CAPÍTULO III ELEMENTOS DE DISEÑO
CUADRO 3.4 PORCENTAJE DE LA CARRETERA CON VISIBILIDAD ADECUADA PARA ADELANTAR
3.1.4 Criterios para Cálculo de las Distancias de Visibilidad
Distancia de visibilidad es la distancia a lo largo del camino a través de la cual un objeto de altura especificada es continuamente visible para el conductor. Esta distancia depende de la altura de la vista del conductor sobre la superficie de la carretera, la altura del objeto especificado sobre la superficie de la carretera y la altura y posición lateral de las obstrucciones a la visibilidad dentro de la línea de visual del conductor.
a) Altura del ojo del conductor:
Para el cálculo de las distancias de visibilidad para vehículo de pasajeros, la altura del ojo del conductor de 1,080 mm sobre la superficie de la carretera se considera apropiada para medir las distancias de visibilidad de parada y de adelantamiento. El valor recomendado para altura del ojo del conductor de camión es de 2,330 mm sobre la superficie del camino.
b) Altura del Objeto:
Para el cálculo de la distancia de visibilidad, la altura del objeto se considera de 600 mm sobre la superficie de la carretera. Se considera que esta altura es representativa para un objeto que represente un riesgo y que pueda ser reconocida por el conductor con tiempo para detenerse antes de llegar a él. Los objetos con alturas menores pueden dar lugar a curvas verticales en cresta de gran longitud incrementando los costos de construcción sin beneficios de seguridad comprobados (1). Los costos de construcción pueden incrementarse sustancialmente por la
necesidad de proveer curvas verticales de gran longitud.
Para el cálculo de la distancia de visibilidad de adelantamiento, la altura del objeto se considera de 1,080 mm sobre la superficie de la carretera. Esta altura se basa en la altura de un vehículo de 1,330 mm, el cual representa el 15th percentil de los vehículos de pasajeros más comunes, menos un promedio de 250 mm que representa la parte más alta que necesita ver otro conductor para reconocerlo como un vehículo (2). Esta consideración también es
válida para la conducción nocturna porque la luz de los faros delanteros de un vehículo pueden ser reconocidos a mayor distancia que la necesaria para reconocer un vehículo durante el día.
c) Obstrucciones a la visibilidad:
En una carretera en alineamiento recto, la obstrucción que limita la distancia de visibilidad de los conductores en la superficie de la misma, estará en algún punto en una curva vertical en cresta. En alineamiento en curva horizontal, el obstáculo que limita la visibilidad del conductor puede estar en la superficie de la carretera en una curva vertical en cresta, o puede ser algún objeto fuera del carril de viaje, tales como una barrera longitudinal, el talud de relleno del aproche de un puente, un muro, un árbol, la vegetación o el pié de talud de una sección en corte.
El diseño de los alineamientos horizontal y vertical que se presentan más adelante está basado en el criterio de la distancia de visibilidad y otros criterios.
Una vez establecidos tentativamente los alineamientos horizontal y vertical, el medio práctico para examinar las distancias de visibilidad a lo largo de la carretera propuesta, es mediante la medición directa en planos a escala. En planos a escala, la distancia de visibilidad horizontal se mide con una regla, generalmente transparente, sobre la cual se marcan las distancias correspondientes; esta regla se mueve sobre la curva, marcándose, para cada estación, la ubicación a la cual debe quedar
correspondientes a cada estación.
Para el alineamiento vertical se utiliza una regla plástica (o una tira de plástico) transparente con bordes paralelos separados 1,330 mm y en la cual se dibujan una línea con trazo discontinuo a 600 mm de un borde y una línea con trazo continuo a 1,080 mm del mismo borde (de acuerdo con la escala vertical de los planos). La línea a 1,080 mm se ubica en la estación de la rasante propuesta, desde la cual se desea medir la distancia de visibilidad, y se pivotea alrededor de este punto hasta que el borde superior sea tangente a la curva vertical, la distancia entre la estación inicial y la estación de la rasante que se intercepta por la línea de trazo discontinuo a 600 mm, es la distancia de visibilidad de parada. En donde se intercepta la rasante con la otra cara de la regla, será la distancia de visibilidad de adelantamiento.
Actualmente, la mayoría de proyectos de dibujo y diseño de carreteras se efectúan utilizando programas comerciales CAD los que facilitan la medición de las distancias de visibilidad. La medición de estas distancias es útil en la evaluación de la capacidad o en la señalización de zonas de no rebasar, aspectos que no son propios del diseño geométrico.
3.2 ALINEAMIENTO HORIZONTAL
Las principales consideraciones que controlan el diseño del alineamiento horizontal son: a) Categoría de la carretera
b) Topografía del área c) Velocidad de Proyecto d) Distancias de visibilidad e) Coordinación con el perfil
f) Costos de construcción, operación y mantenimiento
Todos estos elementos deben conjugarse de tal manera que el diseño resultante sea el más seguro y económico, en armonía con el contorno natural y al mismo tiempo adecuado a su categoría, según la Clasificación Funcional para diseño.
La tendencia actual en el diseño de carreteras se orienta hacia la utilización de curvas amplias que se adaptan a la topografía del terreno, haciendo casi desaparecer las rectas. Esta forma de diseño se prefiere debido a que largos tramos rectos inducen a velocidades mayores que la velocidad de proyecto, aumentando el peligro de deslumbramiento por las luces del vehículo que viaja en sentido Opuesto, y porque la monotonía de la conducción disminuye la concentración del conductor, lo que en oportunidades es motivo de accidentes. Una sucesión de curvas de radios adecuados limitan la conducción a la velocidad de diseño y mantienen al conductor atento al desarrollo del trazo de la carretera. Por otra parte, las curvas armonizan en mejor forma con las sinuosidades del terreno, proporcionando claras ventajas desde el punto de vista estético y económico. En muchos casos puede reemplazarse con ventaja un alineamiento recto por curvas de radios comprendidos entre 5,000 y 7,000 m
Siguiendo el criterio anterior, se recomienda evitar longitudes en rectas superiores a:
Lr = 20*V 3-3
En donde:
Lr = Longitud de la recta, m V = Velocidad de diseño, KPH
En el diseño de las curvas de la carretera es necesario establecer las relaciones adecuadas entre la velocidad de diseño y la curvatura así como sus estrechas relaciones con el peralte y la fricción lateral. Aunque estas relaciones surgen de las leyes de la mecánica, los valores reales para usar en
el diseño dependen de límites prácticos y factores determinados empíricamente sobre el rango de variables involucradas.
Cuando un vehículo se mueve siguiendo una trayectoria circular, es forzado hacia afuera, radialmente, debido la aceleración centrípeta. Si la carretera tiene una inclinación transversal (sobreelevación o peralte), la componente del peso paralelo a la inclinación de la carretera y la fuerza de fricción lateral que se desarrolla entre las llantas y la superficie, o una combinación de las dos, contrarrestan esta aceleración centrípeta. La aceleración centrípeta es algunas veces igualada a la fuerza centrípeta; sin embargo, ésta es una fuerza imaginaria que el conductor cree que lo empuja hacia afuera de las curvas cuando, en efecto, el vehículo se aceleró en dirección al interior de la curva.
La fórmula básica que gobierna la operación de un vehículo en curva es:
3-4
En donde: