Para la realización del alineamiento vertical de una carretera se deberán considerar los criterios generales que recomienda la Administradora Boliviana de Carreteras (A.B.C.) con el fin de obtener un trazado que proporcione comodidad al usuario y presente buena apariencia estética y brinde seguridad a los usuarios.
Entre los criterios más importantes tenemos:
· Deben evitarse alteraciones frecuentes en el diseño de las pendientes. Es deseable una rasante con pendientes largas y moderadas, con variaciones graduales, que otra con muchos quiebres de reducida longitud y gran diferencia de pendientes. El grado con que debe aplicarse esta recomendación, depende de la categoría del camino y de la topografía sobre la cual se desarrolla el trazado.
· Son indeseables, por razones estéticas y de seguridad, los alineamientos verticales excesivamente ceñidos a la topografía de terrenos ondulados, generalmente asociados a trazados sensiblemente rectos.
En estos casos, los puntos bajos de la carretera suelen quedar ocultos a la vista del conductor o, en las calzadas bidireccionales, son causa de accidentes relacionados con las maniobras de adelantamiento, al producir una falsa impresión de existencia de visibilidad de sobrepaso.
· En pendiente de mucha longitud, es conveniente diseñar una pendiente más fuerte al principio de la subida y otra más suave al final, para aprovechar mejor el impulso acumulado por los vehículos en el tramo anterior.
· En caminos de patrón de diseño no muy elevado, en lugar de adoptar una larga pendiente de valor cercano al máximo permitido, es preferible diseñar pendientes más cortas aunque de valor máximo, intercaladas con otras más suaves.
· Siempre que resulte posible, deben evitarse las curvas verticales del mismo sentido separadas por una pequeña sección de pendiente uniforme. Si las curvas son convexas, se generan amplios sectores con visibilidad restringida; si son cóncavas, resultan antiestéticas y producen al conductor una falsa apreciación de distancia y curvatura. Es recomendable reemplazarlos por una única curva vertical.
· Por razones de seguridad y estética, en general y en lo posible se deben utilizar curvas verticales de parámetros superiores a los mínimos absolutos.
· El trazado vertical debe proporcionar, en todos sus puntos, la distancia mínima de visibilidad de frenado.
· Debe cuidarse que la rasante se encuentre siempre a una determinada altura sobre las aguas de crecida máxima, las aguas no permanentes, las napas freáticas, etc.; dichas alturas deben resultar suficientes para evitar: daños a las obras de arte, elevados costos de mantenimiento, eventuales desprendimientos de pavimento y perjuicios al tránsito provocados por la interrupción de la circulación.
· Pendientes máximas.
La siguiente tabla establece las pendientes máximas admisibles según la categoría de la carretera o camino.
Pendientes máximas admisibles %.
| Categoría | Velocidad de proyecto (Km/h) | |||||||||
| ≤ 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 | 120 | |
| Desarrollo | 10 - 12 | 10 - 9 | 9 | - | - | - | - | - | - | - |
| Local | - | 9 | 9 | 8 | 8 | - | - | - | - | - |
| Colector | - | - | - | 8 | 8 | 8 | - | - | - | - |
| Primario | - | - | - | - | - | 6 | 5 | 4.5 | - | - |
| Autorrutas | - | - | - | - | - | 6 | 5 | 4.5 | - | - |
| Autopistas | - | - | - | - | - | 5 | - | 4.5 | - | 4 |
· Pendientes mínimas.
Es deseable proveer una pendiente longitudinal mínima del orden de 0,5% a fin de asegurar en todo punto de la calzada un eficiente drenaje de las aguas superficiales. Se distinguirán los siguientes casos particulares:
− Si la calzada posee un bombeo o inclinación transversal de 2% y no existen soleras o cunetas, se podrá excepcionalmente aceptar sectores con pendientes longitudinales de hasta 0,2%. Si el bombeo es de 2,5% excepcionalmente se podrán aceptar pendientes longitudinales iguales a cero.
− Si al borde del pavimento existen soleras la pendiente longitudinal mínima deseable será de 0,5% y mínima absoluta 0,35%.
− En zonas de transición de peralte en que la pendiente transversal se anula, la pendiente longitudinal mínima deberá ser de 0,5% y en lo posible mayor.
Si los casos analizados precedentemente se dan en cortes, el diseño de las pendientes de las cunetas deberá permitir una rápida evacuación de las aguas, pudiendo ser necesario revestirlas para facilitar el escurrimiento.
ENLACES DE RASANTES.
· Curvas verticales de enlace.
El ángulo de deflexión entre dos rasantes que se cortan, queda definido por la expresión:
θ radianes = (i1 – i2)
Es decir θ se calcula como el valor absoluto de la diferencia algebraica de las pendientes de entrada y salida, expresadas en m/m.
Elementos de la curva vertical.
· Distancia de visibilidad para frenado (Df).
La distancia de visibilidad para frenado establece las condiciones mínimas de visibilidad que debe proporcionar el diseño, para que el conductor no quede sometido a limitaciones visuales directamente vinculadas a las características geométricas del camino y pueda detener oportunamente el vehículo siempre que sea necesario, en condiciones razonables de confort y seguridad.
La adopción de los coeficientes de fricción longitudinal, que actúan durante el frenado del vehículo, está basada en que:
· Sean razonables tanto el estado como las condiciones de mantenimiento del pavimento de la calzada. y de los neumáticos y el sistema de frenos de los vehículos.
· El pavimento se encuentre mojado, pero sin presencia de lodo o hielo.
Las características de las calzadas no pavimentadas, pueden presentar condiciones más desfavorables para el frenado que las consideradas en estas Normas Unificadas. En estos casos, el proyectista debe calcular las distancias mínimas de frenado, considerando las características, particulares que presente la superficie de la calzada y el clima de la zona en la cual se desarrolla el proyecto.
Los valores mínimos de la distancia de visibilidad de frenado, son normalmente aplicados para proporcionar visibilidad en intersecciones, bifurcaciones, curvas horizontales y curvas verticales.
El proyectista, en lo posible y atendiendo a conceptos técnicos-económicos, debe proporcionar como condición deseable, distancias de visibilidad superiores a las distancias mínimas de frenado.
El cálculo de la distancia mínima de visibilidad de frenado, responde a la siguiente expresión:
Dónde:
Df = Distancia mínima de frenado, en m.
V = Velocidad directriz o de diseño, en Km/h,
t = Tiempo de percepción y reacción, en segundos (2 segundos).
f1= Coeficiente de fricción longitudinal entre neumático y pavimento mojado.
i = Pendiente longitudinal de la rasante en metros/metro.
Parámetros mínimos por visibilidad de frenado:
· Curvas verticales convexas.
Se considera la distancia de frenado sobre un obstáculo fijo situado sobre el carril de tránsito y la altura de los ojos del conductor sobre la rasante de este carril. El parámetro queda dado por:
Kv = Parámetro Curva Vertical Convexa (m)
Df = Distancia de Frenado f (V*) m
h1 = Altura Ojos del Conductor 1,10 m
h2 = Altura Obstáculo Fijo 0,20 m
Luego:
· Curvas verticales cóncavas.
Se considera la distancia de frenado nocturna sobre un obstáculo fijo que debe quedar dentro de la zona iluminada por los faros del vehículo.
El parámetro queda dado por:
Kc = Parámetro Curva Vertical Cóncava (m)
Df = Distancia de Frenado (m).
h = Altura Focos del Vehículo = 0,6 m
β = Angulo de Abertura del Haz Luminoso respecto de su Eje = 1°
Luego:
· Parámetro mínimo por el Angulo de Deflexión.
Se determinará el parámetro mínimo admisible a partir de:
· Parámetro mínimo por Visibilidad de Adelantamiento.
En este caso, a considerar en caminos bidireccionales, tienen relevancia las curvas verticales convexas, ya que en las cóncavas las luces del vehículo en sentido contrario son suficientes para indicar su posición y no existe obstáculo a la visual durante el día a causa de la curva.
El parámetro mínimo para curvas convexas por condiciones de adelantamiento está dado por:
Ka = Parámetro Mínimo para Visibilidad Adelantamiento (m)
Da = Distancia de Adelantamiento f (v) (m)
h1 = Altura Ojos Conductor 1,10 (m)
h5 = Altura Vehículo en Sentido Contrario 1,2 (m)
Luego:
Distancias mínimas de adelantamiento.
| Velocidad de Proyecto (Km/h) | Distancia Mínima de Adelantamiento (m) |
| 30 | 180 |
| 40 | 240 |
| 50 | 300 |
| 60 | 370 |
| 70 | 440 |
Curvas verticales
El tipo de curva utilizada es una parábola de segundo grado, muy poco diferente de la curva circular dentro de los rangos de los parámetros y pendientes normales en el proyecto de carreteras.
Si bien algunas expresiones utilizadas para determinar la longitud mínima de la curva vertical derivan del análisis de una curva circular, la similitud indicada anteriormente hace que se adopte la parábola de segundo grado; por su mayor facilidad para efectuar el proyecto y el replanteo del tramo que se diseña.
Las parábolas utilizadas se definen por su parámetro “K”, la proyección sobre un plano horizontal del desarrollo de la parábola, con una aproximación aceptable, se calcula mediante:
Dónde:
L = Longitud de la curva vertical o proyección horizontal de esa longitud, en metros.
K = Parámetro de la parábola, en metros.
= Valor absoluto de la diferencia algebraica de las pendientes, (m/m).
K = Es la distancia horizontal, en metros, requerida para que se produzca un cambio de pendiente de un uno por cuanto a lo largo de la curva.
En lo posible, el proyectista, debe diseñar longitudes de curvas verticales superiores a las definidas por los parámetros mínimos.
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