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Diseño Geométrico de Vías

Capítulo 2: Carreteras ➜ Características ➘ Velocidad ➘ Capacidad ➘ Seguridad

➜ Clasificación (Día 2)

 

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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Velocidad Es el elemento básico para el diseño  geométrico y sirve de parámetro de cálculo  para los diversos elementos de una carretera.  De ella depende el tiempo que se gasta en el  transporte de personas o cosas. El tiempo de viaje hace parte de los costos que  son relevantes en el análisis económico de una  vía.

 

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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Velocidad Inicialmente, la velocidad depende de la  capacidad del conductor y de la del vehículo.

© Todos los derechos reservados. Hagen Marien. 2006

 

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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Velocidad Pero también depende de:

Para diseñar se debe escoger una  velocidad que satisfaga las demandas  de servicio de los usuarios en la forma  más segura y económica.  

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

ñ alizaci

Tomado del Manual de Se

la zona aledaña. ✱ Las condiciones climáticas. ✱ La presencia de otros vehículos en la  vía. ✱ Las limitaciones legales.

 INVIAS

✱ Las características de la carretera y de 

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Velocidad Un porcentaje muy pequeño de usuarios viajará a  velocidades muy altas y no es económicamente  viable satisfacerlas en el diseño, por lo tanto  tendrán que viajar a velocidades menores a las  que desean. Tampoco se puede diseñar para condiciones  desfavorables (mal clima por ejemplo), pues la  carretera sería insegura en condiciones  favorables.  

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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Velocidad ✱ Velocidad de diseño [V]: Es la máxima 

velocidad segura y cómoda que puede ser  mantenida en un tramo determinado de una  vía, cuando las condiciones son tan  favorables, que las características  geométricas de la vía predominan.

 

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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Velocidad ✱ Velocidad de diseño [V]: De acuerdo al 

Green Book del 2001, es la velocidad  seleccionada para determinar el diseño de  los distintos elementos geométricos de la  vía. Se eliminó el término “seguro”, para  evitar interpretaciones respecto a la  inseguridad de una velocidad mayor.

 

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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Consistencia en el diseño La V se debe tratar de mantener constante en  una longitud mínima de 2 km , y entre tramos  sucesivos no se deben presentar diferencias en  las velocidades de diseño superiores a 20 km/h  . Velocidad de diseño en función del  tipo de terreno y del Tránsito  Promedio Diario  esperado al final  de la vida útil de la vía, según el  Ministerio de Transporte.

Terreno Escarpado Montañoso Ondulado Plano

≤ 500 40 50 60 70

TPD 500 – 2000 40 60 80 100

> 2000 ­ 60 – 80 80 – 100 100 – 120

Tomada del Manual de Diseño Geométrico Para Carreteras. INVIAS 1998.

 

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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Velocidad de diseño La escogencia de V depende también de: ✲ ✲ ✲ ✲ ✲ ✲ ✲ ✲ ✲ ✲

 

Importancia de la carretera Volúmenes de tránsito Configuración topográfica Usos del suelo Servicio a ofrecer Consideraciones ambientales Homogeneidad de la vía Facilidades de acceso Recursos económicos Facilidades de financiamiento

Los valores de velocidad de  diseño más utilizados son:

40, 50, 60, 70, 80, 100  y 120 km/h

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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Velocidad ✱ Velocidad de operación o específica [Ve]: Es 

la velocidad de un vehículo en un tramo  específico de la carretera. Distancia del tramo Ve = Tiempo enque el vehículo recorre el tramo

 

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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¿Cómo controlar la velocidad?

Con medidas legales  

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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¿Cómo controlar la velocidad?

Mediante controles policiales  

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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¿Cómo controlar la velocidad?

© Todos los derechos reservados. FHWA. 2001. Tomado  de Geometric design practices for European roads.

Carriles angostos. Holanda.

Islas, glorieta y carriles angostos.  Dinamarca.

Con el diseño (Self­enforcement, context­sensitive design)  

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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Lectura adicional

Geometric design  practices for european  roads. US Department of  Transportation. Federal  Highway Administration.  2001. Disponible en: http://international.fhwa.dot.gov/pdfs/geometric_design.pdf

 

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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Capacidad Es el máximo número de vehículos que  pueden pasar por una sección dada de un  carril o de una carretera durante un período  dado bajo las condiciones prevalecientes del  tránsito y de la carretera.

 

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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Capacidad ✱ Si el volumen de tránsito (cantidad de vehículos 

que pasan por una sección en un tiempo dado) en  una carretera es menor que su capacidad, los  conductores que lo deseen pueden moverse más  rápido que los más lentos. ✱ Si el volumen de tránsito supera la capacidad de la  vía, se presenta una congestión: todos los  vehículos tienen que viajar a igual velocidad, detrás  de los más lentos, y hay poca o ninguna posibilidad  de adelantar a otros vehículos.

 

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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Tomada de http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:I­80_Eastshore_Fwy.jpg

Capacidad

 

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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Seguridad

Tomada de http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Crash_test_landwind_25810.jpg

Cada 30 s muere una persona  en un accidente vehicular, esto  es, 1,2 millones de personas al  año. 50 millones más resultan  heridas. El 85% de las víctimas se  produce en países  subdesarrollados y en  desarrollo, los cuales poseen  sólo el 40% de los automóviles  del mundo.

 

Prueba de la EuroNCAP a 64 km/h  para el Jiangling Landwind.

FUENTE: Global Road Safety Partnership. http://www.grsproadsafety.org/?pageid=329&template=factsfigures

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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Seguridad Seguridad = Menos accidentes Las causas de los accidentes son complejas,  pueden derivarse de uno, dos o los tres  elementos que intervienen en la operación del  transporte: ✱ El conductor ✱ El vehículo ✱ La vía

 

Aquí puede intervenir el diseñador, teniendo en cuenta su interacción e influencia en los otros elementos.

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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Seguridad Tomada de http://www.grsproadsafety.org/?pageid=329&template=why

Rara vez un accidente se  produce debido a un solo  factor. En USA y UK se  tiene (tenía) una  distribución causal como la  que muestra el diagrama. Sin embargo, cada causa  involucra uno o múltiples  factores. Por ejemplo, el  usuario puede estar  embriagado, cansado,  distraído, etc.  

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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¿Cómo disminuir los accidentes? Diseñando la carretera de tal forma que el  conductor de un vehículo no deba tomar sino  una decisión cada vez y que nunca se vea  sorprendido por situaciones inesperadas en las  que deba tomar decisiones sin tener suficiente  tiempo para reaccionar.

 

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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Sí, pero ¿Cómo? Evitando tramos que presenten simultáneamente curvatura  horizontal y vertical, sobre todo si la curva vertical es  convexa y la horizontal relativamente cerrada. ✱ Estableciendo control de accesos total o parcial en vías de  zonas rurales y exclusivamente total en vías urbanas. ✱ Manteniendo la velocidad de todos los vehículos en un  rango cercano. Cuanto más amplia sea la desviación de la  velocidad de un vehículo respecto de la media, mayores  son las probabilidades de que tenga un accidente. ✱

 

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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Sí, pero ¿Cómo? ✱ Escogiendo adecuadamente el ancho de calzada (y 

de carril). Una calzada de dos carriles más ancha  (6,50 m – 7,30 m ) aumenta la libertad del  movimiento, sin embargo, demasiado ancha (> 8,00  m ) incita a los conductores a utilizar la calzada  como de tres carriles. En general, carriles de 3,65  m son adecuados para la mayoría de carreteras,  pero pueden ser más angostos en vías con  volúmenes de tránsito bajos y pocos camiones.

 

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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Sí, pero ¿Cómo? ✱ Separando los sentidos de circulación mediante 

separadores, valga la redundancia. Hay menos  accidentes en una vía de cuatro carriles divididos  en dos calzadas que en las no divididas. Mejor aún  si los separadores son suficientemente anchos (15  m – 20 m ) para evitar choques frontales con  vehículos que atraviesen el separador. ✱ Construyendo bermas más anchas se disminuye la  posibilidad de accidentes con coches estacionados.

 

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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Sí, pero ¿Cómo? Diseñando curvas “menos cerradas”. Un menor grado de  curvatura disminuye el número de accidentes. ✱ Evitando objetos muy cercanos a los costados  (alcantarillas, estribos de puentes, postes, señales,  árboles). Si los hay deben estar señalados o marcados  convenientemente para alertar a los conductores. ✱ Los elementos de control (señales, semáforos y marcas)  deben ser uniformes y de alta calidad para que realmente  produzcan seguridad y sean útiles y aceptados por el  público. ✱

 

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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Página Recomendada

Global Road Safety  Partnership. www.grsproadsafety.org

 

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Lectura adicional

Capítulo 4 (Características  de la carretera) del libro  Diseño Geométrico de  Vías de Pedro Antonio  Chocontá.

 

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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Clasificación de las carreteras Según su competencia, para asignación de  presupuestos y responsabilidades de  construcción y mantenimiento: ✱ Nacionales (A cargo del INVIAS) ✱ Departamentales ✱ Veredales o vecinales (A cargo del Fondo Nacional 

de Caminos Vecinales) ✱ Distritales y municipales

 

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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Clasificación de las carreteras Según sus características: ✱ Autopistas: Calzadas separadas, cada una con dos 

o más carriles, con control total de accesos. ✱ Carreteras Multicarriles: Carreteras, divididas o no,  con dos o más carriles por sentido, con control  parcial de accesos. ✱ Carreteras de Dos Carriles: Una sola calzada de  dos carriles, uno por cada sentido de circulación,  con intersecciones a nivel y acceso desde sus  márgenes.  

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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Clasificación de las carreteras Según el tipo de terreno: ✱ Plano, Ondulado, Montañoso, Escarpado.

Según su función: ✱ Principales o de primer orden: Unen capitales de 

departamento. ✱ Secundarias o de segundo orden: Unen cabeceras  municipales entre sí o conectan con una principal. ✱ Terciarias o de tercer orden: Unen veredas entre sí  o con cabeceras municipales.

 

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

© INVIAS. Tomada de http://www.invias.gov.co/info/mapas07/24­TOLIMA/24­TOLIMA.htm

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Vías primarias a cargo de la Terriotorial Tolima (24) del Instituto Nacional de Vías  

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

© INVIAS. Tomada  de http://www.invias.gov.co/invias/red_terce/26­TOLIMA.jpg

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Vías terciarias del Tolima a cargo del Instituto Nacional de Vías  

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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Clasificación de las carreteras Ejemplo de una autopista

Tomado de http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:I40i85NC.jpg

 

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Clasificación de las carreteras Ejemplo de control de accesos en una autopista. A la izquierda en zona  urbana y a la derecha en zona rural.

Tomado de http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Autobahn_anschluss1.jpg

Tomado de http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:I­405_at_CA_19.jpg

 

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Clasificación de las carreteras Ejemplo de una vía multicarril en terreno plano

Derecho de vía

Tomado de http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:A_20_bei_Langsdorf.jpg

 

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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Clasificación de las carreteras Ejemplo de una vía multicarril en terreno plano en Colombia

Derecho de vía  (una calzada)

 

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Clasificación de las carreteras Ejemplo de una vía multicarril en terreno plano en Colombia

Derecho de vía  (una calzada)

 

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Clasificación de las carreteras

© Alain Fradette. “There are no usage restrictions for this photo”.  http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Cabot_Trail.jpg

Ejemplo de una carretera de primer orden de dos carriles en terreno  montañoso

 

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Clasificación de las carreteras

Tomada de http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Col_de_Braus­small.jpg

Ejemplo de una carretera secundaria en terreno escarpado

 

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Clasificación de las carreteras

© INVIAS. Tomado de http://www.invias.gov.co/invias/images/rsgallery/original/pe_asanpablo.jpg

Ejemplo de una carretera secundaria en terreno escarpado en Colombia

 

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Clasificación de las carreteras

Tomada de http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Der_Weg.jpg

Ejemplo de una carretera terciaria vecinal

 

Ing. Édgar Jiménez ∙ Universidad de Ibagué

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Clasificación de las carreteras Ejemplo de una carretera terciaria veredal en Colombia

 

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Clasificación de las carreteras Según su velocidad de diseño: Tipo de 

Tipo de 

Carretera

Terreno

Carretera 

30

40

Velocidad de diseño (km/h) 50 60 70 80 90 100 110 120

Plano

Ondulado Montañoso calzadas Escarpado Plano Carretera  Ondulado principal de una  Montañoso calzada Escarpado Plano Ondulado Carretera  Montañoso secundaria Escarpado Plano Ondulado Carretera  Montañoso terciaria Escarpado

 

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Tomada del Manual de Dise

principal de dos 

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¡Tarea! Traer un plano del IGAC,  preferiblemente de una  zona rural, a escala 1:2000  que tenga curvas de nivel  cada 2 m, escalímetro,  regla, lápiz y compás para  la próxima clase.

 

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Bibliografía Una  buena  parte  de  estos  apuntes  de  clase  tienen  aportes textuales de los siguientes libros: ✱

✱

✱

 

Cárdenas  Grisales,  James.  Diseño  Geométrico  de  Carreteras.  Ecoe ediciones. Bogotá. 2002. Código topográfico de la Biblioteca  de la Universidad: 625.7 C266 di Chocontá  Rojas,  Pedro  Antonio.  Diseño  Geométrico  de  Vías.  Editorial  Escuela  Colombiana  de  Ingeniería.  Bogotá.  1998.  Código  topográfico  de  la  Biblioteca  de  la  Universidad:  625.7  Ch545 Instituto Nacional de Vías, INVIAS, Ministerio de Transporte.  Manual de Diseño Geométrico para Carreteras. Bogotá. 1998.

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Notas de derechos Los iconos y la paleta de colores utilizados en esta presentaci{on hacen parte del Tango Desktop Project y están  disponibles bajo licencia Creative Commons Attribution Share­Alike. Para más información, o para obtener los  iconos, revise la página http://tango­project­org Las imágenes y diagramas utilizados en esta presentación señalan su correspondiente fuente y están  acompañadas de un icono que indica los derechos que se reserva el autor, mediante alguna de las siguientes  licencias: GNU Free Documentation License: http://en.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Text_of_the_GNU_Free_Documentation_License Dominio Público: http://es.wikipedia.org/wiki/Dominio_p%C3%BAblico Creative Commons: http://creativecommons.org Material con todos los derechos reservados, pero concedidos (los que no, se usan sólo para propósitos  educativos): Ver fuente en donde aparezca el material. Las imágenes o diagramas que no señalen su fuente son hechas por el autor de esta presentación y son  liberadas bajo la misma licencia de este trabajo.

 

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