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UNIDAD 2

Diseño de la Sección Transversal

Bibliografía Consultada

Normas de Diseño Geométrico de Carreteras DNV, 1980 Recomendaciones de diseño geométrico y seguridad vial EICAM 2010 Carreteras – Estudio y Proyecto Jacob Carciente Caminos I – II Ingeniero Juan M. Corbalan

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INTRODUCCION

Las características de la sección transversal pueden ser geométricas ( visibles) o estructurales ( invisibles). Las características geométricas comprenden las formas, posiciones y dimensiones de los elementos superficiales necesarios para el cumplimiento de su función específica, y junto con la planimetría y altimetría completan la representación del proyecto vial. Estas características generalmente se mantienen uniformes a lo largo del camino y si tuvieran que tener alguna variación, la misma ocurre gradualmente. Las características estructurales se refieren a resistencia, estabilidad, fricción, etc.

SECCIONES TRANSVERSALES TIPICAS

Las secciones transversales típicas dependen del tipo de camino al cual pertenecen, del mimo modo están condicionadas por la zona que atraviesan (Urbano o rural) y el volumen del tránsito al que deben estar expuestas.

Los caminos típicos en las zonas urbanas son las calles y avenidas.

El tránsito peatonal es canalizado en las veredas laterales.

Los desagües se resuelven sobre la calzada, esta recoge el agua de lluvia que cae sobre las colectoras y las de las propiedades frentistas. El agua es conducida por los cordones cuneta en los bordes de la calzada hasta los sumideros de cada esquina.

Los caminos típicos de las zonas Rurales se destinan principalmente al tránsito vehicular, la cantidad de carriles es función del estudio de tránsito.

Teniendo en cuenta el tema transito podemos distinguir:

Caminos de calzada indivisa de un carril: Por ejemplo una Rama de acceso a un camino.

Caminos de calzada de carril de un carril por sentido o dos o más carriles por sentido ( Multicarril )

Caminos de calzadas divididas o separadas por sentido (Autopista- Autovía)

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ELEMENTOS DE LA SECCION TRANSVERSAL

El diseño consiste primero en seleccionar los elementos a incorporar en la sección transversal y continua luego con su dimensionamiento.

Sección Transversal de un camino de dos carriles

La sección transversal de un camino queda definida por la cantidad de carriles y sus costados banquinas, taludes, cunetas, contra taludes y las zonas laterales hasta el límite de la zona de camino.

Otros elementos son de existencia ocasional, frecuente o continua según cada caso como ser muros de contención, Defensas vehiculares, alambrados etc. A medida que aumenta el volumen de tránsito, vamos a tener secciones más complejas, por ejemplo dos calzadas separadas por una mediana, entrecruzamientos, isletas separadoras, iluminación, etc.

Según la posición relativa entre la sección transversal del proyecto y la del terreno natural se tienen secciones en terraplén, desmonte media ladera, etc.

Los elementos de la sección transversal influyen sobre las características operativas de seguridad y estética. Deben diseñarse según los patrones de velocidad, capacidad y nivel de servicio evaluados para el proyecto.

El diseño de la sección transversal además debe realizarse previendo que las futuras ampliaciones resulten sencillas y económicas de realizar.

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CALZADA – CARRILES BASICOS

En el atlas de las normal\s de diseño se encuentran más precisiones ,pero en un primer resumen tenemos estos casos:

Los carriles básicos son continuos a lo largo del camino, El número a proyectar depende del volumen de tránsito y el nivel de servicio deseado.

Investigaciones indican que el índice de choques aumenta al proyectar un carril superior a 3.65 metros.

FORMA DEL PERFIL DE LA CALZADA

Para evacuar el agua de lluvia que cae en la calzada y facilitar la conservación y limpieza es necesario adoptar perfiles con pendientes transversales.

De esta manera también disminuye la probabilidad de infiltración de agua en el paquete estructural y la formación de capas de agua que afecten la adherencia de los vehículos sobre la calzada.

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PENDIENTES TRANSVERSALES USUALES DE LA CALZADA O BOMBEOS NORMALES

BANQUINAS

Las banquinas proveen al camino:

Contener y proteger el pavimento adyacente

Proveer un espacio para ser usado por los vehículos en caso de emergencia, transito más seguro para máquinas agrícolas, equipos especiales y ciclistas.

Drenaje superficial.

ANCHOS PARCIALES Y TOTALES DE BANQUINAS EXTERNAS

Sobre la base de la experiencia las recomendaciones para diseño geométrico de EICAM 2010 proponen los anchos indicados en la siguiente tabla :

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En las banquinas pavimentadas la pendiente transversal es mayor o igual a la de los carriles básicos. Donde las banquinas no sean pavimentadas la pendiente transversal es aún mayor para facilitar el desagüe transversal. Hay que tener mucho cuidado con el descalce de la banquina, pues es de extremo peligro para los vehículos.

Es importante que el conductor sea capaz de distinguir entre la banquina y el carril, debe marcarse la línea de borde de la banquina con pintura de retro reflexión o marcas sonoras.

Estos valores no son rígidos y se debe tener en cuenta la pendiente transversal de la calzada para evitar que en el quiebre calzada-banquina se tengan diferencias algebraicas de pendiente pronunciadas.

Cuando no se pavimente, la banquina deberá estabilizarse mediante una subrasante bien compactada. Las banquinas no estabilizadas son peligrosas por la diferencia de altura que se forma en el borde del pavimento.

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En casos especiales donde no pueda construirse una banquina con su ancho reglamentario se deben proveer dársenas de detención a cada costado del camino a intervalos regulares.

SECCION TRANSVERSAL DE PUENTES

El ancho transversal del puente debe ser igual al ancho del coronamiento de los accesos

En el proyecto de obras de arte mayores y menores no se deberá disminuir el ancho de las banquinas, pues esto traiciona la expectativa de los conductores y produciendo accidentes .En las estructuras las banquinas serán pavimentadas en todo su ancho con un abocinamiento de 1:60.

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REDONDEO DE BANQUINA

Es el elemento del perfil transversal de identificación entre el talud y la banquina que permite mantener el ancho total de la banquina.

En dicha zona se coloca por ejemplo la señalización vertical, postes indicadores, barandas, iluminación etc. Dejando libre el ancho de banquina proyectado.

Por otra parte la erosión no perjudicara directamente a la banquina, sino al redondeo de la misma. La erosión como podamos ver disminuye el ancho de las banquinas en forma considerable.

Los anchos de esta identificación entre banquina y talud puede ser variable entre 0.50m y 0.75m según sea el tipo y categoría del camino.

TALUDES

La banquina y el talud se unen mediante el redondeo de banquina. El talud tiene por objeto conformar la obra básica dando terminación a la misma,

La inclinación esta dada por la relación X:Y referida a X unidades en escala vertical y para Y unidades en escala horizontal.

Un talud 1:4 significa 1 unidad vertical en 4 unidades horizontales.

En la fijación de las pendientes de los taludes de los terraplenes se tendrán en cuenta los siguientes criterios:

Seguridad técnica y psicológica.

Estabilidad.

Facilidad para su mantenimiento.

Estetica y economía.

Los taludes tienen su inclinación en función del tipo de suelo que integra la obra básica ( en el caso de terraplenes) o del tipo de suelo de la zona de caminos ( Desmontes)

Los taludes en terraplén deben ser algo más tendidos que el ángulo de reposo del material que forma el terraplén.

Los taludes tendidos aumentan la estabilidad de la subrasante y evitan la erosión del talud. Disminuye además el costo de conservación y ofrecen más seguridad en caso de accidentes donde un vehículo salga de la calzada.

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Para suelos consistentes la pendiente no debe superar 1: 1,5.

Si los suelos son arcillosos no conviene proyectar taludes mayores de 1:2.

Desde el punto de vista de la economía, los terraplenes de poca altura no tienen una incidencia importante en el costo de la obra. En cambio para alturas considerables debe analizarse económicamente el mayor costo del movimiento de suelos si colocamos taludes suaves con el menor costo de mantenimiento y el costo de las defensas vehiculares.

Para los vehículos errantes ,los taludes laterales pueden ser traspasables o no.

Un valor de talud mayor a 1:3 se considera peligroso.

Los taludes 1:3 y 1:4 se considera traspasable pero no recuperable.(No se recupera el control).

Los taludes de 1:4 o más se definen como traspasables y recuperables, sin son libres de obstrucciones.

Clasificación de las condiciones de seguridad de los taludes.

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Zona despejada (ZD) para taludes recuperables y no recuperables

Las Zonas despejadas (ZD) y los taludes están estrechamente relacionadas dado que por definición la ZD debe incluir un talud traspasable recuperable de 1:4 o mas tendido

Ejemplo Criterio utilizado en obra vial en la Provincia de Buenos Aires DNV(año 2011)

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CONTRATALUDES

El contratalud puede ser traspasable o no según su pendiente y la presencia de objetos físicos.

El perfil transversal se diseña con una cuneta entre la banquina y el contratalud.

A veces se perfila el contratalud para que trabajo como una barrera rígida.

Dependiendo del tipo de suelos las pendientes adoptadas son 1:2 , 1:1.5 , 1:3 .

CUNETAS

Son los canales que desempeñan la vital función de desviar o el agua superficial de la zona del camino.

Desde el punto de vista hidráulico el problema consiste en encontrar el tamaño del canal requerido para conducir el caudal calculado, con la pendiente deseada.

Determinando la velocidad del fluida para establecer el tipo de protección que es necesario para prevenir la erosión.

En ciertos lugares , las cunetas sirven para almacenar la nieve que cae o se acumula al limpiar el camino.

Cuando sean peligrosas para el tránsito, conviene entubarlas o aislarlas colocando alguna defensa.

Sus formas son variables pero generalmente son de sección abierta trapecial o triangular (en “v’).La forma trapecial representa un cause más natural y tiene mayor capacidad de descarga.

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La profundidad de las cunetas es generalmente de 1.20 metros con respecto a la rasante, excepto en las inmediaciones de las divisoras de aguas ,donde se aceptan valores menores del orden de 0.60m a 0.80 m.

Pero la elevación máxima del agua en la cuneta en relación con la cota de pavimento dependerá del tipo de suelo y su aptitud para el ascenso capilar. Pero en términos generales no es conveniente que exceda el nivel inferir de la sub-base.

La capacidad de una cuneta puede aumentarse ensanchándola en vez de profundizarla, lo cual además reduce la velocidad de escurrimiento y la erosión.

Los anchos de solera son variables pero están en el orden de 1.20 m a 3.00m o más. Esto facilita las tareas de mantenimiento.

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COSTADOS DE CALZADA

El conductor que deja la calzada circulara por una zona potencialmente peligrosa.

El concepto de zona de calzada, que incluye una adecuada zona de recuperación o zona despejada surgio en la década de 1960.

Los accidentes por salida de la calzada implican choques contra objetos fijos peligrosos ubicados a los costados y / o vuelco del vehículo .La probabilidad de accidentes se minimiza si la superficie del costado es plana ,firme y sin obstáculos.

ZONA DESPEJADA

La zona despejada (ZD) es un área adyacente a la calzada, medida desde los bordes normales de la calzada principal, disponible para un uso seguro de los vehículos errantes. Un área plana, suave, sin peligros, que se extiende lateralmente y permite que un vehículo errante recupere el control (Vuelva a la calzada o se detenga) sin ocasionarle un vuelco o choque contra ningún objeto peligroso.

Esta zona puede incluir carriles auxiliares de adelantamiento o ascendente para camiones, banquinas pavimentadas y/o sin pavimentar, etc.

Se ubica a partir del borde derecho de la calzada en caminos de dos carriles y dos sentidos y en la mediana en caminos de calzadas separadas.

La zona despejada debería tener taludes laterales que no causen el vuelco de los vehículos y no contengan ningún otro peligro.

Para la mayoría de los proyectos habrá lugares aislados o tramos longitudinales de camino donde este ideal no podrá lograrse. Factores topográficos, ambientales, requerimientos de drenaje, de propiedad y compromisos económicos determinaran la forma y el área del espacio libre de peligros adyacente a la calzada.

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ANCHO DESEABLE DE LA ZONA DESPEJADA (ZD)

Es función de la velocidad directriz, la pendiente del talud, transito medio diario y la pendiente longitudinal.

ANCHO DE ZONA DESPEJADA PARA SECCIONES EN RECTA

Para curvas horizontales la siguiente figura provee coeficientes de corrección en función de la velocidad y el radio de la curva.

Factores de corrección Ubicación y variación de ancho

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Ejemplos de zona despejada en rectas

Ejemplo con taludes y contra taludes

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CARRILES AUXILIARES

Introduccion

Los carriles auxiliares se ubican inmediatamente adyacentes a los carriles básicos, para fines complementarios del tránsito.

Son de corta longitud y se proveen para acomodar alguna circunstancia especial.

Desde el punto de vista de seguridad, los conductores deben atender al comienzo y final del mismo, el diseño geométrico y la señalización se relaciona con la ubicación del principio y fin del mismo.

CARRILES DE ASCENSO Y DESCENSO

Son carriles auxiliares fuera de las intersecciones y distribuidores.

Los mismos producen una mejora del nivel de servicio, cuando no se justifica una duplicación de calzada.

Los carriles de ascenso desvían a los vehículos más lentos de la corriente de tránsito, reduciendo la formación de pelotones, elevando así el nivel de servicio.

RECOMENDACIONES PARA EL DISEÑO

El ancho de carril será igual al del carril básico.

El ancho de banquina será igual al de la banquina adyacente ,pero nunca menos de 1.50 m

El peralte será igual al del carril básico adyacente.

Abocinamientos : el abocinamiento al principio y final del carril de ascenso/descenso será según la siuiente recomendación:

La longitud total

La longitud del carril de ascenso debe ser mayor de 500 metros y menor de 2500metros , este rango de longitud es suficientemente largo para la dispersión de las colas. La longitud minima deseable de un carril de ascenso debe permitir por lo menos 40 segundos o más de oportunidad de adelantamiento , los que es equivalente a 900 metros a una velocidad de 80 km / hora.

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JUSTIFICACION

Reduccion de velocidad : Las reducciopnes de velocidad adoptadas internacionalmente varian de 15 a 25 km / hora en una pendiente simple.

Volumen minimo de transito.

Como criterio de diseño los valores son :

20 Vehículos por hora para transito ascendente de camiones

200 vehículos por hora para transito ascendente mixto.

CARRILES DE ADELANTAMIENTO

INTRODUCCION

Las oportunidades de adelantamiento en caminos de dos carriles estan dadas por la geometria, la

distancia visual y el transito en sentido contrario.

Cuando las oportunidades de adelantamiento son insuficientes, se generan colas o pelotones que

incrementan la frustracion del conductor lo que lleva a tomar riesgosas maniobras que generan

choque3s a alta velocidad.

JUSTIFICACION

*Largos tramos sin oprtunidad de adelantamiento

* Alineamientos trabados en terrenos ondulados o montañosos

* Significativos porcentajes de vehiculos lentos que general caravanas .

* Altos volumenes de transito suficientes para restringir el adelantamiento, pero muy bajos para

justificar la duplicacion de la calzada.

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RECOMENDACIONES PARA EL DISEÑO

El ancho de carril será igual al del carril básico.

El ancho de banquina será igual al de la banquina adyacente ,pero nunca menos de 1.50 m

El peralte será igual al del carril básico adyacente.

Abocinamientos: Ver recomendación para carriles de ascenso / descenso.

Longitud: Las longitudes de los carriles se incrementan con la relación flujo de tránsito, la longitud incluye las cuñas.

Otra teoría es utilizar 2000 metros como longitud del carril donde sea posible, sin considerar el volumen de tránsito. A veces esto no puede ser aplicable por ejemplo por limitaciones topográficas. El carril debe permitir por lo menos 30 segundos de posibilidad de adelantamiento para dispersar pelotones de hasta 6 vehículos.

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FRECUENCIA DE CARRILES DE ADELANTAMIENTO

La frecuencia depende del volumen y composicion del transito, la longitud de los carriles de

adelantamiento,Oportunidades de adelantamiento mas adelante.

Valores Usuales de Espaciamiento de carriles de Adelantamiento en Funcion del TMDA

Se basa en el minimo tiempo para que se vuelva a formar un peloton.En Caminos de bajo transito con

largos tramos sin oportunidades de adelantamiento ,se recomienda proveer cada 10 minutos la posibilidad

de adelantamiento.

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UBICACIÓN

Se deben Ubicar donde se tenga menorers costos de construccion . Tratar de ubicar la cuña de ingreso a lo

largo de una larga y llana curva horizontal.Los carriles de adelantamiento construidos despues de un largo

tramo sin oportunidad de adelantamiento son mas efectivos que uno construido antes.

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NORMAS DE DISEÑO GEOMETRICO DE CARRETERAS DNV 1980

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RECOMENDACIONES DE DISEÑO GEOMETRICO EICAM 2010

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RECOMENDACIONES DE DISEÑO GEOMETRICO EICAM 2010