Requirements Analysis: Process
3.5.4 Thresholds and Limits
Llamada también velocidad de diseño, es la velocidad máxima a la cual pueden circular los vehículos con seguridad sobre una sección específica de una vía, cuando las condiciones atmosféricas y del tránsito son tan favorables que las características geométricas gobiernan la circulación. Todos aquellos elementos geométricos del alineamiento horizontal, vertical y transversal, tales como radios mínimos, pendientes máximas, distancias de visibilidad, sobre elevaciones, anchos de carriles y acotamientos, anchuras y alturas libres, etc., dependen de la velocidad de proyectos y varían con un cambio de ésta.
SELECCIÓN DE LA VELOCIDAD DE DISEÑO:
Manual de diseño Geométrico de Vías urbanas-2005-VCHI (Ing. Víctor Chávez Loaiza):
El mencionado manual recomienda las siguientes velocidades de diseño de acuerdo a la clasificación vial:
TABLA 6.2. VELOCIDAD DIRECTRIZ
TIPO DE VÍA Vd (Km/h)
Vías Expresas 80 - 100
Vías Arteriales 50 - 80
Vías Colectoras 40 - 60
Vías Locales 30 - 40
Fuente:Manual de diseño Geométrico de Vías urbanas-2005-VCHI (Ing. Víctor Chávez Loaiza):
Reglamento Nacional de Tránsito:
Para vías urbanas, el Reglamento Nacional de Tránsito, en su Sección IV: Velocidades, establece las siguientes recomendaciones de velocidad:
Artículo 161:
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cuando transite por cuestas, cuando se aproxime y tome una curva o cambie de dirección, cuando circule por una vía estrecha o sinuosa, cuando se encuentre con un vehículo que circula en sentido contrario o cuando existan peligros especiales con respecto a los peatones u otros vehículos o por razones del clima o condiciones especiales de la vía.
Artículo 162:
Cuando no existan los riesgos o circunstancias señaladas en los artículos anteriores, los límites máximos de velocidad, son los siguientes:
Para zonas Urbanas:
En calles y Jirones : 40Km/h En Avenidas : 60Km/h En Vías Expresas : 80Km/h Zona Escolar : 30Km/h
Artículo 164:
Límites máximos especiales:
En las Intersecciones urbanas no semaforizadas: la velocidad precautoria, no debe superar a 30Km/h
En los cruces de ferrocarril a nivel sin barrera ni semáforos: la velocidad precautoria no debe superar a 20Km/h, y después de asegurarse el conductor que no se aproxima un tren.
En la proximidad de establecimientos escolares, deportivos y de gran afluencia de personas durante el ingreso, su funcionamiento y evacuación, la velocidad precautoria no debe superar a 20Km/h.
En vías que circulen zonas urbanas, 60Km/h, salvo señalización en contrario.
Artículo 165:
Las reglas y límites de velocidad mínima son las siguientes:
En zona urbana y carreteras: La mitad del máximo fijado para cada tipo de vía.
De acuerdo a lo anterior se tomará como velocidad de diseño:
Colectoras: 50Km/h Vías Locales: 40Km/h
b) VEHICULO DE DISEÑO:
De acuerdo a la identificación de vehículos, realizada durante el conteo vehicular, se tomarán los que circulen en mayor volumen y tengan mayores dimensiones:
La mayor cantidad de vehículos son los autos que brindan servicio de colectivos y autos particulares; y los que representan mayores dimensiones son los camiones (C3). De acuerdo al vehículo de diseño, se tienen los siguientes parámetros de diseño geométrico:
Longitud de frenado:
La distancia de frenado es un factor esencial para determinar las distancias mínimas de visibilidad que se requieren en el trazado de las vías. En el siguiente cuadro se indican las longitudes normales de frenado en función de la velocidad en una vía horizontal.
- presenta el siguiente cuadro para longitudes de frenado:
TABLA 6.3. LONGITUD NORMAL DE FRENADO
LONGITUD NORMAL DE FRENADO
Velocidad (Km/h) 40 60 80 100 120 140
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Nuestra velocidad de diseño definida es de 50Km/h para vías colectoras, y de 40Km/h para vías locales, por lo tanto se tiene:
Longitud normal de frenado en Vías Colectoras y Arteriales: 25m Longitud normal de frenado en Vías Locales: 15m
Radios de giro:
El ancho, la separación entre ejes y la longitud total de un vehículo determinan su mínimo radio de giro.
A estos efectos, el radio de giro mínimo es el radio de la circunferencia que describe la rueda delantera del lado contrario a aquel hacia el que se gira. Este radio, o el correspondiente diámetro, son el que permite conocer el espacio que requiere un vehículo para cambiar de sentido de marcha o, lo que es lo mismo, para girar 180º sin efectuar maniobras. Los elementos que se proyectan con curvas de radios mínimos no suelen recorrerse nunca a una velocidad superior a los 15 km/h.
Tomando de referencia el Manual de Diseño Geométrico de Vías Urbanas-2005 (VCHI.S.A), se adoptan los siguientes radios de giro:
TABLA 6.4. RADIO DE GIRO MINIMO Y TRAYECTORIAS
Fuente: -
Dónde:
Re: Radio externo para el giro o radio de la circunferencia que describe la rueda delantera del lado contrario a aquel al que se gira.
Ri: Radio interno, o radio de la circunferencia que describe la rueda del eje trasero que da hacia el lado al que se gira.
c) DISTANCIA DE VISIBILIDAD:
Distancia de visibilidad de parada:
Es la distancia que recorre un vehículo desde el momento en el que logra observar una situación de riesgo hasta que el conductor logra detenerlo. A continuación se presentan las distancias de visibilidad de aparada, en terrenos planos y con pendiente, basándose en las fórmulas anteriores:
TABLA 6.5. DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA EN TERRENOS PLANOS
Fuente: -
La presente tesis se desarrollará en el área del A.H. Sagrado Corazón de Jesús-
La Victoria, donde la topografía es plana, por lo tanto tendremos las siguientes distancias de visibilidad de parada para cada velocidad de diseño (Vías colectoras 50Km/h, y vías locales 40Km/h)
Vías Colectoras: 63m
Longitud normal de frenado en Vías Locales: 45m
d) ALINEAMIENTO HORIZONTAL
Alineamientos Rectos
La longitud de estos alineamientos para la presente teis estará dada de acuerdo a la lotización existente y al área disponible de vías para el diseño del pavimento.
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e) ALINEAMIENTO VERTICAL Perfil longitudinal:
Es una línea que se emplea en el diseño para representar gráficamente la disposición vertical de la vía respecto del terreno. Esta línea suele estar asociada al Eje del trazo definido en la planta, identificándose a lo largo de su desarrollo las variaciones de las cotas del terreno y de la rasante de la vía.
Los principales criterios a tomar en cuenta en su diseño son:
Pendiente mínima: Está gobernada por problemas de drenaje, es así que si el bombeo de la calzada es de por lo menos 2% se puede aceptar pendientes mínimos de 0.3% para casos de bombeo menor usar como pendiente mínima 0.5%.
Pendiente máxima: En vías urbanas, cuando se tiene la posibilidad de elegir la pendiente a emplear en un alineamiento vertical, se deberá tener presente las consideraciones económicas, constructivas y los efectos de la gradiente en la operación vehicular.
Cuando la velocidad directriz de la vía es menor a 50km/h se deberá diseñar una curva vertical siempre que la diferencia algebraica de pendientes sea mayor a 1%. Para los casos en los que la velocidad sea mayor a 50km/h, se aplicará las curvas verticales en pendientes de diferencia algebraica mayor a 0.5%.
A continuación se muestra un cuadro, en donde se adoptan valores de pendiente máxima según el tipo de vía y tipo de terreno:
TABLA 6.6. PENDIENTES MÁXIMAS
En la presente tesis, ubicado en el A.H. Sagrado Corazón de Jesús, presenta una topografía plana, sin variaciones considerables de pendientes, por lo tanto, las pendientes del perfil longitudinal estarán regidas en función de la topografía, siempre que garantice un drenaje superficial adecuado.
f) SECCIÓN TRANSVERSAL
Los elementos de la sección transversal considerados son:
Número de carriles y Ancho de calzadas:
El ancho recomendable para los carriles de una vía dependerá principalmente de la clasificación de la misma y de la velocidad de diseño adoptada, sin embargo no siempre será posible que los diseños se efectúen según las condiciones ideales.
El proyectista podrá justificar el empleo de valores excepcionales atendiendo aspectos sociales, económicos, físicos, geográficos e inclusive institucionales. En el siguiente cuadro se muestra los anchos de carriles de acuerdo al tipo de vía y velocidad de diseño adoptada:
TABLA 6.7. ANCHOS DE CARRILES
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Bombeo:
Tiene por objeto facilitar el drenaje superficial. La magnitud del bombeo dependerá del tipo de superficie de rodadura y de los niveles de precipitación de la zona.
Tomando de referencia el Manual de Diseño Geométrico de Carreteras del Perú 2013, se tiene:
TABLA 6.8. BOMEBO DE CALZADA
Fuente: -2013
La tesis se ubica en una zona de precipitación menor a 500mm/año, tratándose de un pavimento superior, se considera un bombeo de 2%.
Peralte:
Para mejorar el confort y seguridad en un tramo en curva, se puede adoptar conveniente, creando así un componente contrario a la fuerza centrífuga.
Para la definición de los peraltes debe tenerse en cuenta que aun cuando fijar la geometría de una vía exige la definición previa de una velocidad de diseño, el hecho de tratarse de una vía urbana implica, mucho más que en el caso rural, una gran dispersión de las velocidades de operación a lo largo del día, teniendo en cuenta ello, y lo establecido en el Manual de Diseño Geométrico de Carreteras del Perú 2014, que considera para carreteras que cruzan áreas urbanas el peralte máximo es de 6%; se considerarán lo siguientes peraltes máximos.
Vías expresas: 6%
Peralte de bermas o estacionamientos:
La berma situada en la parte interior del peralte, seguirá la inclinación de éste. La berma situada en la parte superior del peralte será en lo posible horizontal o con inclinación igual a la del bombeo en sentido contrario a la inclinación del peralte de modo que escurra hacia a cuneta y no hacia el pavimento.
La diferencia algebraica entre las pendientes transversales de la berma superior y la calzada, será siempre igual o menor de 7 %.
Bermas o estacionamientos:
Son franjas emplazadas hacia uno o ambos lados de las calzadas cuya función básica es disponer suficiente espacio, fuera de la calzada de circulación, para que los vehículos, por razones de emergencia, puedan salir de la corriente normal del tráfico sin causar perjuicio en el nivel de operación de la vía.
El ancho mínimo de estacionamiento será considerado de acuerdo a la Norma GH. 020, artículo 8:
Sardineles:
Son elementos que delimitan la superficie de la calzada, vereda, estacionamientos, o cualquier otra superficie de uso diferente, formada por elementos prefabricados de concreto, vaciados en sitio, colocados con anclajes o sobre cimientos de concreto o adheridos con pegamento si el pavimento es asfáltico.
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peatones se sientan protegidos en las veredas, bermas centrales o islas de canalización, realzando altimétricamente estas últimas áreas.
A efectos de dimensionar los sardineles deberá tenerse en cuenta que los elementos emplazados próximos al borde de la calzada, y en particular los sardineles, cuando tienen alturas superiores a 15 cm., producen un cierto efecto de estrechez y consecuentemente la capacidad efectiva se ve reducida.
En la tesis se considerarán sardineles de 15cm de altura.
g) DISEÑO GEOMÉTRICO DE LA VEREDA
Las veredas son pavimentos rígidos de concreto simples, ubicados a los lados de la calzada con la finalidad de garantizar la seguridad y el tránsito peatonal, alejándolos de la zona de circulación vehicular, esto se logrará acondicionando a las veredas su ancho, longitud, espesor, bombeo, y forma.
Las veredas son superficies planas con una inclinación hacia la calzada para permitir la evacuación de las aguas pluviales, y su nivel debe quedar por encima de la rasante del pavimento.
Las aceras deben ser lo suficientemente anchas para que dos personas caminando de frente permitan que pase una tercera sin estorbarse.
Las veredas son losas de concreto simples, que terminan en las intersecciones en diferentes formas, siendo las más comunes en ochavo o martillo.
Estas últimas se utilizar para encauzar el tráfico hacia el centro de la calle, regulan el ancho del estacionamiento o de los jardines, dando una mejor estética.
PARÁMETROS QUE CONDICIONAN EL DISEÑO GEOMÉTRICO DE LA VEREDA:
- Para el diseño geométrico de la vereda se debe tener en cuenta las normas del Reglamento Nacional de Edificaciones R.N.E., presentando los siguientes parámetros:
- El espesor mínimo de la losa de concreto será de 4", con un ancho mínimo de 1.20 m.
- Que la evacuación de las aguas pluviales hacia la pista y sumideros las veredas deben tener un bombeo de 2 - 4 %.
- Considerando que la dosificación será suficiente para asegurar una resistencia mínima de 175 kg/cm2, y una durabilidad adecuada según el clima de la localidad.
- Se preverá una junta de dilatación cada 6m., con un ancho de 3/4", impermeabilizándola con material asfáltico.
- La rasante de la vereda quedará 10 cm. sobre la rasante de la pista al pie del sardinel.
h) INTERSECCIONES
Las intersecciones son áreas comunes a dos o más vías que se cruzan al mismo nivel y en las que se incluyen las calzadas que pueden utilizar los vehículos para el desarrollo de todos los movimientos posibles.
Las intersecciones son elementos de discontinuidad en cualquier red vial, por lo que representan situaciones críticas que hay que tratar específicamente, ya que las maniobras de convergencia, divergencia o cruce no son usuales en la mayor parte de los recorridos.
Tanto en las intersecciones como en las vías, pero con mayor razón en las intersecciones, se trata de obtener condiciones óptimas de seguridad y capacidad, dentro de posibilidades físicas y económicas limitadas.
h.1) TIPO DE INTERSECCIONES A NIVEL:
Los tipos de intersecciones generalmente están marcados por el número de ramas que esta tiene, es así que se tienen los siguientes tipos:
Intersecciones de 3 Ramas:
determinar la vía principal para asignar los derechos de paso, y privilegios en el diseño.
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Intersecciones de 4 Ramas:
Los tipos más comunes de intersecciones de 4 ramas se muestran en los esquemas siguientes. Se puede notar que siempre estas intersecciones se asemejan a una cruz.
Figura N° 6.3. Forma básica de Intersección de 4 ramas con bajos flujos vehiculares.
h.2) DISEÑO DE INTERSECCIONES A NIVEL
En la presente tesis se han desarrollado intersecciones a nivel del tipo Simple, teniendo en cuenta los siguientes criterios:
- Dotar a la intersección de características geométricas adecuadas para evitar saltos en los vehículos.
- Garantizar un drenaje de aguas superficiales adecuado.
- La vía secundaria empalmará a la vía principal, con una pendiente igual al bombeo de esta última, tal como muestra la siguiente forma:
Figura N° 6.4. Diseño de intersecciones a nivel
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6.3. CONCLUSIONES
Las vías del A.H. Sagrado Corazón de Jesús tendrán las siguientes características geométricas de diseño:
Las pendientes longitudinales estarás dadas de acuerdo a la topografía por tratarse de un terreno plano, las mismas que deben garantizar un adecuado drenaje.
Los estacionamientos serán separados de la zona de jardines mediante sardineles de 0.15m de altura, además no permitirán la confusión del carril con el estacionamiento, porque estarán protegidos por los martillos de veredas.
Tabla N° 3.7
CAPÍTULO VII: DISEÑO ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO
7.1. GENERALIDADES