Verde de AASHTO pueden borrarse. Para usar las revisadas Exh. 3-25 a 3-29, un proyectista debe-ría:



1) seleccionar la exhibición adecuada sobre la base de las unidades métricas y el

máximo valor del peralte; 2) bajar por la adecuada columna de velocidad de diseño hasta el radio en las exhibi-

ciones menores que o igual al radio para el diseño propuesto; y 3) ir a través hasta encontrar el valor de peralte recomendado.

Por ejemplo, usando el Libro Verde 2001, un proyectista debe interpolar el valor del peralta entre 4.7% y 5.5% para una curva con una velocidad de diseño de 110 km/h, 1130 m de radio, y un peralte máximo de 8 %. Usando la tabla recomendada en la Exh. 3-27, un pro-yectista podría rápidamente determinar que el valor del peralte es 5.0 %.

6. Se recomienda usar la velocidad de aproximación del 85º percentil para determinar la ve-locidad de diseño de la curva. La velocidad del 95º percentil y una reducción de velocidad se halló ser de ± 4 km/h de la velocidad del 85º percentil. El uso de las velocidades de di-seño en incrementos de 10 km/h, redondeo de peralte y la precisión de usar los datos de velocidad existentes para predecir las velocidades en las curvas nuevas o rehabilitadas niegan la creciente precisión de la metodología del NCHRP 439.

7. Desarrolle el radio mínimo con el bombeo normal para cada uno de los cinco valores de peralte máximo. El Libro Verde 2001 sólo presenta el radio mínimo para un bombero nor-mal de 1.5 % y un peralte máximo de 10 %. Las Exh, 3-25 a 3-29 muestran radios mínimos para secciones con bombeo normal (e = 1.5 y 2 %) en las filas superiores para cada uno de los cinco valores de peralte máximo.

8. Se recomienda ajustar la velocidad de diseño en las bajadas superiores a 5 %, especialmente si los volúmenes de camiones son altos, o la facilidad es una calle urbana de baja velocidad con curvas intermedias (dado que usan el método 2 y tienen altos valores de demanda de fricción). Esto se basa en el NCHRP 439.



REFERENCES 1. Ameritan Asociación of Statu Highway and Transportation Officials, A Policy on Geometric

Design for Highways and Streets, AASHTO, Washington, D. C., 2001, pp. 131 - 203.

2. Bonneson, J. A., Superelevation Distribution Methods and Transition Designs, NCHRP Project 439, Washington, D.C.: Transportation Research Board, 2000.

3. Lamm, R., B. Psarianos, and T. Mailaender. Highway Design and Traffic Safety Enginee-

ring Handbook, McGraw Hill, New York, 1999. pp. 10.1 - 10.69.

4. Meyer, Carl F., Route Surveying, Third Edition, International Textbook Co., Scranton, PA, 1967, pp. 193 - 211.

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