Ing. Oscar Fredy Alva VillacortaDocente de la Facultad de Ingeniera CivilIng. Oscar Fredy Alva VillacortaDocente de la Facultad de Ingeniera Civil

Ing. Oscar Fredy Alva VillacortaDocente de la Facultad de Ingeniera Civil

GeneralidadesLa coordinacin entre la alineacin en planta y la alineacin en perfil es necesaria para que el efecto tridimensional de superponer un perfil a una planta resulte seguro y cmodo para la conduccin. Una correcta coordinacin entre ambas realidades del diseo geomtrico aumenta la visibilidad a lo largo de la va, as como la armona del conjunto, de forma que el trazado est exento de sorpresas, y por tanto, resulte ms seguro para los conductores.

Diseo espacial de la vaLos trazados en planta y perfil de una carretera debern estar coordinados de forma que el usuario pueda circular por ella de manera cmoda y segura. Concretamente, se evitar que se produzcan prdidas de trazado, definida sta como el efecto que sucede cuando el conductor puede ver, en un determinado instante, dos tramos de carretera, pero no puede ver otro situado entre los dos anteriores.

Diseo espacial de la vaPara conseguir una adecuada coordinacin de los trazados, para todo tipo de carretera, se tendrn en cuenta las siguientes condiciones:

Los puntos de tangencia de toda curva vertical, en coincidencia con una curva horizontal, estarn situados dentro de la clotoide en planta y lo ms prximos al punto de radio infinito. En general los puntos de inflexin en planta y perfil deben aproximadamente coincidir y ser iguales en cantidad a lo largo de un tramo.

Diseo espacial de la vaSe deber cumplir la siguiente relacin:Donde: Donde:

L= Longitud de la curva vertical (m)A=Valor absoluto de la diferencia algebraica delas pendientes (tanto por uno)R=Radio de la curva circular en planta (m)

Diseo espacial de la vaEn carreteras con velocidad igual o menor que sesenta Kilmetros por hora (60 Kph) y en carreteras de caractersticas reducidas, se cumplir siempre que sea posible la condicin:Donde: Donde:

P=Peralte correspondiente a la curva circularL= Longitud de la curva vertical (m)A=Valor absoluto de la diferencia algebraica delas pendientes (tanto por uno)R=Radio de la curva circular en planta (m)

Diseo espacial de la vaPara todo tipo de carretera se evitarn las siguientes situaciones:

Alineacin nica en planta (recta o curva) que contenga un acuerdo vertical cncavo o un acuerdo vertical convexo cortos

Diseo espacial de la vaCurva Vertical convexa en coincidencia con un punto de inflexin en planta

Diseo espacial de la vaTangente en planta con curvas convexa y cncava consecutivas.

Diseo espacial de la vaTangente seguida de curva en planta en correspondencia con curvas convexa y cncava

Diseo espacial de la vaAlineacin curva, de desarrollo corto, que contenga una curva cncava corta.

Diseo espacial de la vaConjunto de alineaciones en planta en que se puedan percibir dos curvas verticales cncavas o dos curvas verticales convexas simultneamente.

Diseo espacial de la vaAdems de las condiciones anteriores, en carreteras de calzadas separadas y vas rpidas se evitar:Curva cncava en coincidencia con un punto de inflexin en planta.

Diseo espacial de la vaCurva vertical corta entre pendientes largas dentro de una misma alineacin en planta.

Diseo espacial de la vaRasantes uniformes entre curvas verticales consecutivos del mismo signo (cncavos o convexos) dentro de una misma alineacin en planta.

Diseo espacial de la vaCurvas en planta cortas dentro de una curva vertical larga.

Diseo espacial de la vaElementos del Alineamiento Espacial

Los elementos del alineamiento espacial son los del trazado en planta y elevacin, cuando ellos se superponen y unen a las caractersticas transversales de la carretera se construye una visin tridimensional de la misma.

Diseo espacial de la vaElementos del Alineamiento Espacial

La ejecucin de tales esquemas para la totalidad de un trazado no es siempre factible ni indispensable. En la mayora de los casos basta con respetar las normas consignadas para evitar efectos contraproducentes para la seguridad y la esttica de la va.

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Diseo espacial de la vaImagen en perspectiva y gua pticaLa principal imagen que tiene el conductor ante s es la plataforma. Esta imagen es, evidentemente, una perspectiva que tiene como punto de vista el de los ojos de dicho conductor.

Diseo espacial de la vaImagen en perspectiva y gua pticaVista "a vuelo de pjaro", como la que se muestra en la Figura 404.02g-a, aunque puedan ser ilustrativas de ciertos aspectos paisajstico, no cumplen con el objetivo de advertir al proyectista de los defectos pticos del trazado que puedan afectar a los usuarios, que en este caso se producen por el empleo de una curva en planta de pequeo desarrollo entre dos alineamientos rectos largos. En la Figura 404.02g-b si se aprecia el fenmeno, que queda resuelto en c mediante la utilizacin de curvas de acuerdo a radios de curvatura ms amplios

Diseo espacial de la vaImagen en perspectiva y gua pticaEn las Figuras 404.02g-d) y e) se muestran dos plataformas en perspectiva. La primera, sin demarcacin horizontal, contrasta negativamente con la otra, cuyas bandas pintadas ofrecen una gua ptica muy eficaz.

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Diseo espacial de la vaTangente

Tangentes largas son montonas y por lo tanto cansadoras. Adems, inducen aumentos de velocidad y facilitan el encandilamiento. Por lo tanto, ellas deben evitarse y en cualquier caso limitarse segn lo normado.

Cuando, a pesar de todo, las tangentes largas se produzcan, es conveniente disminuir la sensacin de rigidez que provocan mediante curvas verticales cncavas de gran parmetro, que disminuyen el encandilamiento y permiten apreciar la velocidad de los vehculos enfrentados. (Vase Figura 404.03g-a)Elementos de la Planta

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Diseo espacial de la vaCurvas horizontales

Tangentes de desarrollo breve entre dos curvas del mismo sentido producen un efecto esttico indeseable y ofrecen una perspectiva equivoca al conductor. (Vase Figura 404.03g-b).

Diseo espacial de la vaAsimismo, una curva de pequeo desarrollo entre dos alineaciones rectas largas produce una mala imagen visual (Figura 404.03g-c). En la (Figura 404.03g-d) se muestra el problema resuelto con una curva amplia.

Diseo espacial de la vaSecuencia de Elementos en Planta.

En un trazado donde la topografa obliga la utilizacin de curvas de radio reducido (vase Figura 404.03g-e) es normal y admisible encontrar radios mnimos. En cambio, all donde las alineaciones en planta sean amplias, y por lo tanto inductoras de velocidades de operacin que pueden exceder a las de diseo, el intercalamiento de un radio mnimo es peligroso (vase Figura 404.03g-f). Deben utilizarse curvas ms amplias.

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Diseo espacial de la vaTangente

Tangentes cortas, entre dos curvas cncavas (vase Figura 404.04g-a), o entre dos curvas convexas (Figura 404.04g-c), dan sensacin de ambigedad y no deben ser utilizadas. Deben ser reemplazadas por curvas verticales nicas y amplias, segn lo indicado en las Figuras 404.04g-b) y d).Estos principios deben ser respetados especialmente en el caso de existir estructuras.Elementos del Perfil

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Diseo espacial de la vaCurvas Verticales Cncavas

Este elemento favorece el guiado ptico. Sin embargo, deben evitarse valores reducidos entre tramos largos de pendiente constante, ya sea con trazados en planta rectos o curvos, puesto que estas configuraciones, vistas desde lejos, presentan una discontinuidad evidente. (Vanse Figuras 404.04g-e) y f).

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Diseo espacial de la vaCurvas Verticales Convexas

Este elemento es el menos favorable para un buen guiado ptico, agravndose el fenmeno a medida que el valor de su parmetro disminuye.En las curvas convexas que enlazan pendientes del mismo sentido, se deben evitar los parmetros reducidos, puesto que ellas dan la sensacin de quiebre (vase Figura 404.04g-g). Deben usarse parmetros verticales lo ms grandes posibles.

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Diseo espacial de la vaSecuencia de elementos en el perfil

En la secuencia de elementos en el perfil longitudinal, que depende principalmente de la topografa, se debe considerar:En parajes con ondulaciones acentuadas, deben preferirse parmetros convexos mayores que los cncavos, para mejorar la visibilidad en las zonas de relieve abrupto (vase Figura 404.04g-h).En parajes planos, o con poca diferencia de cotas (10 m. a lo sumo), son los parmetros cncavos los que deben ser mayores que los convexos, para aprovechar al mximo la buena visibilidad que aquellos confieren (Figura 404.04g-i).Deben evitarse la sucesin rpida de curvas convexas y cncavas en paisajes con visibilidad.

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Diseo espacial de la vaRelacin entre los Elementos de Diseo en Planta y Perfil.

Adems de lo ya dicho en acpites anteriores, debe tenerse presente que los radios de las curvas en planta y de los de las curvas verticales cncavas que se superpongan deben estar relacionados entre s. Si K es el valor del parmetro de la curva cncava y R es el radio de curvatura en planta, K deber estar comprendido entre 5R y 10R, dependiendo del relieve y del ancho de la calzada, mayor valor para topografas llanas y para calzadas amplias.Superposicin de Planta y perfil

Diseo espacial de la vaRelacin entre los Puntos de Inflexin en Planta y Perfil.

En general, los puntos de inflexin en planta y perfil deben aproximadamente coincidir y ser iguales en cantidad a lo largo de un tramo (vase Figura 404.05g-a). Cuando lo ltimo no sea posible por imposiciones del terreno, se recomienda evitar que el conductor vea ms de una curva en planta mediante pantallas artificiales o naturales.

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Diseo espacial de la vaLa superposicin de curvas horizontales y verticales, adems de brindar una apariencia agradable, facilita el drenaje al combinar puntos de poca inclinacin longitudinal (vrtices de las curvas) con puntos de peraltes mayores, y puntos de poca inclinacin transversal (transiciones de peralte) con otros de inclinacin longitudinal mxima.

Diseo espacial de la vaPor otra parte, esta superposicin es especialmente conveniente para el caso de curvas horizontales y verticales que no permitan adelantamiento. De este modo no se ha perjudicado la conduccin, como sucede si se superpone una curva o recta que s permite dicha maniobra con una curva que la frustra.

Diseo espacial de la vaRespetando este principio de superposicin y de coincidencia aproximada de los puntos de inflexin, conviene adems, para mejorar la predictibilidad del trazado, que las curvas verticales convexas sean ms cortas que las curvas en planta correspondientes, y que las cncavas sean ms largas.En las curvas verticales convexas deber verse con antelacin un tramo de curva en planta correspondiente a unos 3.2 de giro, o sea, la clotoide entera si A = R/3. (Vase Figura 404.05g-b).

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Diseo espacial de la vaCombinaciones indeseables.

La sucesin de curvas verticales en tramos rectos o curvos, que permitan la visin del trazado como un tobogn, son antiestticas y deben evitarse (Vase Figuras 404.05g-c) y d).

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Diseo espacial de la vaPrdidas de trazado

Se entiende por prdida de trazado la desaparicin de la plataforma a la vista del conductor y su reaparicin a una distancia que no es lo suficientemente grande como para hacer desaparecer el efecto sicolgico adverso que tal situacin produce. Este efecto sicolgico es de incertidumbre y ha sido comprobado exhaustivamente en la prctica.

Diseo espacial de la vaEn la Figura 404.06g se muestran varias situaciones de prdida de trazado. En la figura a se tiene una prdida de trazado en tangente; en b se observa el fenmeno en una curva amplia; en c el efecto es especialmente peligroso pues no se tiene distancia de visibilidad de adelantamiento; en d hay visibilidad de adelantamiento, pero la perspectiva de la va hace difcil la evaluacin de las distancias; en e y f se muestran casos extremos de prdidas de trazado, en los que el conductor puede equivocar francamente su apreciacin del desarrollo del trazado y del trnsito contrario.

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Diseo espacial de la vaEste problema sicolgico no existe cuando el conductor puede ver, frente a l y sin interrupciones, un tramo de carretera de longitud L que corresponda a la distancia a la que normalmente l fija su atencin, que son las de la Tabla 404.01g.

Esto no siempre es posible sin encarecer sustancialmente el proyecto. Cuando no se puedan tener distancias de visibilidad, se debe procurar por todos los medios que la carretera no aparezca a los ojos del conductor a distancias inferiores a las de la Tabla 404.01g.

Diseo espacial de la vaLa comprobacin de esto se hace grficamente sobre los planos de planta y perfil.

Diseo espacial de la vaLas Intersecciones deben estar situadas en zonas de amplia visibilidad. Curvas verticales cncavas son especialmente indicadas para esto (Vase Figura 404.07g-a).

La bifurcacin entre dos carreteras de distinta importancia no debe hacerse de modo que puedan confundir al conductor (Figura 404.07g-b). Debe preferirse una salida que se produzca en un ngulo pronunciado a las salidas tangenciales; vase Figura 404.07g-c), donde se han dispuesto de modo distinto tanto el empalme como los rboles.Intersecciones y Estructuras

Diseo espacial de la vaLas Intersecciones deben estar situadas en zonas de amplia visibilidad. Curvas verticales cncavas son especialmente indicadas para esto (Vase Figura 404.07g-a).

La bifurcacin entre dos carreteras de distinta importancia no debe hacerse de modo que puedan confundir al conductor (Figura 404.07g-b). Debe preferirse una salida que se produzca en un ngulo pronunciado a las salidas tangenciales; vase Figura 404.07g-c), donde se han dispuesto de modo distinto tanto el empalme como los rboles.

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Diseo espacial de la vaEl efecto que se presenta en la Figura 404.08g-a), es tan indeseable como desgraciadamente frecuente. Las soluciones a estos problemas coinciden con lo mostrado en las Figuras 404.04g-a) y b).En general, las estructuras no deben ser situadas al comienzo de una curva, cuando ellas dificultan la visin del camino (Figura 404.08g-b). Es preferible ubicarlas en zonas de curvatura franca, como se pareca en la Figura 404.08g-c) en cuestin y en lo posible con una buena visibilidad previa (Figura 404.08g-d).

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