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ALINEAMIENTO VIAL ALTIMÉTRICO

La rasante en un camino cualquiera son los puntos que representan las cotas del camino medidos sobre una línea representativa, por lo general el eje del camino.

En el perfil longitudinal se representan las verdaderas magnitudes o dimensiones del camino.

En la planta se miden las progresivas, se toman las cotas existentes entre el camino real y la planta.

Entonces de acuerdo a lo expresado se tiene lo siguiente:

Cota Proyecto: CP

Cota Terreno Natural: CTN

Cota Roja: CR = CP – CTN

Factores de forma técnicos – funcionales y de seguridad

Tránsito – Topográfico

  • Velocidad directriz
  • Visibilidad
  • Pendiente – Curvatura
  • Confort
  • Coordinación plani-altimétrica

Agua

  • Altura mínima sobre nivel máximo de agua superficial y subterránea (temporaria o permanente)

Desagües

  • Altura mínima sobre fondo de cuneta
  • Pendiente para desagües de la calzada
  • Pendiente para desagües longitudinales

Puntos de control

  • Cruces viales, ferroviarios y fluviales
  • Gálibos verticales
  • Estructuras existentes y proyectadas (puentes, viaductos, alcantarillas, túneles, cobertizos)
  • Tapadas mínimas y máximas de alcantarillas
  • Cruce de servicios públicos aéreos y subterráneos (gálibo o tapada mín.)

Construcción

  • Espesor del pavimento (inconveniencia de la construcción en caja)
  • Espesor mínimo de las capa de suelo a compactar.

Factores económicos de la posición

La rasante afecta los costos

  • Construcción ↥
  • Mantenimiento
  • Operación ↧
  • Tiempo de viaje ↧
  • Accidentes ↧

Factores estéticos de la posición

  • Evitar continuos quiebres del perfil
  • Evitar curvas ¨brokers – back¨ (dos curvas en el mismo sentido)
  • Circulación previsible libre de sorpresas

Pendientes

  • Pendientes longitudinales

Es la inclinación que tiene el eje del camino, en particular, la rasante respecto a la horizontal.

  • Pendiente media

Es la diferencia de nivel entre dos puntos divido entre la diferencia de progresiva entre esos dos puntos. Entonces:

  1. Si afecta a los colectivos en pendientes largas.
  2. Del 3%: Casi no afecta a los automóviles.Los camiones operan con dificultad (Alt. sobre mar, nieve, etc.).
  3. Del 5%: Los automóviles operan eficientemente.
  4. Los costos de operación aumentan con el valor de la pendiente.
  5. Usar pendientes menores que las máximas.
  • Pendientes máximas (ascendentes)

Criterio racional

Pa · f = (Pc + Pr) · (r + imax)

Pa = Peso adherente

r = Fuerza tracción motor por unidad de peso

Luego:

f = 0.30 Condiciones normales

= 0.10 Condiciones húmedas

Para camiones se considera:

Pa = 2/3 PC

Pr = ¾ PC

r = 0.015

Entonces:

Para automóviles se considera: r = 0.010

Pa/PT = 0.67

Entonces:

Serían aquéllas pendientes con la cual no es necesario utilizar los frenos, para descender a una velocidad constante.

γ = 1.22 kg/m3

(Densidad del aire a 15ºC y a 760 mm)

C (coeficiente aerodinámico) = 0.5 Automóviles

0.9 Camiones

S (superficie frontal) = 2 m2 Automóviles

8 m2 Camiones

P (peso) = 1000 kg. Automóviles

18000 kg. Camiones cargados a medias

Entonces:

  • Pendientes nocivas

Serían aquéllas pendientes mayores a las pendientes de equilibrio.

  • Pendientes mínimas

Deben preverse en calzadas de ingreso a zonas urbanas (con cordones), en curvas peraltadas con separador central o con barreras tipo ¨New Jersey¨, en puentes (a mayor luz debe darse mayor pendiente), y en zonas de desmonte.

Las pendientes mínimas en general están en el orden de: 0.12% – 0.15%.

Longitud crítica de pendiente

Se llama longitud crítica (LC) a la longitud máxima dada sobre el camino, en la cual un camión de condiciones predeterminadas disminuye un valor aceptable de velocidad (V = 25 km/h).

Es considerado para un cierto nivel de servicio de la carretera.

La determinación de la LC de una pendiente esta en función del tipo de camión, expresado en su relación peso – potencia.

Entonces:

LC = f (Tipo camión, Peso/Potencia)

Por lo general se admite una relación peso – potencia de 180 kg/HP.

Además la determinación de LC depende de la pendiente (cuanto más larga es LC, más chica es la pendiente).

Depende también de la velocidad de entrada a la rampa, del tipo de superficie de adherencia, de la habilidad del conductor, de la reducción de la velocidad deseada, de la resistencia del aire, de la altitud con respecto al nivel del mar, entre otras.

A continuación se detalla como se calcula LC:

se admite: 

Además para una pendiente i = 0.014 se considera que el camión no pierde energía al subir la rampa, es decir que este valor, es el valor de la ¨pendiente umbral¨.

Entonces:

  • Para: i = 5%

ΔV = 25 km/h

  • Para: i = 3%

ΔV = 20 km/h

Longitud máxima de pendiente

Donde:

i0 = f (Velocidad, Vol. Vehículos, % de camiones, alt. sobre nivel mar,…)

Curvas Verticales

  • Tipos de curvas verticales

Cóncavas: Cuando el radio de curvatura se encuentra fuera del ámbito de la tierra.

En curvas cóncavas siempre i ( – ).

Convexas: Cuando el radio de curvatura se encuentra dentro del ámbito de la tierra.

En curvas convexas siempre i ( + )

Geometría de la curva vertical (Parábola)

La curva que mejor responde a los esfuerzos de conducción en un camino es un arco de parábola.

Se dice que una parábola es el lugar geométrico de los puntos que equidistan de un foco y su directriz.

Luego:

Conclusiones:

La parábola es como si fuera una circunferencia de radio P.

P es inversamente proporcional a la curvatura.

Dado cualquier valor de x, este se puede expresar como: x =i · P

Luego:

  • Longitud de la curva

Para calcular la longitud de la curva se proyecta sobre un plano horizontal y se realiza un cambio de ejes.

  • Propiedades de la parábola

1) ⃒i1⃒=⃒i2⃒ ⇒ La parábola es totalmente simétrica. P.C y F.C. caen sobre el mismo plano horizontal.

2) ⃒i1⃒≠⃒i2⃒ ⇒ En este caso el vértice (punto más alto de la parábola) queda del lado que tiene mayor pendiente.

3) El punto intersección (en el quiebre) divide a la curva vertical en dos partes iguales.

4) Cuando i1 = i2 ⇒ El vértice de la parábola coincide con el centro de la misma.

Criterios para la determinación de P (N.D.G.C.)

1º) SEGURIDAD

2º) COMODIDAD

3º) APARIENCIA

4º) DRENAJE

1º) SEGURIDAD

Esta íntimamente relacionado con la distancia de visibilidad de detención.

D.V.D. = 159.50 m = DPR + DF

A) Curvas convexas

B) Curvas cóncavas

A) Curvas convexas

Se presentan dos situaciones:

  • D.V.D. < L

Luego: 

Entonces:

Luego:

h´´ = Altura de los faros del automóvil

Luego:

Entonces:

Por ultimo para obtener el P deseado se plantea la situación más desfavorable, es decir, el D1 más grande y el K más chico, entonces:

  • D.V.D. > L

Para su solución se emplean hipótesis de cálculo, estas son:

1º Hipótesis: El arco de parábola puede considerarse como un arco de circunferencia, debido a que este es demasiado plano.

2º Hipótesis: Cuando los ángulos son muy pequeños (α pequeρo – P grande) suele decirse que la tangente es igual al seno. Y cuando son extremadamente pequeños la tangente es igual al ángulo.

Entonces:

El objetivo es encontrar el valor mínimo de α para que se obtenga el valor mαximo de D1.

Derivando:

Entonces de ①:

Luego:

B) Curvas cóncavas

Cuando la curva es cóncava no existen restricciones de seguridad durante la operación diurna.

Para un caso particular: 

Luego:

tg 1º = 0.0175

C) Curvas cóncavas: visibilidad bajo estructuras

  • D > L

  • D < L

En Resumen:

Curvas Convexas Curvas Cóncavas C. Con: Vis. bajo est.
Op. Diurna Op. Noc. Deseable Op. Noc. Op. Diurna
D1 < L
D1 > L

2º) COMODIDAD

FC = m · ac

ac no debe superar 0.30 m/s2

Pmin = 2572 m

3º) APARIENCIA

Este criterio está referido a una cuestión estética, la longitud de cualquier curva vertical tiene que ser tal, que al recorrerla no demore menos de 2.5 seg.

Entonces:

tR = 2.5 s

L = V· t

Para el caso más desfavorable:

i1 = – 10 %

i2 = 10 %

Autor:

Boetto Cimadevilla Leandro Santiago

leoboetto@hotmail.com

País: Argentina
Ciudad: Santiago del Estero.

http://www.monografias.com/trabajos55/vias-de-comunicacion/vias-de-comunicacion2.shtml

















































































































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