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DISEÑO GEOMÉTRICO DEL CAMINO
Alineamiento Horizontal
Alineamiento Vertical
- 89 -

El diseño geométrico está regido por la velocidad directriz que se define como:
“la máxima velocidad que se podrá mantener con seguridad sobre una
sección determinada de la carretera, cuando las circunstancias sean
favorable para que prevalezcan las condiciones de diseño”. La velocidad
directriz se determina mediante la demanda de tráfico, el tipo de terreno y la
clase de vía.
VELOCIDAD
DIRECTRIZ Alineamiento vertical
Secciones transversales
Alineamiento horizontal
• Tipo de vía
• Orografía
• Demanda
DISEÑO GEOMÉTRICO DEL CAMINO
- 90 -

Estimación de la demanda
“El objetivo del estudio de la circulación es deducir las relaciones existentes
entre sus características (cantidad de vehículos que circulan por unidad de
tiempo y velocidad).
La acertada predicción del volumen de demanda, composición,
distribución y la evolución que esta variable puede experimentar a lo
largo de la vida útil de diseño es indispensable para seleccionar la
categoría de la vía.
La estimación de la demanda juega un papel importante en la estimación de
la velocidad de diseño de la carretera. Las condiciones de seguridad y
confort dependerán de la apropiada estimación de la demanda”.
- 91 -
Fuente: Cal y Mayor, 2000

Volumen de tránsito
“Es el número de vehículos que pasan por un
punto o sección transversal, de un carril o de
una calzada durante un período de tiempo
determinado”
Características
Espaciales
• Ocupan un lugar
Temporales
• Consumen tiempo
• Varían constantemente
Fuente: Área transporte-PUCP
- 92 -

Q = N/T
Q: volumen de tránsito
N: número de vehículos que pasan
T: período determinado (tiempo)
De acuerdo al valor que tome T, los volúmenes pueden ser:
• Tránsito anual (TA) T = 1 año
• Tránsito mensual (TM) T = 1 mes
• Tránsito semanal (TS) T = 1 semana
• Tránsito diario (TD) T = 1día
• Transito horario (TH) T = 1 hora
• Tasa de flujo o flujo (q), T < 1 hora
Volúmenes de tránsito
absolutos
Nota: no es necesario orden cronológico
- 93 -
Volumen de tránsito

Tránsito promedio diario
“Es el número total de vehículos que pasan durante un período dado
(en días completos) igual o menor a un año y mayor que un día”.
Dependiendo del período de recolección de datos puede ser:
• Tránsito promedio diario anual (TPDA) o IMDA
TPDA = TA/365
• Tránsito promedio diario mensual (TPDM)
TPDM = TM/30
• Tránsito promedio diario Semanal (TPDS)
TPDS = TS/7
- 94 -

TPDA
- 96 -
El valor del TPDA es un valor medio, que es usado en el análisis del tráfico
que circula. Pero es un valor medio que no representa muchas veces las
fluctuaciones del tráfico en el día, siendo superado muchas veces.
En caminos donde el tránsito es importante y presenta muchas variaciones,
no es el TPDA el que determina las características que deben otorgarse al
proyecto para prevenir problemas de congestión y ofrecer al usuario
condiciones de servicio aceptables. En estos casos se usa el Volumen
horario de diseño.

Velocidad
Los vehículos viajan a
diferente velocidad y
generalmente no mantienen
una velocidad constante.
Existen diferentes velocidades definidas, de acuerdo a la finalidad que se
persiga (operación del transporte público, modelos teóricos de flujo vehicular,
etc). Tenemos: veloc. Instantánea, de recorrido, de marcha, espacial etc.
60 km/h
75 km/h
80 km/h
- 98 -

Fuente: I.Cabrera
Velocidad de recorrido
Es el resultado de dividir la distancia recorrida entre el tiempo total de viaje.
Velocidad instantánea
Es la velocidad de un vehículo a su paso por un determinado punto de una
carretera o calle.
Fuente: Tyssatransito
- 99 -

Velocidad media de recorrido
Para un grupo de vehículos es la suma de sus distancias recorridas dividida
entre la suma de los tiempos totales de viaje.
Velocidad de marcha
Conocida como velocidad de crucero; es resultado de dividir la distancia
recorrida entre el tiempo durante el cual el vehículo estuvo en movimiento. Es
mayor a la velocidad de recorrido.
Velocidad media de marcha
Se define como la razón entre la distancia total recorrida entre el tiempo total de
marcha de los vehículos
Cuando no se disponga de un estudio de velocidad de marcha, se tomarán como
valores teóricos los comprendidos entre el 85% y 95% de la velocidad de diseño.
- 100 -

Diferencia entre Velocidad de Recorrido y Velocidad de Marcha:
La Velocidad de Recorrido toma todas aquellas demoras operacionales por
reducciones de velocidad y paradas en la vías, el tránsito y los dispositivos de
control, ajenos a la voluntad del conductor; y la Velocidad de Marcha descontará
del tiempo total de recorrido, todo aquel tiempo que el vehículo se hubiese
detenido, por cualquier causa.. Por lo tanto esta velocidad será de valor superior
a la de recorrido.
- 101 -

Velocidad de proyecto, diseño o velocidad directriz
Es la máxima velocidad a la cual pueden circular los vehículos con
seguridad sobre una vía cuando las condiciones atmosféricas y del
tránsito son favorables y las características geométricas del proyecto
gobiernan la circulación.
• categoría de la vía
• volúmenes de tránsito
• topografía
• disponibilidad de recursos
Depende de:
Los cambios repentinos en la velocidad de diseño a lo largo de una carretera
deberán ser evitados. Si se consideran cambios de velocidad éstos deberán
darse en tramos de longitud mínima de 2 km y entre tramos sucesivos no se
deben presentar diferencias en las velocidades de diseño superiores a los 20
km/h.
- 102 -

VELOCIDAD DIRECTRIZ O DE DISEÑO
- 103 -

El alineamiento horizontal está formado por la sucesión de tramos rectos
(tangentes) y tramos curvos. Los tramos curvos pueden ser curvas simples o
curvas compuestas, las cuales pueden ser unidas a los tramos tangentes
mediante curvas de transición (clotoides).
tangente
Curva circular
Curva circular
Fuente: José Céspedes
- 104 -
DISEÑO GEOMETRICO DEL CAMINO
ALINEAMIENTO HORIZONTAL

Fuente: AASHTO
Componentes
Tangente
Curva de transición
Curva circular
Fuente: Quintana y Altez
Fuente: AASHTO
- 105 -

TRAMOS EN TANGENTE
Las longitudes mínimas y máximas de los tramos en tangente dependerá de la
velocidad directriz y del tipo de alineación entre curvas y tangentes.
- 106 -

TRAMOS EN TANGENTE
Se busca eliminar problemas relacionados con el cansancio, deslumbramiento y
exceso de velocidad
Alineación recta entre alineaciones curvas con
radios de curvatura de sentido contrario
Lmin.s (m) = 1.39 Vd
Alineación recta entre alineaciones curvas
con radios de curvatura del mismo sentido
Lmin o (m) = 2.78 Vd
Longitud máxima
Lmáx (m) = 16.7 Vd
“Vd” en km/h
- 107 -

Fuente: Adaptado de Manual de diseño Geométrico para carreteras DG-2001
- 108 -

- 109 -
DISTANCIAS MINIMAS DE VISIBILIDAD
DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA
Es la distancia mínima requerida para que se detenga un vehículo que viaja a
velocidad de diseño, antes de que alcance un objetivo inmóvil que se encuentra
en su trayectoria.
dpr = distancia recorrida durante el tiempo de percepción-reacción
df = distancia recorrida durante el tiempo de frenado
Dp = distancia de parada = dpr + df
> 0.15 m
1.15 m

- 110 -
La distancia de visibilidad de parada es la suma de las distancias recorridas
durante los tiempos de percepción-reacción y frenado.
Distancia de percepción – reacción (dpr)
Depende de:
• La reacción natural del conductor (edad, habilidad)
• Visibilidad (clima).
• Características del objeto estacionario.
• Dependiendo de la situación y de las características del conductor, el tiempo
de percepción-reacción varía entre 0.5 y 4.0 segundos.

Distancia de percepción – reacción (dpr)
La AASHTO recomienda un tiempo promedio de 2.5 segundos, y se considera
que la velocidad del vehículo (V0) se mantiene constante durante este tiempo.
dpr = V0(tpr)
3.6
- 111 -
dpr

V0 tpr
dpr: distancia perecepción-reacción (m)
V0: velocidad de diseño (Km/h)
tpr: tiempo percepción-reacción (seg)

Distancia de frenado (df)
Depende de: fricción entre el pavimento y las llantas, peso del vehículo, número
de ejes y tipo de pavimento.
- 112 -

- 113 -
Donde: V0 = velocidad al momento de aplicar los frenos
t = tiempo en recorrer la distancia df
a = tasa de deceleración
• También en movimiento uniformemente decelerado y cuando el vehículo se
detiene se sabe:
Vf=V0-at V0 = at t = V0/a
• Sin tomar en cuenta las resistencias al rodamiento, al aire y del motor se tiene
que:
2
at
df  V0t 
2

Reemplazando t se obtiene:
F=FL => ma = fW = fmg
=> a = fg
f: coeficiente de fricción longitudinal
FL
F
W=mg
También se sabe que sobre el vehículo actúa una fuerza F=ma que debe ser
contrarrestada por otra igual a fin de detener el vehículo, denominada fuerza de
fricción longitudinal FL=fW
N
V2
- 114 -
0
2a
a
V0
f 0
0

a
 V 
2
  a 
2




 
d  V 

Reemplazando en la distancia de frenado, tenemos:
El coeficiente de fricción longitudinal f, depende de:
• Superficie de rodadura
• Rigidez de las llantas
• Deformación de las llantas
• Presión y temperatura de las llantas
2fg
V2
df  0
V : (km/h)
0
df: (m)
V2
- 115 -
0
254f
f
d 

Finalmente:
V
- 116 -
V t 2
0
0 pr
3.6

254f
Dp 
“f” no es constante. Los estudios realizados se hicieron sobre pavimento húmedo
y a diferentes velocidades iniciales.
Por ejemplo, en la siguiente tabla podemos ver como el coeficiente de fricción
longitudinal disminuye conforme aumenta la velocidad.
Dp: distancia parada (m)
V0: velocidad de diseño (Km/h)
tpr: tiempo percepción-reacción (seg)

DISTANCIAS DE PARADA EN PAVIMENTO HUMEDO Y A NIVEL
(AASHTO)
La tabla muestra los coeficientes de fricción longitudinal relacionados a cada velocidad de
diseño.
- 117 -

EFECTO DE LA PENDIENTE EN LA DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA
a)
+ p%
- p%
b)
- El vehículo se considera viaja con V0 < Vd
- Las distancias de parada son más cortas
- El vehículo se considera viaja con V0 ≥ Vd
- Las distancias de parada son más largas
p: porcentaje dividido entre 100
V2
- 118 -
0
3.6 254(f p)
Dp 
V0tpr


Figura 402.05 DG-2001
La distancia de parada “Dp” está expresada en metros.
- 122 -

DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE SOBREPASO
• Es la distancia mínima necesaria para que un vehículo pueda adelantar a otro
sin tener problemas con un tercer vehículo que viaja en sentido contrario.
• Se analiza considerando una calzada compuesta por dos carriles uno para
cada sentido de circulación.
• El análisis se realiza en 2 fases que incluyen las distancias d1, d2, d3 y d4.
d1 d2 d3 d4
1
1 1
3 3

2
- 123 -


d1 1/3 d2
d1
2/3 d2
d2 d3 d4
FASE 2
- 124 -
FASE 1


d1: Es la distancia recorrida durante el tiempo de percepción reacción y la
aceleración inicial para alcanzar el punto de cambio de carril.
1
1 
2
d1
Se ha estimado que el tiempo necesario para conseguir esta distancia varía de
3.7 a 4.3s y que la aceleración varía de 2.27 a 2.37 m/s2
- 125 -

Donde:
t: tiempo de la maniobra inicial (s)
a: aceleración promedio (km/h/s)
v: Velocidad promedio del vehículo (km/h)
m: diferencia de velocidad entre el vehículo que sobrepasa y el adelantado
La expresión que permite calcular la distancia d1 es:
2
- 126 -
d1 0.278t(v m
at
)


d1 1/3 d2
d1
2/3 d2
d2 d3 d4
d2: distancia recorrida por el vehículo que sobrepasa mientras ocupa el carril
izquierdo.
FASE 1

FASE 2
- 127 -

Se ha encontrado que el tiempo promedio que un vehículo ocupa el carril
izquierdo varía de 9.3 a 10.4 s.
El vehículo que adelanta tiene en promedio una velocidad de 15 km/ h mayor a
la del vehículo sobrepasado
La expresión que permite calcular la distancia d2 es:
d2  0.278vt
Donde:
t: tiempo que el vehículo ocupa carril izquierdo (s)
v: velocidad promedio del vehículo (km/h)
- 128 -

Profesor: José L. Reyes
INGENIERÍA DE CARRETERAS
d3 d4
d3: distancia entre el vehículo que sobrepasa al final de su maniobra y el vehículo
que viaja en sentido contrario.
Se ha encontrado (AASHTO) que la distancia d3 varía de 30 a 90 m según la
velocidad
FASE 2

2/3 d2
30m d3  90m
- 129 -

d3 d4
d4: Distancia recorrida por el vehículo que viaja en sentido contrario
Se asume que el vehículo que adelanta y el que viaja en sentido contrario
tienen la misma velocidad.
FASE 2

2/3 d2
3
- 130 -
d4 
2
d2

- Se necesitaría mayor distancia para sobrepasar
- La aceleración sería menor.
- Se necesitarían mayores tiempos.
- El vehículo en el carril contrario podría tener mayor
velocidad.
- Los vehículos sobrepasados usualmente son
camiones.
- La distancia necesaria para adelantar sería más corta.
- La velocidad y aceleración podrían ser mayores.
- El tiempo para sobrepasar seria menor.
- El vehiculo sobrepasado también podría acelerar.
+ p%
EFECTO DE LA PENDIENTE EN LA DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE SOBREPASO
- p%
- 131 -
a)
b)

- 132 -
Estas distancias de paso ya incluye la suma de las distancias d1, d2, d3, y d4 mencionadas anteriormente.

Consideraciones:
• Cuando no existen impedimentos impuestos por el terreno y que se reflejan por
lo tanto en el costo de construcción, la visibilidad de paso debe asegurarse para
el mayor desarrollo posible del proyecto.
• Los sectores con visibilidad adecuada para adelantar deberán distribuirse lo más
homogéneamente posible a lo largo del trazado
• Se deberá evitar que se tengan sectores sin visibilidad de adelantamiento en
longitudes superiores a las de la Tabla 205.01, según la categoría de la
carretera.
- 133 -

TABLA 205.01
LONGITUD MAXIMA SIN VISIBILIDAD DE ADELANTAMIENTO EN SECTORES CONFLICTIVOS
- 134 -
Fuente: adaptado de Manual de diseño Geométrico para carreteras DG-2001

En un tramo de carretera de longitud superior a 5 Kms, emplazado en una
topografía dada, se procurará que los sectores con visibilidad adecuada para
adelantar, respecto del largo total del tramo, se mantengan dentro de los
porcentajes que se indican en la Tabla 205.02.
Fuente: adaptado de Manual de diseño Geométrico para carreteras DG-2001
- 135 -

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