UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
FACULTAD DE INGENIERÍA
Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil
TESIS PROFESIONAL:
“INFLUENCIA DE LAS CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DE LA
CARRETERA ENTRE C.P. MALAT - SAN ANTONIO - EL TAMBO, DISTRITO DE
JOSE SABOGAL - SAN MARCOS – CAJAMARCA, PARA LA SEGURIDAD DE LA
VIA”
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO CIVIL
PRESENTADO POR:
Bach. Ing. ARRIBASPLATA URBINA, Edwin Wilington.
ASESOR:
Ing. CUBAS BECERRA, Alejandro.
ÍNDICE GENERAL
ÍNDICE GENERAL ... I
AGRADECIMIENTO ... V
DEDICATORIA ... VI
RESUMEN ... VI
I
ABSTRACT ... VIII
CAPÍTULO I
INTRODUCCIÓN ...
1
1.1.
INTRODUCCIÓN... 1
1.2.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ... 1
1.3.
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ... 2
1.4.
JUSTIFICACION DE LA INVESTIGACION ... 2
1.5.
ALCANCES DE LA INVESTIGACION ... 3
1.6.
LIMITACIONES... 3
1.7.
OBJETIVOS ... 3
1.7.1.
OBJETIVO GENERAL ...
3
1.7.2.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS ...
3
1.8.
HIPOTESIS GENERAL ... 3
1.9.
VARIABLES... 4
1.9.1.
VARIABLE INDEPENDIENTE ...
4
1.9.2.
VARIABLE DEPENDIENTE ...
4
1.10. DESCRIPCION DE CAPITULOS... 4
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO ...
5
2.1.
ANTECEDENTES TEÓRICOS ... 5
2.1.1.
A NIVEL INTERNACIONAL ...
5
2.1.2.
A NIVEL NACIONAL ...
5
2.1.2.
A NIVEL LOCAL ...
6
2.2.
BASES TEÓRICAS ... 7
2.2.1.
MANUAL PARA EL DISEÑO DE CARRETERAS NO PAVIMENTADAS DE BAJO VOLUMEN DE
TRÁNSITO ...
7
2.2.2.
CARRETERA ...
8
2.3.
DISEÑO GEOMÉTRICO DE CARRETERAS ... 8
2.4.2.
Según la Demanda: ... 9
2.4.3.
Según sus Condiciones Orográficas ...
10
2.5.
CARACTERÍSTICAS DE TRÁNSITO ... 10
2.5.1.
Índice Medio Diario Anual de Tránsito (IMDA) ...
10
2.5.2.
Volumen y Composición o Clasificación de los Vehículos ...
11
2.5.3.
Cálculo de Tasas de Crecimiento y la Proyección ...
11
2.6.
VELOCIDAD DE DISEÑO ... 12
2.7.
DISTANCIA DE VISIBILIDAD ... 12
2.7.1.
Distancia de Visibilidad de Parada ...
12
2.7.2.
Distancia de Visibilidad de Paso ...
14
2.8.
DISEÑO GEOMÉTRICO EN PLANTA ... 15
2.8.1.
Consideraciones para el Alineamiento Horizontal ...
15
2.8.2.
Tramos en Tangente...
17
2.8.3.
Curvas Horizontales ...
17
2.8.4.
Curvas de Transición ...
18
2.8.5.
Curvas Compuestas ...
19
2.8.6.
Peralte de la Carretera ...
19
2.8.7.
Sobreancho de la Calzada en Curvas Circulares ...
21
2.9.
DISEÑO GEOMÉTRICO EN PERFIL... 21
2.9.1.
Consideraciones para el Alineamiento Vertical ...
21
2.9.2.
Curvas Verticales ...
22
2.9.3.
Pendiente ...
26
2.10. DISEÑO GEOMÉTRICO DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL ... 27
2.10.1.
Calzada ...
27
2.10.2.
Bermas...
28
2.10.3.
Ancho de la plataforma ...
28
2.10.4.
Plazoletas ...
28
2.10.6.
Taludes ...
28
2.10.7.
Cunetas ...
29
2.11. SEGURIDAD VIAL ... 30
2.11.1.
Factores que contribuyen a la ocurrencia de un accidente ...
30
2.11.2.
Descripción de los factores de riesgo de la seguridad vial ...
30
2.12. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS ...
30
3.1.
METODOLOGIA ... 34
3.1.1. Diseño de Investigación ... 34
3.1.2. Unidad de Estudio ... 34
3.1.3. Población ... 34
3.1.4. Muestra ... 34
3.1.5. Técnicas de Recolección de Datos ... 34
3.1.6. Instrumentos de Recolección de Datos ... 34
3.1.7. Métodos e Instrumento en el Análisis de Datos ... 34
3.2.
APLICACIÓN DEL MÉTODO ... 34
3.2.1. Ubicación Geográfica de la Zona en Estudio ... 34
3.2.2. Materiales e Instrumentos ... 38
3.2.3. Descripción del Método Utilizado... 39
3.3.
APLICACIÓN DEL MÉTODO UTILIZADO ... 39
3.3.1. Procedimiento de Reconocimiento de la Zona ... 39
3.3.2. Levantamiento topográfico de la carretera ... 39
3.3.3. Trabajo de gabinete ... 39
CAPÍTULO IV
ANÁLISIS Y DISCUCIÓN DE RESULTADOS...
41
4.1.
DATOS TOPOGRÁFICOS ... 41
4.2.
DISEÑO GEOMÉTRICO ... 41
4.2.1. CLASIFICACIÓN DE LA VÍA ... 41
4.2.1.1.
Clasificación por Demanda ...
41
4.2.2. CARACTERÍSTICAS DE TRÁNSITO ... 41
4.2.2.1.
Índice Medio Diario Anual de Tránsito (IMDA) ...
41
4.2.2.2.
Clasificación por Orografía ...
45
4.2.3. VEHÍCULO DE DISEÑO ... 49
4.2.4. VELOCIDAD DE DISEÑO (V) ... 51
4.3.
DISEÑO GEOMÉTRICO EN PLANTA O ALINEAMIENTO HORIZONTAL ... 52
4.3.1. TRAMOS EN TANGENTE ... 61
4.3.2. CURVAS CIRCULARES ... 65
4.3.2.1.
Radios Mínimos ...
65
4.3.2.2.
Longitud de curva horizontal ...
70
4.4.
DISEÑO GEOMÉTRICO EN PERFIL... 75
4.4.1. PENDIENTE ... 75
4.4.2. CURVAS VERTICALES ... 77
4.5.1. CALZADA O SUPERFICIE DE RODADURA. ... 79
4.5.2. BERMAS ... 79
4.5.3. SOBREANCHOS ...
86
4.5.4. PERALTE. ... 91
4.5.5. TALUDES ... 97
4.5.6. CUNETAS ... 97
4.6.
DISCUSIÓN DE RESULTADOS ... 104
4.7.
CONTRASTACIÓN DE HIPÓTESIS ...
105
CAPÍTULO V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ...
106
5.1.
CONCLUSIONES ...
106
5.2.
RECOMENDACIONES ...
106
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...
107
PANEL FOTOGRÁFICO ...
108
LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO ...
113
PLANO DE UBICACIÓN ...
126
PLANO CLAVE ...
127
PLANOS PLANTA Y PERFIL ...
128
PLANOS SECCIONES TÍPICAS ...
136
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla N° 2.1. Distancia de Visibilidad de Parada ... 13
Tabla N° 2.2. Distancia de Visibilidad de Adelantamiento ... 15
Tabla N° 2.3. Ángulos de Deflexión Máximos para los que no se Requiere Curva Horizontal ... 16
Tabla N° 2.4. Longitud de Tramos en Tangente ... 17
Tabla N° 2.5.a. Necesidad de Curvas de Transición ... 18
Tabla N° 2.5.b. Longitud Deseable de la Curva de Transición ... 19
Tabla N° 2.6.a. Fricción Transversal Máxima en Curvas ... 20
Tabla N° 2.6.b. Radios Mínimos y Peraltes Máximos ... 20
Tabla N° 2.7. Longitudes Mínimas de Transición de Bombeo y Transición de Peralte ... 21
Tabla N° 2.8.a. Índice K para el Cálculo de la Longitud de Curva Vertical Convexa ... 23
Tabla N° 2.8.b. Índice para el Cálculo de la Longitud de Curva Vertical Cóncava ... 23
Tabla N° 2.9. Pendientes Máximas ... 27
Tabla N° 2.10.a. Ancho Mínimo Deseable de la Calsada en Tangente (en metros) ... 27
Tabla N° 2.11. Taludes en Corte ... 29
Tabla N° 2.12. Taludes de Relleno ... 29
Tabla N° 2.13. Dimensiones Mínimas de las Cunetas ... 29
Tabla N° 3.1. Punto Inicial ... 37
Tabla N° 3.1. Punto Final ... 37
Tabla N° 4.1. Datos de Tráfico (Tomados en Campo) ... 42
Tabla N° 4.2. Promedio Datos de Trafico (Tomados en Campo) ... 44
Tabla N° 4.3 Clasificación de Carreteras por su Demanda ... 45
Tabla N° 4.4 Clasificación de Carreteras por su Orografía ... 46
Tabla N° 4.5 Pendientes Traversales de la Carretera ... 49
Tabla N° 4.6 Valores de Trafico por Tipo de Vehículo ... 50
Tabla N° 4.7 Elementos de Curva ... 52
Tabla N° 4.8 Verificación de la Longitud de Tramos en Tangente ... 61
Tabla N° 4.9 Verificación del Radio Mínimo ... 66
Tabla N° 4.10 Verificación de la Longitud de Curva Horizontal ... 70
Tabla N°4.11 Pendientes de Diseño y Elementos del Alineamiento Vertical ... 75
Tabla N°4.12 Verificación de la pendiente ... 76
Tabla N°4.13 Verificación de longitud de la curva vertical ... 78
Tabla N°4.14 Ancho de Calzada y Bermas ... 79
Tabla N°4.15 Verificación de Sobreanchos ... 86
Tabla N°4.16 Peraltes Medidos con Eclímetro ... 91
Tabla N°4.17 Verificación de Peraltes ... 93
Tabla N°4.18 Verificación de Cunetas ... 97
ÍNDICE DE GRÁFICOS
Grafico N° 4.1. Resumen de Vehículos ... 51
Grafico N° 4.2. Longitud de Tramo en Tangente... 65
Grafico N° 4.3. Radio Mínimo ... 70
Grafico N° 4.4. Longitud de Curva Horizontal Mínima ... 74
Grafico N° 4.5. Evaluación de Pendiente ... 77
Grafico N° 4.6. Longitud de Curva Vertical Mínima... 79
Grafico N°4.7. Ancho de Plataforma ... 86
Grafico N° 4.8. Sobreancho Mínimo ... 92
Grafico N° 4.9. Peraltes Máximos ... 96
Grafico N° 4.10. Resumen Ancho de Cunetas ... 104
Grafico N° 4.11. Resumen Alto de Cunetas ... 104
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura N° 2.1. Distancia de Visibilidad de Paso ... 14
Figura N° 2.2. Longitud Mínima de Curva Vertical Convexa con Dist. de Visibilidad Parada ... 24
Figura N° 2.3. Longitud Mínima de Curva Vertical Convexa con Dist. De Visibilidad Paso ... 25
Figura N° 2.4. Longitudes Mínimas de Curvas Verticales Cóncavas ... 26
Figura N° 3.1. Croquis de Acceso al Lugar del Proyecto ... 36
Figura N° 3.2. Detalle de Punto Inicial ... 37
Figura N° 3.3. Detalle de Punto Fimal ... 38
AGRADECIMIENTO
A Dios gracias por cada detalle y momento durante la realización de mi
tesis, gracias a él por ser la base de mi moral, por bendecir mi camino, el
que en todo momento está conmigo ayudándome a aprender de mis errores
y a no cometerlos otra vez, dirigiéndome por el sendero correcto, por cada
día en que me permitió despertar no solo con vida, sino también me
permitió continuar con salud, fuerzas y empeño; para que cada avance
durante mi vida, cada experiencia y momento en mi vida, fuera un
momento de crecimiento como persona. Te agradezco padre celestial.
Gracias, de corazón, a mi asesor el Ingeniero Alejandro Cubas Becerra,
gracias por su paciencia, dedicación, motivación, criterio, y aliento porque
con ello han hecho fácil lo difícil. Ha sido un privilegio poder contar con
su guía y ayuda.
Sencillo no ha sido el proceso, pero gracias a las ganas de transmitirme sus
conocimientos y dedicación que los ha regido, he logrado importantes
objetivos como culminar el desarrollo de mi tesis con éxito y obtener una
afable titulación profesional.
DEDICATORIA
Lleno de regocijo, amor y esperanza, dedico este estudio de tesis, a cada uno
de mis seres queridos, quienes han sido mis pilares para seguir adelante.
Es para mí una gran satisfacción poder dedicarles a ellos, que con mucho
esfuerzo, esmero y trabajo me lo he ganado.
A mis padres Tomas Arribasplata y Angélica Urbina, porque ellos son la
motivación de mi vida mi orgullo de ser lo que seré.
A mis hermanos Cecilia, Mirian, Manuel, Carmen y Gimy, porque son la razón
de sentirme tan orgulloso de culminar mi meta, gracias a ellos por estar siempre
juntos apoyándome en todo momento y sobre todo por confiar siempre en mí.
Y sin dejar atrás a mis hijos Fernanda y Mauricio, pedacitos de mi corazón, la
bendición de Dios, la que libra mi mente de todas las adversidades que se
presentan, que siempre son mi luz para seguir esforzándome porque su ternura,
afecto y cariño son las detonantes de mi felicidad, es por ustedes mis ganas de
buscar al lado suyo el progreso de mi camino, ya que su dulzura guía mis pasos
en todo momento, te agradezco por ayudarme a encontrar el lado dulce y no
amargo de la vida, son mi motivación más grande de seguir avanzando con mis
objetivos y metas, así como la presente tesis.
RESUMEN
La presente tesis profesional denominada “INFLUENCIA DE LAS CARACTERÍSTICAS
GEOMÉTRICAS DE LA CARRETERA ENTRE C.P. MALAT – SAN ANTONIO – EL
TAMBO, DISTRITO DE JOSÉ SABOGAL – SAN MARCOS – CAJAMARCA, PARA LA
SEGURIDAD DE LA VÍA”, tiene como propósito realizar el estudio comparativo de las
características geométricas de la carretera y contrastar los resultados con el Manual de Diseño de
Carreteras No Pavimentadas de Bajo Volumen de Tránsito complementaria con el Manual de
Diseño de Carreteras DG-2018, para determinar la seguridad de la vía. El estudio es del tipo
analítico – comparativo, se inició con el levantamiento topográfico donde se determinó una
topografía accidentada, se determinó 207 curvas horizontales y 44 curvas verticales, con el estudio
del tráfico se determinó que es una Trocha Carrozable, con esta información se determinó la
velocidad de diseño de 20 Km/h, procediéndose a la evaluación de las características geométricas,
se puede apreciar que la longitud de tramos en tangente no cumple en 80%, la longitud de curva
horizontal no cumple en 100 %, la pendiente no cumple en 30%, la longitud de curva vertical no
cumple en 2%, el ancho de berma y calzada no cumple en 64%, sobreancho no cumple en 35% el
peralte no cumple en 25% y el ancho de cuneta no cumple en un 100%. En total no cumple con
las especificaciones técnicas del MPDCNPBVT, complementariamente con las DG-2018, el 59.94
% del tramo en estudio por lo que se concluye que la carretera no presta las condiciones necesarias
para facilitar la movilidad de la población, por lo que se debe abordar la incorporación de
conceptos, procedimientos y metodologías que deben tomarse en cuenta durante las fases de
preinversión, inversión, y postinversión de la infraestructura vial, identificando y desarrollando las
consideraciones y disposiciones que deben adoptarse en materia de seguridad vial, con el propósito
de que las mismas contribuyan de manera efectiva a la disminución de la probabilidad de
accidentes de tránsito consiguiente pérdidas de vidas humanas, para obtener un tráfico seguro y
cómodo que ayuden a garantizar la seguridad de la vía.
ABSTRACT
This professional thesis called “INFLUENCE OF GEOMETRIC CHARACTERISTICS OF THE
ROAD BETWEEN C.P. MALAT - SAN ANTONIO - EL TAMBO, DISTRICT OF JOSÉ
SABOGAL - SAN MARCOS - CAJAMARCA, FOR THE SAFETY OF THE ROAD ”, aims to
carry out the comparative study of the geometric characteristics of the road and contrast the results
with the Design Manual of Low-Paved Low-Volume Traffic Roads complementary to the
DG-2018 Road Design Manual, to determine road safety. The study is of the analytical - comparative
type, it began with the topographic survey where a rugged topography was determined, 207
horizontal curves and 44 vertical curves were determined, with the study of traffic it was
determined that it is a Chargeable Trail, with this information it was determined the design speed
of 20 km / h, proceeding to the evaluation of the geometric characteristics, it can be seen that the
length of sections in tangent does not meet 80%, the length of horizontal curve does not meet
100%, the slope does not meet at 30%, the vertical curve length does not meet 2%, the width of
the berm and roadway does not meet 64%, the width does not meet 35%, the cant does not meet
25% and the gutter width does not meet 100 %. In total, it does not meet the technical specifications
of the MPDCNPBVT, in addition to DG-2018, 59.94% of the section under study, so it is
concluded that the road does not provide the necessary conditions to facilitate the mobility of the
population, so It must address the incorporation of concepts, procedures and methodologies that
must be taken into account during the pre-investment, investment, and post-investment phases of
road infrastructure, identifying and developing the considerations and provisions that must be
adopted in the field of road safety, for the purpose of that they contribute effectively to the decrease
in the probability of traffic accidents resulting in loss of human life, to obtain a safe and
comfortable traffic to help ensure the safety of the road.
CAPÍTULO I
1.1.
INTRODUCCIÓN
La seguridad en la vía es de suma importancia para la vida y la salud de las personas, ya
que consiste en la prevención o minimización de los efectos de accidentes de tránsito, empleando
tecnologías para dicho fin, en cualquier medio de transporte terrestre. En la presente investigación
nos enfocamos en la ingeniería vial, el cual juega un papel importante para evitar los accidentes
de tránsito, dando una carretera con características geométricas que aseguren la comodidad en su
desplazamiento por la carretera.
Actualmente no contamos con red vial segura y adecuada para cubrir las necesidades
existentes en nuestras ciudades; especialmente en distritos y centros poblados. Una carretera debe
de tener un buen diseño geométrico, para que los usuarios transiten con seguridad y estén libres
de daños o peligros. Es Así que en la investigación se buscó evaluar la influencia de las
características geométricas que permitan determinar si la carretera cumple con los requerimientos
necesarios para garantizar la seguridad de la vía.
Por ello en el presente trabajo de investigación se evaluó la influencia de las
Características Geométricas de la Carretera entre el C.P. Malat – San Antonio – El Tambo, distrito
de José sabogal – San Marcos – Cajamarca, comparándolas con lo especificado en el Manual para
el Diseño de Carreteras no Pavimentadas de Bajo Volumen de Tránsito, complementaria con la
DG-2018, que nos indica los parámetros mínimos a cumplir en el diseño de una carretera para
garantizar la seguridad de la vía.
1.2.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El diseño geométrico de una carretera supone la parte más importante desde su
concepción y proyecto, ya que permite establecer su disposición espacial más adecuada
sobre el territorio, para que se adapte a sus características y condicionantes; así como a la
magnitud de la demanda vehicular, es decir, que sea funcional y eficaz a un costo razonable
garantizando la seguridad de la vía para la transitabilidad de los vehículos.
En ese sentido, se planteó elaborar la tesis de investigación: “Influencia de las
Características Geométricas de la Carretera entre el C.P. Malat – San Antonio – El tambo,
Distrito de José Sabogal – San Marcos – Cajamarca, para la Seguridad de la Vía”, la presente
tesis se elaboró el estudio que analizó y comparó las características geométricas para conocer
el estado actual de la carretera y proponer soluciones de los elementos de la carretera cuyo
objetivo sea las condiciones de seguridad y transitabilidad con radios adecuados, pendiente
longitudinal en los rangos establecidos, seccionamiento transversal apropiado.
1.3.
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
¿Las Características Geométricas de la carretera entre el C. P. Malat – San Antonio –
El Tambo, influye en la seguridad de la vía?
1.4.
JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
La realización de la investigación, “Evaluación de las Características geométricas de
la carretera entre el C. P. Malat – San Antonio – El Tambo, de acuerdo con las normas del
Manual para el Diseño de Carreteras no Pavimentadas de Bajo Volumen de Tránsito,
Complementaria con el Manual de Diseño Geométrico de Carreteras DG-2018”, no
presentan la seguridad necesaria que el tránsito vehicular moderno exige, por ende, tampoco
brindan la seguridad necesaria para las personas que hacen uso de ellas, motivo por el cual
la presente tesis realiza el estudio de análisis y comparación con el fin de identificar
parámetros que no cumplen con las especificaciones de las normas usadas para el diseño de
carreteras, teniendo en cuenta que la comodidad y la seguridad vial debe ser la premisa básica
en cualquier diseño vial.
Se verifica técnicamente porque es necesario determinar las características
geométricas de la carretera entre el C.P. Malat – San Antonio – El Tambo fundamentado en
la metodología de análisis comparativo con las normas del Manual para el Diseño de
Carreteras No Pavimentadas de Bajo Volumen de Tránsito (MDCNPBVT), para el
cumplimiento del diseño adecuado de la carretera con la transitabilidad eficaz dando de esta
manera la comodidad y seguridad correspondiente en la vía.
1.5.
ALCANCES DE LA INVESTIGACIÓN
El presente trabajo de investigación está referido al estudio de una vía de bajo volumen
de tránsito, en el cual se pretende determinar si la carretera existente cumple con los
parámetros de diseño dispuestos por la normativa vial utilizada, por lo cual se comparará los
resultados con el Manual de Diseño de Carreteras no Pavimentadas de Bajo Volumen de
Tránsito y de esta manera verificar la seguridad de la vía.
Solamente se establece las bases acerca de la geometría de la carretera C.P. Malat –
San Antonio – El tambo, como una guía que facilite a los estudiantes, profesionales
interesados, pobladores del lugar a conocer por donde pasa la carretera en estudio.
1.6.
LIMITACIONES
En lo referente a la limitación del trabajo de investigación se considera la limitada
información de trabajos realizados para carreteras no pavimentadas de bajo volumen
de tránsito.
1.7.
OBJETIVOS
1.7.1.
Objetivo General
a.
Evaluar la seguridad de la vía entre el C.P. Malat – San Antonio – El tambo, distrito
de José Sabogal – San Marcos – Cajamarca, en función de sus características
geométricas.
1.7.2.
Objetivos Específicos.
a.
Determinar las características geométricas de la carretera entre el C.P. Malat -San
Antonio - El Tambo, mediante el levantamiento topográfico.
b.
Comparar las características de su diseño geométrico con las dispuestas en el
Manual para el Diseño de Carreteras no Pavimentadas de Bajo Volumen de
Transito, complementarias con las DG-2018, para verificar la seguridad de la vía.
1.8.
HIPÓTESIS GENERAL
1.9.
VARIABLES
1.9.1.
Variable Independiente
Está definida por las características geométricas de la carretera entre el C.P.
Malat – San Antonio – El Tambo, durante el proceso de evaluación del diseño
geométrico de la carretera.
1.9.2.
Variable Dependiente
Está delimitada por la seguridad de la vía de la carretera entre C.P. Malat – San
Antonio – El Tambo.
1.10.
DESCRIPCION DE CAPITULOS
El contenido de la tesis se ha organizado en cinco capítulos:
El primer capítulo está referido a la introducción, planteamiento del problema, la
formulación, justificación, alcances, objetivos, e hipótesis.
En el segundo capítulo, se tiene los antecedentes teóricos conformado por tesis y
proyectos profesionales los cuales hacen referencia acerca del diseño geométrico una
carretera, además del conjunto de definiciones teóricas de los elementos una carretera
como son la velocidad directriz, el radio de curvatura, etc.
En el tercer capítulo la metodología empleada, así como los materiales e instrumentos que
se utilizan en el desarrollo de la presente tesis.
En el cuarto capítulo, aborda el análisis y discusión de datos obtenidos producto de la
evaluación de las características geométricas de la carretera con los parámetros del
manual para el Diseño de carreteras no pavimentadas de bajo volumen de tránsito
(MDCNPBVT) - Ministerio de Transportes y Comunicaciones (MTC).
2.
MARCO TEÓRICO
2.1.
ANTECEDENTES TEÓRICOS
2.1.1.
A NIVEL INTERNACIONAL
Liz Maydolly Barrera Ardila – “PARÁMETROS DE SEGURIDAD VIAL PARA EL
DISEÑO GEOMÉTRICO DE CARRETERAS” Universidad Pontificia Bolivariana –
Bucaramanga, Colombia.
Esta investigación presenta parámetros a tener en consideración para el diseño geométrico
de carreteras, obteniéndose un grado de seguridad vial óptimo. Los mismos que son
analizados con detenimiento, mostrando su importancia en la infraestructura vial. Para ello,
es relevante describir las posibles causas de riesgo y accidentabilidad que se pueden
presentar ante la omisión de los mismos, con lo que también resulta importante exponer la
responsabilidad ingenieril ante la consideración de estos elementos, haciendo clara la
necesidad de considerar una verdadera gestión de seguridad.
René A. García Depestre, Domingo E. Delgado Martínez, Eduardo E. Díaz García –
“MODELOS DE PERFIL DE VELOCIDAD PARA EVALUACIÓN DE
CONSISTENCIA DEL TRAZADO EN CARRETERAS DE LA PROVINCIA DE VILLA
CLARA, CUBA”
Las causas de accidentalidad relativas a la carretera en Cuba son superiores a las reportadas
en otros países, por razones vinculadas al trazado, condiciones actuales del estado de los
elementos que lo componen y las características superficiales del pavimento. En esta
investigación se evalúa la seguridad vial a partir de la consistencia del trazado la misma,
se define como, la relación entre las características geométricas del trazado de la carretera
y las que esperan encontrar el conductor de un vehículo que circula por ella.
2.1.2.
A NIVEL NACIONAL
en el mismo, buscando la optimización de la realidad física y funcional final; en
consecuencia la investigación de la presente tesis está dirigido a la evaluación de la
carretera Casma - Huaraz, tramo Km 135+000 – Km 145+600; permitiendo una
investigación descriptiva sobre el estado actual del tramo en mención. La problemática
pone en manifiesto de conocer una realidad de las características geométricas de la vía
existente, donde los resultados serán contrastados con el Manual de Carreteras Diseño
Geométrico DG-2014, al año 2016.
2.1.3.
A NIVEL LOCAL
Gerson Kelvin Medina Cruzado – “ESTUDIO DE LOS EFECTOS DE DISEÑO
GEOMETRICO SOBRE LA SEGURIDAD VIAL UTILIZANDO LA NORMA DG 2013
EN LA CARRETERA CAJAMARCA – BAMBAMARCA EN EL TRAMO DEL KM
1+000 HASTA EL KM 5+000”
Kathia Yovana Correa Saldaña – “Evaluación de las Características Geométricas
Cajamarca – Gavilán (Km 173 – Km 158) de acuerdo a las Normas de Diseño Geométrico
de Carreteras DG-2013”
La carretera Cajamarca – El Gavilán Km – Km 158, es una de las vías principales de
Cajamarca, utilizada tanto para el transporte de personas como de mercancía, pero también
es una de las vías con mayor índice de accidentes, por lo que en la presente tesis titulada
“Evaluación de las características Geométricas de la Carretera Cajamarca – Gavilán (Km
173 – Km 158) de acuerdo con las Normas de Diseño Geométrico de Carreteras DG-2013”
realizaremos levantamientos topográfico, estudio de tráfico, suelos y el análisis del diseño
geométrico de carreteras actual, DG-2013 y de esta manera presentar un panorama real de
la situación actual en la que se encuentra la carretera evaluada con el fin de que este estudio
sirva como antecedente par futuros proyectos de mejoramiento.
El levantamiento topográfico se realizó de manera muy detallada y luego de procesar los
datos, se determinó una topografía accidentada. La evaluación del tráfico se realizó con el
conteo de vehículos por 02 semanas consecutivas, el cual determinó que estábamos frente
a una carretera de segunda clase, con esta información y ayudados por el Manual de Diseño
DG-2013 se pudo determinar la velocidad directriz de diseño de 40 Km/h, posteriormente
se realizó el análisis de las características geométricas obtenidas tanto en planta (radio
mínimo y tramos en tangente), como en perfil (curvas verticales) y secciones transversales,
todo ello comparado con el Manual de Diseño Geométrico de Carreteras DG-2013.
Finalmente se determinó que la carretera Cajamarca – El Gavilán Km 173 – Km 158, no
cumple con algunos parámetros de Diseño Geométrico dispuestos en el Manual
Geométrico de Carreteras DG 2013, específicamente tramos en tangente y radios mínimos,
por lo que se plantea mejorar la calidad de ciertos dispositivos de control que ayuden a
garantizar la seguridad vial.
2.2.
BASES TEÓRICAS
2.2.1.
MANUAL DE DISEÑO DE CARRETERAS NO PAVIMENTADAS DE BAJO
VOLUMEN DE TRANSITO
concordancia con la demás normativa vigente sobre la gestión de la infraestructura vial.
(MDCNPBVT, 2008), p. 11.
2.2.2.
CARRETERA
Una carretera es una infraestructura de transporte con el propósito de permitir la circulación
de vehículos, especialmente acondicionada dentro de una franja de terreno denominada
derecho de vía, con el propósito de permitir la circulación de vehículos de manera continua
en el espacio y en el tiempo, con niveles adecuados de seguridad y comodidad.
(Cárdenas, J.
2013).
2.3.
DISEÑO GEOMÉTRICO DE CARRETERAS
El diseño geométrico de carretera es el proceso de correlación entre sus elementos físicos y
las características de operación de los vehículos, mediante el uso de las matemáticas, la física
y la geometría.
2.4.
CLASIFICACIÓN DE CARRETERAS
2.4.1.
SEGÚN SU GERARQUIA
a)
Carreteras de la Red Vial Nacional: Conformada por carreteras que unen las principales
ciudades de la nación con puertos y fronteras.
b)
Carreteras de la Red Vial Departamental: Constituye la red vial circunscrita
principalmente a la zona de un departamento, división política de la nación, o en zonas
de influencia económica, constituyen las carreteras troncales departamentales.
c)
Carreteras de la Red Vial Terciaria o local: Caminos troncales vecinales que unen
pequeñas poblaciones.
Caminos rurales alimentadores, uniendo aldeas y pequeños asentamientos poblacionales.
(MDCNPBVT, 2008), p. 22.
2.4.2.
SEGÚN LA DEMANDA
a)
Autopistas de primera clase: Son carreteras de IMDA (Índice Medio Diario Anual) mayor
de 6000 veh/día, de calzadas divididas por medio de un separador central mínimo de 6.00
m; cada una de las calzadas debe contar con dos o más carriles de 3.60 m de ancho como
mínimo, con control total de accesos (ingresos y salidas) que proporcionan flujos
vehiculares continuos, sin cruces o pasos a nivel y con puentes peatonales en zonas
urbanas.
b)
Autopistas de Segunda Clase: Son carreteras de IMDA entre 6000 y 4001 veh/día, de
calzadas divididas por medio de un separador central que puede variar de 6.00 m hasta 1.00
m, en cuyo caso se instalará un sistema de contención vehicular; cada una de las calzadas
debe contar con dos o más carriles de 3.60 m de ancho como mínimo, con control parcial
de accesos (ingresos y salidas) que proporcionan flujos vehiculares continuos; puede tener
cruces o pasos vehiculares a nivel y puentes peatonales en zonas urbanas.
La superficie de rodadura de estas carreteras debe ser pavimentada.
c)
Carreteras de 1RA Clase: Son carreteras con un IMDA entre 4000 y 2001 veh/día, con una
calzada de dos carriles de 3.60 m de ancho como mínimo. Puede tener cruces o pasos
vehiculares a nivel y en zonas urbanas es recomendable que se cuente con puentes
peatonales o en su defecto con dispositivos de seguridad vial, que permitan velocidades de
operación, con mayor seguridad.
La superficie de rodadura de estas carreteras debe ser pavimentada.
d)
Carreteras de 2DA Clase: Son carreteras con un IMDA entre 2000 y 400 veh/día, con una
calzada de dos carriles de 3.30 m de ancho como mínimo. Puede tener cruces o pasos
vehiculares a nivel y en zonas urbanas es recomendable que se cuente con puentes
peatonales o en su defecto con dispositivos de seguridad vial, que permitan velocidades de
operación, con mayor seguridad.
La superficie de rodadura de estas carreteras debe ser pavimentada.
e)
Carreteras de 3RA Clase: Son carreteras con IMDA menores a 400 veh/día, con calzada de
dos carriles de 3.00 m de ancho como mínimo. De manera excepcional estas vías podrán
tener carriles hasta de 2.50 m, contando con el sustento técnico correspondiente.
Estas carreteras pueden funcionar con soluciones denominadas básicas o económicas,
consistentes en la aplicación de estabilizadores de suelos, emulsiones asfálticas y/o micro
pavimentos; o en afirmado, en la superficie de rodadura. En caso de ser pavimentadas
deberán cumplirse con las condiciones geométricas estipuladas para las carreteras ce
segunda clase.
2.4.3.
SEGÚN SUS CONDICIONES OROGRAFICAS
a)
Carreteras Tipo 1: Permite a los vehículos pesados mantener aproximadamente la misma
velocidad que la de los vehículos ligeros. La inclinación transversal del terreno, normal al
eje de la vía, es menor o igual a 10%.
b)
Carreteras Tipo 2: Es la combinación de alineamiento horizontal y vertical que obliga a los
vehículos pesados a reducir sus velocidades significativamente por debajo de las de los
vehículos de pasajeros, sin ocasionar el que aquellos operen a velocidades sostenidas en
rampa por un intervalo de tiempo largo. La inclinación transversal del terreno, normal al
eje de la vía, varía entre 10 y 50%.
c)
Carreteras Tipo 3: Es la combinación de alineamiento horizontal y vertical que obliga a los
vehículos pesados a reducir a velocidad sostenida en rampa durante distancias
considerables o a intervalos frecuentes. La inclinación transversal del terreno, normal al
eje de la vía, varía entre 50 y 100%.
d)
Carretera Tipo 4: Es la combinación de alineamiento horizontal y vertical que obliga a los
vehículos pesados a operar a menores velocidades sostenidas en rampa que aquellas a las
que operan en terreno montañoso, para distancias significativas o a intervalos muy
frecuentes. La inclinación transversal del terreno, normal al eje de la vía, es mayor de
100%.
(DG-2018, 2018), p. 14.
2.5.
CARACTERISTICAS DE TRÁNSITO
Las características del tránsito están referidas a la predicción de los volúmenes de demanda,
su composición y evolución de las mismas, las variaciones que puedan experimentar a lo
largo de la vía útil del proyecto, siendo los principales indicadores, el Índice Medio Diario
Anual (IMDA), la clasificación por tipo de vehículo y el crecimiento del tránsito.
2.5.1 Índice Medio Diario Anual de Tránsito (IMDA)
En los estudios del tránsito se puede tratar de dos situaciones: el caso de los estudios para
carreteras existentes, y el caso para carreteras nuevas, es decir que no existen actualmente.
En el primer caso, el tránsito existente podrá proyectarse mediante los sistemas
convencionales que se indican a continuación. El segundo caso requiere de un estudio de
desarrollo económico zonal o regional que lo justifique.
actualmente y que se incrementa por una tasa de crecimiento anual, normalmente
determinada por el MTC para las diversas zonas del país.
2.5.2 Volumen y Composición o Clasificación de los Vehículos
i.
Se definen tramos del proyecto en los que se estima una demanda homogénea en cada uno
de ellos.
ii.
Se establece una estación de estudio o conteo de un punto central del tramo, en un lugar
que se considere seguro y con suficiente seguridad social.
iii.
Se toma nota en una cartilla del número y tipo de vehículos que circulan en una y en la otra
dirección, señalándose la hora aproximada en que paso el vehículo por la estación.
Se utiliza en el campo una cartilla previamente elaborada, que facilite el conteo, según la
información la información que se recopila y las horas en que se realiza el conteo.
De esta manera se totalizan los conteos por horas, por volúmenes, por clase de vehículos, por
sentidos, etc.
2.5.3 Cálculo de Tasas de Crecimiento y la Proyección
Se puede calcular el crecimiento de tránsito utilizando una fórmula simple:
Tn = To (1+i)
n-1
……(EC. 01)
En la que:
Tn = Tránsito proyectado al año “n” en veh/día.
To = Tránsito actual (año base o) en veh/día.
n = Años del período de diseño.
i = Tasa anual de crecimiento del tránsito que se define en correlación con la dinámica
de crecimiento socio económico normalmente entre 2% y 6% a criterio del equipo
del estudio.
Estas tasas pueden variar sustancialmente si existieran proyectos de desarrollo específicos
por implementarse con certeza a corto plazo en la zona de la carretera.
2.6.
VELOCIDAD DE DISEÑO
La selección de la velocidad de diseño será una consecuencia de un análisis técnico
económico de alternativas de trazado que deberán tener en cuenta la orografía del territorio.
En territorios planos, el trazado puede aceptar altas velocidades a bajo costo de construcción,
pero en territorios muy accidentados será muy costoso mantener una velocidad alta de
diseño, porque habría que realizar obras muy costosas para mantener un trazo seguro. Ello
solo podría justificarse si los volúmenes de la demanda de tránsito fueran muy altos.
En el particular caso de este estudio de diseño de carreteras de bajo volumen de tránsito, es
natural que el diseño se adapte en lo posible a las inflexiones del terreno y, particularmente,
la velocidad de diseño deberá ser bastante baja cuando se trate de sectores o tramos de
orografía más accidentada. Para efectos del manual para el diseño de carreteras no
pavimentadas de bajo volumen de tránsito la velocidad máxima de diseño considerada es de
60 Km/h. Para velocidades mayores a estas, adoptarán los parámetros establecidos en el
Manual de Diseño Geométrico de Carreteras DG-2018 o en el Manual para el Diseño de
Carreteras Pavimentadas de Bajo Volumen de Tránsito.
Velocidad de Circulación
La velocidad de circulación corresponderá a la norma que se dicte para señalizar la carretera
y limitar la velocidad máxima a la que debe circular el usuario, que se indicará mediante al
señalización correspondiente.
(MDCNPBVT, 2008), p. 28.
2.7.
DISTANCIA DE VISIBILIDAD
Es la longitud continua hacia delante de la carretera, que es visible al conductor del vehículo
para poder ejecutar con seguridad las diversas maniobras a que se vea obligado o que decida
efectuar.
(DG-2018).
2.7.1.
DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA
Se considera como distancia de visibilidad de parada Dp de un determinado punto de una
carretera, la distancia necesaria para que el conductor de un vehículo que circula
aproximadamente a la velocidad de diseño pueda detenerlo antes de llegar a un obstáculo
fijo que aparezca en su trayectoria. Se considera obstáculo aquel de una altura igual o
mayor a 0.15 m, estando situados los ojos del conductor a 1.07m sobre la rasante del eje
de su pista de circulación.
(Cárdenas-2013).
Dp = 0.278 ∗ V ∗ t
p
+ 0.039
V
a
2… (EC. 02)
Dónde:
Dp:
Distancia de parada (m)
V:
Velocidad de diseño (km/h)
tp:
Tiempo de percepción + reacción (s)
a:
deceleración en m/s2 (será función del coeficiente de fricción y de la pendiente
longitudinal del tramo).
El primer término de la fórmula representa la distancia recorrida durante el tiempo de
percepción más reacción (dtp) y el segundo la distancia recorrida durante el frenado hasta
la detención (df).
El tiempo de reacción de frenado, es el intervalo entre el instante en que el conductor
reconoce la existencia de un objeto, o peligro sobre la plataforma, adelante y el instante
en que realmente aplica los frenos. Así se define que el tiempo de reacción estaría de 2 a
3 segundos, se recomienda tomar el tiempo de percepción – reacción de 2.5 segundos.
Para efecto de la determinación de la visibilidad de parada se considera que el objetivo
inmóvil tiene una altura de 0.60 m y que los ojos del conductor se ubican a 1.10 m por
encima de la rasante dela carretera.
Tabla N° 2.1
Distancia de Visibilidad de Parada (metros)
Velocidad
directriz
(Km/h)
Pendiente nula o en bajada
Pendiente
en subida
0%
3%
6%
9%
3%
6%
9%
20
20
20
20
20
19
18
18
30
35
35
35
35
31
30
29
40
50
50
50
53
45
44
43
50
65
66
70
74
61
59
58
60
85
87
92
97
80
77
75
Fuente: (MDCNPBVT, 2008), p. 37.
La pendiente ejerce influencia sobre la distancia de parada. Esta influencia tiene
importancia práctica para valores de la pendiente de subida o bajada iguales o mayores a
6%.
Para el caso de la distancia de visibilidad de cruce, se ampliarán los mismos criterios que
los de visibilidad de parada.
2.7.2.
DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE ADELANTAMIENTO (PASO)
Es la mínima que debe estar disponible, a fin de facultar al conductor del vehículo a
sobrepasar a otro que viaja a una velocidad menor, con comodidad y seguridad, sin causar
alteración en la velocidad de un tercer vehículo que viaja en sentido contrario y que se
hace visible cuando se ha iniciado la maniobra de sobrepaso. Dichas condiciones de
comodidad y seguridad, se dan cuando la diferencia de velocidad entre los vehículos que
se desplazan en el mismo sentido es de 15 km/h y el vehículo que viaja en sentido
contrario transita a la velocidad de diseño.
La distancia de visibilidad de adelantamiento debe considerarse únicamente para las
carreteras de dos carriles con tránsito en las dos direcciones, dónde el adelantamiento se
realiza en el carril del sentido opuesto.
(DG-2018).
Figura 2.1. Distancia de visibilidad de paso.
Fuente: Manual de Carreteras DG 2018
La distancia de visibilidad de adelantamiento, de acuerdo con la Figura 2.1, se determina
como la suma de cuatro distancias, así:
𝐃𝐚
=
𝐃𝟏
+
𝐃𝟐
+
𝐃𝟑
+
𝐃𝟒
… (EC. 03)
Dónde:
D2 : Distancia recorrida por el vehículo que adelante durante el tiempo desde que
invade el carril de sentido contrario hasta que regresa a su carril, en metros.
D3 : Distancia de seguridad, una vez terminada la maniobra, entre el vehículo que
adelanta y el vehículo que viene en sentido contrario, en metros.
D4 : Distancia recorrida por el vehículo que viene en sentido contrario (estimada en 2/3
de D2), en metros.
La distancia de visibilidad de adelantamiento a adoptarse varía con la velocidad directriz
tal como se muestra en la tabla N° 2.2
Tabla N° 2.2
Distancia de Visibilidad de Adelantamiento
Velocidad
directriz
(Km/h)
Distancia de visibilidad de
adelantamiento (m)
30
200
40
270
50
345
60
410
Fuente: (MDCNPBVT, 2008), p. 39.
2.8.
DISEÑO GEOMÉTRICO EN PLANTA
2.8.1 CONSIDERACIONES PARA EL ALINEAMIENTO HORIZONTAL
El alineamiento horizontal deberá permitir la circulación ininterrumpida de los vehículos,
tratando de conservar la misma velocidad directriz en la mayor longitud de carretera que
sea posible.
El alineamiento carretero será tan directo como sea conveniente adecuándose a las
condiciones del relieve y minimizando dentro de lo razonable el número de cambios de
dirección. El trazado en planta de un tramo carretero está compuesto de la adecuada
sucesión de rectas (tangentes), curvas circulares y de transición.
En general, el relieve del terreno es el elemento de control del radio de las curvas
horizontales y el de la velocidad directriz. La velocidad directriz, a su vez, controla la
distancia de visibilidad.
Los radios mínimos, calculados bajo el criterio de seguridad ante el deslizamiento
transversal del vehículo, están dados en función a la velocidad directriz, a la fricción
transversal y al peralte máximo aceptable.
Deberá buscarse un alineamiento horizontal homogéneo, en el cual tangentes y curvas se
suceden armónicamente. Se restringirá, en lo posible, el empleo de tangentes
excesivamente largas con el fin de evitar encandilamiento nocturno prolongado y la fatiga
de los conductores durante el día.
Al término de tangentes largas donde es muy probable que las velocidades de aproximación
de vehículos sean mayores que la velocidad directriz, las curvas horizontales tendrán radios
de curvatura razonablemente amplios.
Se evitará pasar bruscamente de una de una zona de curvas de grandes radios a otra de
marcadamente menores. Deberá pasarse en forma gradual, intercalando entre una zona y
otra, curvas de radio de valor decreciente, antes de alcanzar al radio mínimo.
Los cambios repentinos en la velocidad de diseño a lo largo de una carretera serán evitados.
Estos cambios se efectuarán en decrementos o incrementos de 15 Km/h.
No se requiere curva horizontal para pequeños ángulos de deflexión. En el cuadro se
muestran los ángulos de máximos para los cuales no es requerida la curva horizontal.
Tabla N° 2.3
Ángulos de Deflexión Máximos para los que
no se Requiere Curva Horizontal
Velocidad
directriz
(Km/h)
Deflexión máxima
aceptable sin curva
circular
30
2° 30´
40
2° 15´
50
1° 50´
60
1° 30´
Fuente: (MDCNPBVT, 2008), p. 40.
Para evitar la apariencia de alineamiento quebrado o irregular, es deseable que, para
ángulos de deflexión mayores a los indicados en el cuadro 2.3, la longitud de la curva sea
por lo menos de 150 m. Si la velocidad directriz es menor a 50 Km/h y el ángulo de
deflexión es mayor que 5´, se considera como longitud de curva mínima deseada la longitud
obtenida con la siguiente expresión L = 3V (L = longitud de curva en metros y V =
velocidad en Km/hora). Es preferible no diseñar longitudes de curvas horizontales mayores
a 800 metros.
No son deseables dos curvas sucesivas del mismo sentido cuando entre ellas existe un
tramo corto en tangente. En lo posible, se sustituirán por una sola curva o se intercalará una
transición en espiral dotada de peralte.
2.8.2 TRAMOS EN TANGENTE
Las longitudes mínimas admisibles y máximas deseables de los tramos en tangente, en
función a la velocidad de diseño. Las longitudes de tramos en tangente, están dadas por las
expresiones:
𝐿
𝑚𝑖𝑛.𝑠
= 1.39 𝑉
𝑑
...
(EC. 04)
𝐿
𝑚𝑖𝑛.𝑜
= 2.78 𝑉
𝑑
...
(EC. 05)
𝐿
𝑚á𝑥
= 16.70 𝑉
𝑑
...
(EC. 06)
Donde:
Lmin.s : Longitud mínima (m) para trazados en "S" (alineación recta entre alineaciones
curvas con radios de curvatura de sentido contrario).
Lmin.o : Longitud mínima (m) para el resto de casos (alineación recta entre alineaciones
curvas con radios de curvatura del mismo sentido).
Lmáx : Longitud máxima (m).
Vd
: Velocidad de diseño (Km/h).
Tabla 2.4.
Longitudes de tramos en tangente (m)
V (km/h)
L mín.s (m) L mín.o (m) L máx. (m)
30
42
84
500
40
56
111
668
50
69
139
835
60
83
167
1002
70
97
194
1169
80
111
222
1336
90
125
250
1503
100
139
278
1670
110
153
306
1837
120
167
333
2004
130
180
362
2171
FUENTE: (Manual DG-2018),
p. 127.
Se deberá limitar las longitudes máximas de las alineaciones para evitar problemas
relacionados con el cansancio, deslumbramientos, excesos de velocidad, etc. Así mismo,
para que se produzca una acomodación y adaptación a la conducción se deberá establecer
unas longitudes mínimas de las alineaciones rectas.
(Manual DG-2018).
2.8.3 CURVAS HORIZONTALES
En el alineamiento horizontal de un tramo carretero diseñado para una velocidad directriz,
un radio mínimo y un peralte máximo, como parámetros básicos debe evitarse el empleo
de curvas de radio mínimo. En general, se tratará de usar curvas de radio amplio,
reservando el empleo de radios mínimos para las condiciones más críticas.
(MDCNPBVT,
2008), p. 41.
2.8.4 CURVAS DE TRANSICIÓN
Todo vehículo automotor sigue un recorrido de transición al entrar o salir de una curva
horizontal. El cambio de dirección y la consecuente ganancia o pérdida de las fuerzas
laterales no pueden tener efecto instantáneamente.
Con el fin de pasar la sección transversal con bombeo, correspondiente a los tramos en
tangente a la sección de los tramos en curva provisto de peralte y sobre ancho, es necesario
intercalar un elemento de diseño con una longitud en la que se realice el cambio gradual, a
la que se conoce con el nombre de longitud de transición.
Cuando el radio de las curvas horizontales sea inferior al señalado en la tabla 2.5.a se usarán
curvas de transición. Cuando se usan curvas de transición, se recomienda el empleo de
espirales que se aproximen a la curva de Euler o clotoide.
Tabla N° 2.5.a
Necesidad de Curvas de Transición
Velocidad directriz
(Km/h)
Radio (m)
20
24
30
55
40
95
50
150
60
210
Fuente: (MDCNPBVT, 2008), p. 42.
Cuando se use curva de transición, la longitud de la curva de transición no será menor que
L
mín
ni mayor que L
máx
, según las siguientes expresiones:
L
mín
= 0.0178 V
3
…..(EC. 07)
R
L
máx = (24R)
0.5
…..(EC. 08)
L
máx.
= Longitud máxima de la curva de transición en metros.
V = Velocidad directriz en Km./h.
La longitud deseable de la curva de transición, en función del radio de la curva circular,
se presenta en la tabla 2.5.b
Tabla N° 2.5.b
Longitud Deseable de la Curva de Transición
Radio de curva circular
(m)
Longitud deseable de la
curva de transición (m)
20
24
30
55
40
95
50
150
60
210
Fuente: (MDCNPBVT, 2008), p. 42.
2.8.5 CURVAS COMPUESTAS
En general, se evitará el empleo de curvas compuestas, tratando de reemplazarlas por una
sola curva.
En casos excepcionales podrán usarse curvas compuestas o curvas policéntricas de tres
centros. En el caso, el radio de una no será mayor que 1.5 veces el radio de la otra.
2.8.6 PERALTE DE LA CARRETERA
Se denomina peralte a la sobre elevación de la parte exterior de un tramo de la carretera en
curva con relación a la parte interior del mismo con el fin de contrarrestar la acción de la
fuerza centrífuga. Las curvas horizontales deben ser peraltadas.
El peralte máximo tendrá como valor máximo 8% y como valor excepcional 10%. En
carreteras afirmadas bien drenadas en casos extremos, podría justificarse un peralte
máximo alrededor de 12%.
El mínimo radio (R
mín
) de curvatura es un valor límite que está dado en función del valor
máximo de peralte (e
máx
) y el factor máximo de fricción (f
max
) seleccionados para una
velocidad directriz (V). El valor del radio mínimo puede ser calculado por la expresión:
R
min
= V
2
…..(EC. 09)
127 (0.01 e
max
+ f
max
)
Tabla N° 2.6.a
En la tabla 2.6.b se muestran los valores de radios mínimos y peraltes máximos elegibles
para cada velocidad directriz.
En este mismo cuadro se muestran los valores de la fricción transversal máxima.
Tabla N° 2.6.b
el punto en que se ha desvanecido totalmente el bombeo adverso hasta que la inclinación
corresponde a la del peralte.
Tabla N° 2.7
Longitudes Mínimas de Transición de Bombeo y Transición de Peralte (m)
Velocidad
Directriz (km/h)
Valor del Peralte
Transición
de Bombeo
2%
4%
6%
8%
10%
12%
LONGITUD DE TRANSICIÓN DE PERALTE (M)*
20
9
18
27
36
45
54
9
30
10
19
29
38
48
57
10
40
10
21
31
41
51
62
10
50
11
22
32
43
54
65
11
60
12
24
36
48
60
72
12
Fuente: (MDCNPBVT, 2008), p. 40.
2.8.7 SOBRE ANCHO DE LA CALZADA EN CURVAS CIRCULARES
La calzada aumenta su ancho en las curvas para conseguir condiciones de operación
vehicular comparable a la de las tangentes.
En las curvas, el vehículo de diseño ocupa un mayor ancho que en los tramos rectos.
Asimismo, a los conductores les resulta más fácil mantener el vehículo en el centro del
carril.
Con el fin de disponer el alineamiento continuo en los bordes de la calzada, el sobre ancho
debe desarrollarse gradualmente en la entrada y salida de las curvas.
El sobre ancho variará en función del tipo de vehículo, del radio de la curva y de la
velocidad de diseño y se calculará con la siguiente ecuación:
𝑆𝑎 = 𝑛(𝑅 − √𝑅
2
− 𝐿
2
) +
𝑉
10√𝑅
... (EC.10)
Donde:
Sa = Sobre ancho (m).
N = Número de carriles.
R = Radio (m).
L = Distancia entre el eje posterior y la parte frontal (m).
V = Velocidad de diseño (Km/h).
FUENTE: (Manual DG-2018), p. 161.
2.9.
DISEÑO GEOMÉTRICO EN PERFIL
2.9.1 CONSIDERACIONES PARA EL ALINEAMIENTO VERTICAL
Para fines de proyecto, el sentido delas pendientes se define según el avance del
kilometraje, siendo positivas aquellas que implican un aumento de cota y negativas las que
producen una pérdida de cota.
Las curvas verticales entre dos pendientes sucesivas permiten conformar una transición
entre pendientes de distinta magnitud, eliminando el quiebre brusco de la rasante. El diseño
de estas curvas asegurará distancias de visibilidad adecuadas.
A efectos de definir el perfil longitudinal, se considerarán como muy importantes las
características funcionales de seguridad y comodidad que se deriven de la visibilidad
disponible, de la deseable ausencia de pérdidas de trazado y de una transición gradual
continúan entre tramos con pendientes diferentes.
Para la definición del perfil longitudinal se adoptarán los siguientes criterios, salvo casos
suficientemente justificados:
En carreteras de calzada única, el eje que define el perfil coincidirá con el eje central de
la calzada.
Salvo casos especiales en terreno llano, la rasante estará por encima del terreno a fin de
favorecer el drenaje.
En terreno ondulado, por razones de economía, la rasante se acomodará a las inflexiones
del terreno, de acuerdos con los criterios de seguridad, visibilidad y estética.
En terreno montañoso y en terreno escarpado, también se acomodará la rasante al relieve
del terreno evitando los tramos en contra pendiente cuando debe vencerse en desnivel
considerable, ya que ello conduciría a un alargamiento innecesario del recorrido de la
carretera.
(MDCNPBVT, 2008), p. 54.
2.9.2 CURVAS VERTICALES
Los tramos consecutivos de rasante serán enlazados con curvas verticales parabólicas
cuando la diferencia algebraica de sus pendientes sea mayor a 1%, para carreteras
pavimentadas y mayor a 2% para afirmadas.
Las curvas verticales serán proyectadas de modo que permitan, cuando menos, la
visibilidad de una distancia igual a la velocidad mínima de parada y cuando sea razonable
una visibilidad mayor a la distancia de visibilidad de paso.
Para determinación de la longitud de las curvas verticales se seleccionará el índice de
curvatura K. La longitud de la curva vertical se igual al índice K multiplicado por el valor
absoluto de la diferencia algebraica de las pendientes (A).
Donde:
K: Parámetro de curvatura.
L: Longitud de la curva vertical.
A: Valor Absoluto de la diferencia algebraica de las pendientes.
Los valores de los índices K se muestran en la tabla 2.8.a para curvas convexas y en la tabla
2.8.b para curvas cóncavas.
El índice de curvatura es la longitud (L) de la curva de las pendientes (A) K = L/A por el
porcentaje de la diferencia algebraica.
El índice de curvatura es la longitud (L) de la curva de las pendientes
(A) K = L/A por el porcentaje de la diferencia algebraica.
Fuente: (MDCNPBVT, 2008), p. 56.
2.9.2.1 TIPOS DE CURVAS VERTICAL
Curvas Cóncavas y Convexas
Curvas Simétricas y Asimétricas
2.9.2.1.1 Longitud de Curva Convexa
a. Para contar con la visibilidad de parada (Dp).
Cuando Dp < L;
𝐿 =
𝐴𝐷
𝑃2100(√2ℎ
1+√2ℎ
2)
2... (EC. 12)
𝐿 = 2𝐷
𝑃
−
200(√2ℎ
1+√2ℎ
2)
2
