Peralte

2. Clasificación de las Carreteras de Venezuela
3. El Vehículo y sus Movimientos
4. Partes del Vehículo que Influyen en el Diseño de la Vía
5. Visibilidad en Carreteras
6. Visibilidad en Carreteras Nacionales
7. El Peralte
8. Transiciones en Peralte
9. Conclusión

INTRODUCCIÓN

En el campo profesional una de las actividades mas relevantes en la cual está involucrada la topografía es en la construcción de carreteras.

En este tipo de proyectos se deben cumplir con una serie de parámetros en lo que respecta al diseño de las mismas para que cumplan adecuadamente con los objetivos para los cuales serán construidas.

El peralte que debe tener una carretera en una curva determinada a la cual se debe conducir a una velocidad estipulada de acuerdo al tipo y al fin de la carretera es uno de esos parámetros que debe tener el encargado del proyecto y los involucrados en su ejecución, de allí lo relevante que es tener un fundamento estable en lo que se refiere a estos tópicos por parte del encargado de hacer los estudios topográficos del proyecto en cuestión

En este trabajo de investigación bibliográfica se van a exponer ciertos conceptos fundamentales que todo estudiante de Topografía debe poseer para luego hacer un estudio mas a fondo en la materia y tener un desempeño óptimo a nivel profesional.

Clasificación de las Carreteras de Venezuela

Se clasifican oficialmente según designación de troncal, local, ramal y subramal.

• Las Carreteras Troncales:

Son carreteras interestatales entre los centros poblados de mayor importancia del país. Contribuyen a la integración nacional, al desarrollo de la economía del país, y proveen conexión regional y comunicación internacional.

• Las Carreteras Locales:

Son de interés regional. Permite la comunicación entre poblada y vías de mayor importancia y reúnen en tránsito proveniente de ramal y subramal.

• Los Ramales

O caminos secundarios, intercomunican centros poblados de menor importancia y proveen el acceso de ésta a las carreteras principales. Cumplen una función de gran importancia en el sistema vial de país; la de alimentar y distribuir el tráfico que circula por las carreteras troncales.

• Los Subramales:

Proveen acceso a fundos y otras explotaciones.

• Otras Clasificaciones:

Carreteras Nacionales, estatales, de entidades agrícolas, particulares y de sistemas cooperativa; carretera de concreto, asfalto, granzón, tierra tratada y simplemente de tierra.

El Vehículo y sus Movimientos:

Cuando un vehículo recorre una vía en pendiente cuyo perfil longitudinal presenta una curvatura importante, queda sometida a una aceleración vertical que puede modificar las condiciones de estabilidad y afectar considerablemente el confort de los pasajeros. Para evitar descontinuidades en las aceleraciones aplicadas al vehículo al circular éste en la curva vertical, es conveniente hacer que la aceleración vertical aparezca gradualmente. Esto se logra mediante una transición de la curvatura de perfil longitudinal, introduciendo una curva cuya razón de variación de pendiente sea constante.

Por otra parte, la condición de movimiento que se considera óptima para un vehículo en un alineamiento vertical es aquello que corresponde a un movimiento cuya componente horizontal de la velocidad es constante.

Partes del Vehículo que Influyen en el Diseño de la Vía:

Entre la data descriptiva del vehículo tenemos: su peso, área frontal, número y tamaño de la neumática, número y tamaño de la cilindra, número de velocidades, razón de engranaje y velocidades de cambio, así como una tabla de consumo de gasolina para las diferentes revoluciones del motor. Debe tenerse presente que a velocidades mayores de 130 km / h, ciertos factores tales como la acción giroscópica del volante, motor y ruedas, tienden a dominar el vehículo, quitándole el control al conductor.

La Velocidad Directriz:

La velocidad que se selecciona par proyectar una carretera debe satisfacer la tarea y habita de la mayoría de los conductores, un procedimiento para asignar dicha velocidad podría basarse en la determinación de la curva de distribución de frecuencias acumuladas de las velocidades de circulación en carreteras de comparación.

La velocidad proyecto de una carretera es la velocidad que se escoge para determinar y relacionar entre sí las características geométricas o físicas de la misma, tales como el peralte, la visibilidad, el radio de curvatura, etc. Constituyendo a la velocidad máxima según las condiciones favorables que adoptan los conductores dependiendo de las características óptimas de la carretera.

Las normas Venezolanas han finado velocidades de proyecto basándose en la naturaleza topográfica de la zona atravesada por el trazado, de la manera siguiente:

Condiciones topográficas Velocidad del terreno proyecto (km/h)

Carretera en Llano 90 – 120

Carretera en terreno muy ondulado 80 – 100

Carretera en terreno montañoso 60 – 80

Capacidad:

Es el número máximo de vehículos por hora que pueden transitar por una vía bajo condiciones prevalecientes.

Existen tres tipos de capacidades:

• Capacidad básica: el máximo número de vehículo que puede pasar por un punto determinado de la vía o de un carril de la misma, durante una hora, bajo las condiciones mas favorables de la vía y tráfico que se posible obtener.
• Capacidad posible: el máximo número de vehículos que pueden pasar por un punto dado de una vía o de un carril de la misma, durante una hora, bajo las condiciones prevalecientes de la vía y del tráfico.
• Capacidad práctica: el máximo número de vehículos que pueden pasar por un punto dado de una vía o de un carril de la misma, durante una hora, bajo las condiciones prevalecientes de la vía y del tráfico sin que ocurra demoras apreciables y sin que haya restricción en la libertad de maniobrar de los conductores.

Niveles de Servicio:

No es más que las condiciones de operación que un conductor experimenta durante su viaje por una carretera, denotando en las diferentes condiciones de los cambios óptimos que pueden ocurrir en un carril o camino dado, cuando aloja diferentes volúmenes de tráfico.

Visibilidad en Carreteras:

Si observamos una carretera en planta podemos notar que ésta está formada por rectas y curvas. En la recta es posible lograr un movimiento uniforme del vehículo con la visibilidad precisa y por tanto el máximo de seguridad, el consumo de gasolina será mínimo. El único inconveniente que presentan las rectas es que cuando son excesivamente largas, la monotonía de éstas producen fatiga en la vista. La necesidad de salvar los obstáculos que el terreno presenta, un movimiento de tierra excesivo, obliga a intercolar curvas entre alineaciones rectas: en ellas aparecen los peligros de la falta de visibilidad y de la fuerza centrífuga, origen del deslizamiento transversal y peligro de vuelco.

Una visibilidad determinada con una curva de radio dada, impone una velocidad máxima para circular en condiciones de seguridad. Además en la zona de curvas debe existir un sobreancho que permita inscribirse dentro de ella al tráfico, sin invadir las vías adyacentes.

• Visibilidad en Curvas Verticales:

Para que la visibilidad necesaria exista, si el ángulo de la razante excede de un cierto valor, es preciso unirlas por curvas verticales que cumplan una determinadas condiciones mínimas. La estabilidad de la marcha logra que el cambio de razante no produzca al viajero una remoción desagradable.

El vehículo debe en todo momento poder detenerse antes de llegar a un obstáculo fijo colocado en su vía de circulación o maniobrar sin peligro cuando, marchando para afuera de aquella, se encuentre con un vehículo que viene en dirección contraria.

• Frenado:

Se dice que en un determinado punto de una carretera, hay visibilidad de frenado cuando la visibilidad en dicho punto es suficiente para que el conductor de un vehículo que se desplaza a cierta velocidad pueda detenerlo antes de alcanzar un obstáculo que observa que se encuentra en la vía.

• Distancia de Frenado:

Es la longitud requerida para detener, en estas condiciones es la suma de dos distancias:

la distancia recorrida por el vehículo desde el momento que se hace visible el obstáculo hasta el instante en que se aplica la frenada.

la distancia recorrida por el vehículo después de haber aplicado la frenada hasta el momento en que se detiene totalmente.

• Distancia Visibilidad de Paso:

Se dice que en un determinado punto de la carretera hay visibilidad de paso cuando la visibilidad en dicho punto es suficiente para que el conductor de un vehículo pueda adelantarse a otro, que circula por la misma vía a una velocidad menor, sin peligros de interferencias con otro vehículo que venga en sentido contrario y que se haga visible al iniciarse la maniobra de paso.

Visibilidad en Carreteras Nacionales:

Los valores de visibilidad de frenado para distintas velocidades de proyecto son, en las normas Venezolanas las siguientes:

Velocidad (km/h) 40 45 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135

Distancia 45 50 55 60 70 80 90 100 120 135 150 160 170 185 200 210 220 230 240

El Peralte:

Consiste en elevar en las curvas, el borde exterior de las vías una cantidad, para que permita que una componente del vehículo se oponga a la fuerza centrífuga (Fc) evitando de esta manera que el vehículo desvíe radialmente su trayectoria hacia fuera.

Generalidades:

Si se considera de una manera simplificada, las fuerzas que actúan sobre un vehículo que se desplaza en una trayectoria curva horizontal, se observa que la única fuerza que se opone al desplazamiento lateral del vehículo es la fuerza de rozamiento que se desarrolla entre el neumático y el pavimento. La fuerza de rozamiento no es suficiente para impedir el desplazamiento transversal. Por ello para evitar que los vehículos de salgan de su trayectoria es necesario que los componentes normales a la calzada sean siempre del mismo sentido y se suman contribuyendo a la estabilidad del vehículo, en tanto que las componentes paralelas a la calzada son de sentido opuesto y su relación puede hacer variar los efectos que se sienten en el vehículo.

• Peralte a Partir del Deslizamiento:

Una curva que no presenta peralte provoca el deslizamiento hacia fuera de la vía y resulta inadecuado porque limita la velocidad en las curvas.

Por otra parte, ha quedado comprobado que cuando mayor sea el peralte asignado a una curva que cruza a la izquierda, mayor es la dificultad de maniobrar en la zona de transición.

• Formas de Realizar el Peralte:

Existen cuatro métodos diferentes para la asignación del peralte a las distintas curvas que se encuentran en un proyecto.

El peralte se hace directamente proporcional al radio de la curva, correspondiendo el valor del radio mínimo, el valor máximo del peralte. La variación del coeficiente de rozamiento mantiene también una variación similar, tanto para la velocidad del proyecto, como para la velocidad de circulación.

El peralte es tal que un vehículo, viajando a la velocidad del proyecto, tiene toda la fuerza centrífuga balanceado por el peralte, hasta requerirse el máximo valor de éste, utilizándose el valor máximo del peralte solamente en las curvas más cerradas.

Se aplica el mismo procedimiento anterior, solo que para correlacionar la velocidad en el peralte se utiliza la velocidad de circulación en vez de la de proyecto. Este método trata de evitar las diferencias del método anterior, variando el peralte en una velocidad menor que la del proyecto.

Se mantiene una relación curvilínea (parabólica) entre los valores del peralte y los radios de la curva, con valores comprendidos entre la que se obtiene según los métodos 1 y 3 a fin de favorecer las tendencias de manejo más rápido que se practican en las curvas mas suaves, es deseable que en ellas el peralte se aproxime al que obtiene aplicando el método 3. El ministerios de obras públicas, en sus normas para el proyecto de carreteras, adopta el criterio de establecer para cada radio, un solo valor de peralte, basándose en la velocidad de circulación promedio que se ha observado en las curvas de distintos radios, asumiendo una variación lineal del coeficiente de rozamiento según la velocidad.

• Peralte a Partir del Volcamiento:

Al dejar un alineamiento recto y al entrar en una curva, el vehículo, empujado por la fuerza F con su punto de aplicación de las ruedas posteriores, viene desviado en dirección de F.1 por las ruedas direccionales. Si se logra mantener la componente F.2 de las de la fuerza en sentido circular de la curva, el automóvil continuará su marcha dentro de los límites de la calzada, variando a cada instante la componente bajo la acción de las ruedas direccionales. Las otras fuerzas actúan al mismo tiempo sobre el vehículo; la fuerza centrífuga C que tiende a volcar el vehículo, contrarrestada por el peso del vehículo P y por la fuerza de adherencia y rozamiento del neumático con la superficie de la pavimentación. Cuando la componente V cae afuera de las ruedas el automóvil sufrirá un vuelco; si se consigue que la componente V no se salga fuera de las ruedas, el vehículo proseguirá su marcha, pero para lograr esto es necesario disminuir mucho la velocidad directriz con detrimento y perjuicio del transporte; se contrarresta entonces los peligros mencionados con la construcción del peralte.

• Peralte en Contra Curvas:

En ciertos casos el efecto de las solicitaciones transversales puede ser el vuelco del vehículo, si las resultantes de las fuerzas que actúan sobre él se sale fuera del polígono de sustentación formado por la punta de contacto de las ruedas con el pavimento.

Designando con A el ancho de las ruedas y H la altura del centro de gravedad sobre el pavimento, de un vehículo que se mueve a la velocidad V > v sobre una curva de radio R, la condición de equilibrio para que no ocurra Volcamiento estará dada por la igualdad de los momentos de W y F con relación a las ruedas del lado exterior.

Radio Mínimo en Carreteras en Función de las Dimensiones del Vehículo:

Transiciones en Peralte:

A lo largo del tramo de carretera que precede al alineamiento curvo, para pasar de una sección con bombeo a otra con peralte, es necesario efectuar un cambio en la inclinación transversal de la calzada. Este cambio no puede efectuarse bruscamente, sino que debe hacerse a través de un cambio gradual de la pendiente de la calzada, haciéndose llamado transición del peraltado al tramo de carretera en el cual se realiza.

Cuando en el proyecto de la carretera se han empleado curvas de transición, la transición de peraltado se realiza conjuntamente con la de la curvatura. En el caso en que no se emplee curvas de transición, la transición del peraltado se realiza en la tangente y parte de la curva circular.

• Sobreancho de las Curvas:

Cuando un vehículo circula por una curva horizontal, el ancho de la calzada que ocupa es mayo que en la tangente. Ello es debido a que las ruedas traseras del vehículo según una trayectoria distinta alas de las ruedas delanteras y a que los conductores tienen generalmente dificultad en mantener su vehículo en el eje del carril correspondiente. A fin de facilitar la operación del vehículo en las curvas, el ancho de las calzadas debe aumentarse en éstas. Éste aumento del ancho recibe el nombre de sobreancho de las curvas.

• Flecha de Visibilidad:

De las condiciones que debe reunir el trazado de una vía es la seguridad, esta exige que cualquier obstáculo que se presente en la carretera se advertido por el conductor con suficiente anticipación para actuar con bastante tiempo sobre la dirección o sobre los frenos con el fin de evitar accidentes. El conductor debe disponer entonces de una visibilidad suficiente, es decir; una longitud continua de carretera que permita al conductor detenerse o desviarse a tiempo.

Se adopta como tiempo de percepción los siguientes valores

Velocidad en km/h tiempo de percepción

20 – 40 2

50 – 60 1,8

70 – 100 1,5

Aplicación de la Flecha de Visibilidad:

La flecha de visibilidad es el ángulo que permítela conductor desplazarse sin peligro de choque o que hace que mantenga una mayor visibilidad en la vía principalmente en las curvas se aplica la fórmula:

donde

F = flecha de visibilidad

D = longitud continua de carretera

R = radio de la curva

• Transición de Sobreancho:

Sobreancho es el aumento que se le da a una vía específicamente en las curvas a fin de facilitar la operación de los vehículos, ésta debe realizarse gradualmente a la entrada y a la salida de las curvas.

La transición del sobreancho se efectúa de manera distinta según se trate de curvas simples o de curvas espiralizadas. Para la transición del sobreancho entre el alineamiento recto y la curva tenemos:

En las curvas circulares simples, el sobreancho debe realizarse en el borde inferior de la calzada.

La transición del sobreancho debe realizarse en una longitud lo suficientemente larga para que la calzada pueda ser utilizada totalmente.

Desde punto de vista de utilidad y apariencia, el borde de la calzada en la transición del sobreancho debe ser una curva suave y continua. Debe evitarse el borde de transición tangencial y los quiebres tangenciales.

En los alineamientos no espiralizados, de la mitad a 2/3 del valor del sobreabcho debe obtenerse el alineamiento recto, y el resto de la curva.

los alineamientos espiralizados el sobreabcho debe distribuirse alo largo de la clotoide.

• Pendiente:

Tasa constante de ascenso o descenso de una línea. Se expresa usualmente en porcentaje; por ejemplo una pendiente del 4% es aquella que sube o baja 4 metros en una distancia horizontal de 100 metros. Cuando existen pendientes longitudinales no es conveniente que se anule la transversal, como en algunos casos se hace, porque entonces el agua seguirá la dirección del eje de la vía, deteriorará el firme y podría llegar a molestar el tráfico. Se prescribe, en general, que el agua tenga que recorrer longitudinalmente, como máximo, el doble del ancho de la vía.

Pendiente Máxima:

El valor absoluto de la pendiente no puede exceder nunca a un valor máximo especificado. En todo momento se calcula el valor de la pendiente necesaria para alcanzar la cota tentativa, y si este sobrepasa el máximo permitido. La longitud de la pendiente máxima no debe sobrepasar tampoco cierto valor especificado.

Las pendientes máximas a permitir en una carretera, están supeditada a la velocidad del proyecto y a la composición del tráfico.

Los siguientes son los valores máximos admisibles:

Velocidad del proyecto(Km/h) 50 65 80 95 110

Pendiente máxima(%) 6 – 8, 5 – 7, 4 – 6, 3 – 6, 3 – 5

Pendientes Mínimas:

Se admiten tramos horizontales (pendiente de cero %) siempre que la sección transversal no presente problemas de drenaje longitudinal. Donde se requiera drenar longitudinalmente la pendiente mínima de la carretera debe asegurarse un drenaje satisfactorio. Salvo en casos especiales, las pendientes no deben ser menores que los valores de la siguiente tabla:

Drenaje longitudinal pendiente mínima (%)

Cuneta sin revestir 0,5

Canal – drenaje 0,4

Cuneta revestida 0,3

Brocal 0,3

CONCLUSIÓN

Las carreteras se clasifican oficialmente según designación de troncal, local, ramal y subramal.

Cuando un vehículo recorre una vía en pendiente cuyo perfil longitudinal presenta una curvatura importante, queda sometida a una aceleración vertical que puede modificar las condiciones de estabilidad y afectar considerablemente el confort de los pasajeros. Para evitar descontinuidades en las aceleraciones aplicadas al vehículo al circular éste en la curva vertical, es conveniente hacer que la aceleración vertical aparezca gradualmente. Esto se logra mediante una transición de la curvatura de perfil longitudinal, introduciendo una curva cuya razón de variación de pendiente sea constante.

El peralte consiste en elevar en las curvas, el borde exterior de las vías una cantidad, para que permita que una componente del vehículo se oponga a la fuerza centrífuga evitando de esta manera que el vehículo desvíe radialmente su trayectoria hacia fuera y se produzca un volcamiento. Para evitar estos accidentes es necesario la asignación y construcción del peralte en todo proyecto para la construcción de carreteras

Documento cedido por:

JORGE L. CASTILLO T.