criterios y controles de diseÑo factores que...

PROF. ANDREINA NARVÁEZ

CRITERIOS Y CONTROLES DE DISEÑO

II UNIDAD

El diseño vial se basa en varios estándares y controles que a su vez

dependen de:

• La clasificación funcional de la carretera que se está diseñando• El volumen esperado de tránsito y la composición vehicular

• La velocidad de diseño

• La topografía del área en la cual se va a ubicar la carretera

• El nivel de servicio que se va a suministrar

• El presupuesto disponible

• La seguridad

• Los factores sociales y ambientales

Factores que influyen en el diseño de una vía



II UNIDAD

El vehículo de diseño.

Normas Venezolanas y la AASTHO


El Volumen esperado de

tránsito.

La velocidad de diseño.

El nivel de servicio que

se va a suministrar

• La selección del conjunto apropiado de los estándares de diseño geométrico es el primer paso del diseño de una carretera.

• En general, los factores que se usan mas frecuentemente, según AASHTO y normas venezolanas, se muestran a continuación:


• Es el vehículo cuyos pesos, dimensiones y características de operación se usan para establecer los controles de diseño queacomoden vehículos del tipo del designado.

• Se define también como el vehículo de mayor tamaño que se espera use la vía con mayor frecuencia.

• Se usa para determinar caracteristicas de diseño tales como el radio de giro en las intersecciones y en las salidas y entradas en una vía.

• Las características del vehículo de diseño son aprovechadas paradeterminar criterios en el diseño geométrico, el diseño de lasintersecciones y los requerimientos de distancia de visibilidad.


VEHÍCULO DE DISEÑO

II UNIDAD



II UNIDAD

CARACTERĺSTICAS DEL VEHÍCULO DE DISEÑO

Peso

Vehículo de diseño

• Resistencia del aire• Resistencia al rodamiento• Resistencia a la curvatura• Requerimientos de potencia• Capacidad de frenado

Capacidad de aceleración

DimensionesEstáticas

Cinemáticas

Dinámicas

Radio de Giro




II UNIDAD

Características Estáticas• El tamaño: es importante para la determinación del ancho de canal,

ancho de cuneta, longitud y ancho de las bahías de estacionamiento, longitud de las curvas verticales.

• El peso: es importante para determinar el peralte del pavimento y la pendiente máxima de la vía

• El radio de giro: se define como el radio del arco descrito por el saliente delantero contrario al lado del cual se gira.

• Cuatro clases generales han sido establecidas por la AASHTO: (1) Carrosde Pasajeros (P), (2) Buses (B), (3) Camiones o vehículos pesados, y (4) Vehículos recreacionales

• Las normas venezolanas solo contemplan tres tipos generales: (1) Livianos o pasajeros, (2) Pesados y (3) Buses




II UNIDAD

Semi-Remolque (WB-15)

Camión (SU)

Vehículo de pasajeros (P)




II UNIDAD

Distancia entre ejes

Saliente eje delanteroSaliente eje trasero Largo

Alto




II UNIDAD

EL RADIO MĺNIMO DE GIRO

• Crítico en vías urbanas• Está afectado por las siguientes

dimensiones:– Radio Min. de giro de la línea

de centro en el eje delantero(RLC)

– Ancho del vehículo– Distancia entre ejes– Recorrido de la rueda interior

trasera• Se determinan para giros

realizados a bajas velocidades (< 15 KPH)




II UNIDAD


Trayectoria mínima para vehículos tipo P

II UNIDAD


Trayectoria mínima para el vehículo tipo SU

II UNIDAD


Trayectoria mínima para vehículos tipo WB-12

II UNIDAD



II UNIDAD


Trayectoria mínima para vehículos tipo BUS

II UNIDAD




II UNIDAD

Características Cinemáticas

• Capacidad de aceleración del vehículo: la tasa de aceleración y deceleración afecta el diseño de elementos tales como longitudes de las rampas, las longitudes de los tramos en pendiente (ascenso o descenso), longitud de los canales de aceleración y deceleración.

• La aceleración o deceleración no es constante, sin embargo en los modelos siempre se supone que es constante. Esto con el fin de simplificar los cálculos.




II UNIDAD

Modelos de aceleración uniforme

constadtdv

==

∫∫ =tv

vadtdv

00

0vatv +=

avdxdv

=

∫∫ =xv

vadxvdv

00

avvx

2

20

2 −=

dtvatvdtdx )( 0+==

∫ ∫ +=x t

dtvatdx0 0 0 )(

tvatx 02

21

+=

Usada en diseño, la rata de aceleración es constante




II UNIDAD

Características dinámicas

• Toman en cuenta las fuerzas que actúan sobre el vehículo cuando éste está en movimiento

• Se analizan tres situaciones:− Movimiento en tramo recto− Movimiento en tramo curvo− El proceso de frenado




II UNIDAD

Pesoi

1

1. Resistencias al movimiento

Ft = 270P/v Ra = CAv2 Rr = Wfr Ri = Wi

Ecuación del movimiento: Ft - (Ra + Rr + Ri ) = Wa/g




II UNIDAD

2. Movimiento en curva

βββ coscossin ns amWfW =+

ββββ coscos)(cossin2

WRv

gWWfW s =+

e== βββ tan

cossin

gRvfe s

2=+

an = v2/R

R = v2/127(fs + e) fs = 0,26 - 0,00133v




II UNIDAD

αα sincos WWfag

W±=

avvx

2

220 −=

x

Db

αα cos2

cos22

0

avvxDb

−==

bDvva

2cos)( 22

0α

−=

ααααcossincos

2cos)(1 22

0 ±=−

f

Dvv

g b

αα

cossin

21)(1 22

0 ±=−

f

Dvv

g b

G== ααα tan

cossin

)(2

220

GfgvvDb ±

−=

3. Proceso de frenado




II UNIDAD

Selección del Vehículo de diseño

• En el diseño de cualquier vía, el ingeniero vial debe considerar el vehículo de diseño más grande que usara la vía con más frecuencia.

• Adicionalmente, se debe tomar en cuenta las siguientes consideraciones: El vehículo de pasajeros debe seleccionarse cuando el principal

generador de transito es un lote de estacionamiento. El vehículo SU puede usarse para el diseño de intersecciones en

zonas residenciales. El autobús puede usarse en el diseño de intersecciones del sistema

troncal con las vías urbanas por donde se supone circularan los buses y algunos vehículos pesados.

El WB-18 debe usarse para el diseño de intersecciones y rampas de entrada y salida de autopistas y vías troncales, y en zonas industriales.


VOLUMEN VEHICULAR


II UNIDAD

• El diseño de una carretera debe basarse en datos reales del tránsito.

• El tránsito indica para que servicio se va a construir la vía y afecta directamente las características geométricas del diseño.

• Los datos del tránsito deben incluir las cantidades de vehículos o volúmenes por días del año y por horas del día, así como también la distribución de los vehículos por tipos y por pesos, es decir, su composición.

• En el estudio de volúmenes de transito se deben tener en cuenta varios conceptos: Transito diario promedio Volumen de la hora pico Volumen horario de diseño Distribución direccional Proyección del transito


Tránsito Promedio Diario (TPD)

TPD = N° total de vehículos que pasan por un sector determinado365 días del año

Conteos regulares y periódicos in diferentes zonas del paísrealizados por el MTC.

• Estaciones Permanentes. Conteos continuos.• Estaciones de cobertura 1. Una vez al mes.• Estaciones de cobertura 5. Tres veces al año, una vez cadacuatro meses en días laborales.

VOLUMEN VEHICULAR


II UNIDAD


Cuando los recursos disponibles son limitados y se requierendatos con suficiente prontitud se recurren a conteos de cortaduración (uno o varios días), calculándose el TDP por:

TPD = ∑ volúmenes diariosNº de días

VOLUMEN VEHICULAR


II UNIDAD


VOLUMEN HORARIO DE PROYECTO

• Volumen horario proyectado que se usa para el diseño.

• Se utiliza un volumen horario en lugar de un volumen diario ya queel primero refleja más apropiadamente las condiciones deoperación de las vías.

• Cuando se hacen conteos continuos de los volúmenes horariosdurante un año, estos se pueden agrupar en un arreglo continuo,ordenándolos en forma descendente de magnitud.

• Entonces, se denomina segundo, tercero, ….., vigésimo, …,trigésimo, …, etc., volumen horario a aquel que es sólo excedidoen magnitud por 1, 2, …, 19, 29, …, etc., volúmenes horarios ,respectivamente, de los 8.760 volúmenes horarios del año.

VOLUMEN VEHICULAR


II UNIDAD


VOLUMEN VEHICULAR


II UNIDAD

VOLUMEN DE LA HORA TRIGÉSIMA

• Si se ordenan por magnitudes decrecientes los volúmenes horarios en ambos sentidos de circulación de las 8760 horas de un año, se denomina Volumen de la Hora Trigésima al que ocupa el rango trigésimo de dicho ordenamiento. En otros términos es el volumen horario que durante el transcurso del año solo es superado 29 veces.

• El volumen en la hora trigésima es el que generalmente se aplica en la práctica para el diseño de caminos rurales, excepto aquellos con estacionalidad muy acentuada. La razón de dicha elección recae en que la curva volúmenes horarios - horas del año presenta una inflexión alrededor de la hora 30, tal que a la izquierda de la misma la pendiente es sustancialmente más abrupta que a su derecha


VOLUMEN VEHICULAR


Fuente: Andueza Pedro. El diseño geométrico de carreteras. Tomo I


VHP = Volumen horario de proyecto

VHP = TDP x K x D

VOLUMEN VEHICULAR


II UNIDAD

El volumen de diseño puede tomarse como el 15% del TDP


Rata horaria de flujo

Ej: Volumen 15 min= 200 veh.Rata horaria de flujo= 200 x 4= 800 veh/hr.

Factor Hora Pico

FHP= Volumen durante una hora = Nº de vehiculo 1 hramax rata horaria de flujo 4 x Nº de veh durante

durante 15 min picos. 15 min picos.

VOLUMEN VEHICULAR


II UNIDAD


Nº de vehNº de veh 500

Tiempo (min)

Nº de veh

Tiempo (min) Tiempo (min)

300

1200

100

200

400

FHP= 1200 = 1 FHP= 1200 = 0,25 FHP= 1200 = 0,604 X 300 4 X 1200 4 X 500

Vol durante 1 hr = 1200 veh.

Varia entre 0,25 y 1, si el trafico es uniforme durante una hora.FHP= 0,25, si el tráfico ocurre en un periodo de 15 min.

VOLUMEN VEHICULAR


II UNIDAD


VOLUMEN VEHICULAR


II UNIDAD

DISTRIBUCIÓN DIRECCIONAL• Para las carreteras de dos carriles el VHP se

considera en total para ambas direcciones, sin embargo, en las de cuatro carriles o más, este volumen se da por carril. En este último caso, para el diseño es necesario conocer el volumen horario de tránsito en cada sentido de viaje, y esto es lo que se conoce con el nombre de distribución direccional del transito y se representa con D.

• Durante las horas pico en las carreteras rurales, aproximadamente dos tercios del volumen de transito va en un sentido (y obviamente un tercio en el otro), aunque muchas veces este valor puede llegar a ser del 80%, en cuyo caso D=0,80

Fuente: Ppios de ing. De tránsito. Guido Radelat


Estimación del tráfico futuro

Existente Tráfico actual

Atraído

Crecimiento normal del tráfico

Incremento del tráfico Tráfico inducido

Tráfico de desarrollo


II UNIDAD

VOLUMEN VEHICULAR

el que utilizaría la carretera nueva o mejorada si ahora se pusiera en servicio

Incremento del volumen debido al crecimiento de la población


Tráfico existente es el que está utilizando la carretera antes de lamejora . En el caso de una vía nueva, el tráfico actual no existe

Tráfico Atraído es el que viene de otras vías al terminar de construirsela carretera o al completarse las mejoras. El volumen de tránsito queempieza a usar una carretera nueva es totalmente atraído.

Para determinar el tráfico actual se puede usar uno de los siguientesprocedimientos:

1. Contar los volúmenes de tránsito de carreteras existentes quepuedan afectar el volumen de tránsito de la mejora.

2. Realizar estudios de origen y destino en las propias vías3. En áreas urbanas o suburbanas, realizar estudios de origen y

destino mediante entrevistas domiciliarias


II UNIDAD

VOLUMEN VEHICULAR


Establecido el tránsito actual, se debe determinar el volumen futuroaplicando los incrementos correspondientes al crecimiento normal,al tránsito inducido y al tránsito de desarrollo.

El crecimiento normal o vegetativo es el incremento en el volumendebido al incremento general en el número y utilización de losvehículos. Normalmente hay crecimiento en esos dos aspectos hastaque en una fecha futura, y posiblemente remota, se llegue a unpunto de saturación.

Tráfico inducido consiste en los viajes de vehículos diferentes de losde transporte publico, que no se habrían realizado si la vía no sehubiera hecho o mejorado.


II UNIDAD

VOLUMEN VEHICULAR


VN = V0 (1 + t)n

VI = (V0 + VN) x α

Crecimiento normal del tráfico

Donde;VN = crecimiento normal del tráficoV0 = tráfico actualt = Tasa de crecimiento interanual, en el período considerado.n = Cantidad de años en dicho período.

Trafico inducido

Donde;VI = Trafico inducidoα = porcentaje estimado de acuerdo a las condiciones relativas de la nueva vía


II UNIDAD

VOLUMEN VEHICULAR



II UNIDAD

VOLUMEN VEHICULAR

Tráfico de desarrollo es el debido a mejoras en las zonasadyacentes que no se habrían presentado si la carretera no sehubiese construido o mejorado. Este componente del tránsitofuturo se continúa presentando por muchos anos, después quela mejora vial se haya realizado, a diferencia del tránsitoinducido que se presenta solo por un par de años después dela construcción.

El desarrollo de la zona se puede estudiar con mapas de lazona que presenten los usos actuales de la tierra y sus posiblemejoras, y los mapas de los usos futuros, con los cuales sepuede predecir el número de viajes que generarían esos usos.

criterios y controles de diseÑo factores que...

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