Este documento presenta los fundamentos del diseño de alineamientos de autopistas. Explica los diferentes tipos de alineamientos, incluidas las rectas, curvas circulares y espirales, y describe sus propiedades geométricas. También discute cómo el contexto, ya sea urbano, rural o informal, debe influir en el tipo de alineamiento utilizado. Finalmente, proporciona ejemplos numéricos para calcular las longitudes y grados de curvatura de curvas circulares y sistemas de curva-espiral.

1. Fundamentos del alineamiento de autopistasFundamentos del alineamiento de autopistas
Norman W. Garrick
Lecture 11.1
Street and Highway Design
Norman W. Garrick
Lecture 11.1
Street and Highway Design

2. Ejemplos de alineamientos

3. Blue Ridge Parkway

8. Trinity College
Paseo inferior

12. Storrs Heights
Diseño vernáculo

16. Una entrada en Willington, CT
Probable alineamiento de ingeniería

18. Dónde utilizar diferentes tipos de alineación
Contexto urbano
Generalmente no se aplica la alineación curvilínea
En la alineación horizontal tangente contexto urbano son generalmente un
mejor ajuste
Rural (mayor velocidad) contexto
Curvilínea alineación son un buen ajuste. Herramientas de diseño
geométrico son generalmente aplicables.
Contexto informal
Diseño vernáculo se puede utilizar con buenos resultados.
Diseño geométrico también puede estar de acuerdo pero con mucho
cuidado para asegurarse de que la alineación ajustan estrechamente el
terreno y que es recomendable viajar de baja velocidad.

19. Diseño geométrico de carreteras
Los aspectos de ingeniería de diseño de alineación generalmente se conoce como diseño geométrico
Alineación de carretera es en realidad un problema tridimensional
Diseño & construcción es difícil en 3D para diseño de carretera se trata normalmente como tres
problemas 2-D: Alineación Horizontal, alineación vertical, transversal
Esto a menudo crean una situación disfuncional cuando el diseñador se olvida que las tres
dimensiones deben trabajar juntos como una alineación - el Blue Ridge Parkway y la Trinidad
inferior largo camino muestra cómo las tres dimensiones pueden ser coordinadas con buen efecto
global
Storrs Heights y la entrada de Willington ilustran una alineación más naturalista

20. Austin, TX
Discontinuous Alignment

21. Near Cincinnati, OH

24. Dónde utilizar diferentes tipos de alineación
Contexto urbano
Generalmente no se aplica la alineación curvilínea
En la alineación horizontal tangente contexto urbano son generalmente un mejor ajuste
Rural (mayor velocidad) contexto
Curvilínea alineación son un buen ajuste. Herramientas de diseño geométrico son
generalmente aplicables.
Contexto informal
Diseño vernáculo se puede utilizar con buenos resultados.
Diseño geométrico también puede estar de acuerdo pero con mucho cuidado para asegurarse
de que la alineación ajustan estrechamente el terreno y que es recomendable viajar de baja
velocidad.

25. Componentes del alineamiento
Alineamiento horizontal
Alineamiento vertical
Sección transversal

26. Alineación horizontal
Hoy nos centramos en
Componentes del alineamiento horizontal
Propiedades de una curva circular simple
Propiedades de una curva espiral

27. Alineamiento horizontal
Rectas Curvas

29. Rectas & Curvas
Recta
Curva
Recta a Curva
Circular
Recta a Curva
Espiral a Curva
Circular

30. Diseño de Curva Horizontal Simple
R = Radius of Circular Curve
BC = Beginning of Curve
(or PC = Point of Curvature)
EC = End of Curve
(or PT = Point of Tangency)
PI = Point of Intersection
T = Tangent Length
(T = PI – BC = EC - PI)
L = Length of Curvature
(L = EC – BC)
M = Middle Ordinate
E = External Distance
C = Chord Length
Δ = Deflection Angle

31. Properties of Circular Curves
Grado de Curvatura
• Tradicionalmente, la “agudeza” de la curvatura se define por el radio (R) o
el grado de curvatura (D)
• En diseño vial se usa la definición de ARC
• Grado de curvatura = ángulo subtendido por un arco de 100 pies de
longitud, o de 100 m de longitud en el sistema métrico, con valores
numéricos diferentes relacionados.
Definición según el diseño vial

32. Grado de Curvatura
Ecuación para D
Degree of curvature = angle subtended by an arc of length 100 feet
By simple ratio: D/360 = 100/2πR
Therefore
R = 5730 / D
(Degree of curvature is not used with metric units
because D is defined in terms of feet.)
Sí se puede; FJS.

33. Length of Curve
By simple ratio: D/ Δ = ?
D/ Δ = 100/L
L = 100 Δ / D
Therefore
L = 100 Δ / D
Or (from R = 5730 / D, substitute for D = 5730/R)
L = Δ R / 57.30
(note: D is not Δ – the two are often confused )

34. Properties of Circular Curves
Other Useful Formulas…
Tangent: T = R tan(Δ/2)
Chord: C = 2R sin(Δ/2)
Mid Ordinate: M = R – R cos(Δ/2)
External Distance: E = R sec(Δ/2) - R

35. Spiral Curve
A transition curve is sometimes used in horizontal alignment design
It is used to provide a gradual transition between tangent sections and circular curve sections.
Different types of transition curve may be used but the most common is the Euler Spiral
Properties of Euler Spiral
(reference: Surveying: Principles and Applications, Kavanagh and Bird, Prentice Hall]

36. Sin Espiral
Con Espiral

37. Degree of Curvature of a spiral at any point is proportional to its length at that point
The spiral curve is defined by ‘k’ the rate of increase in degree of curvature per station (100 ft)
In other words,
k = 100 D/ Ls
Características de la Espiral de Euler =
Clotoide = Transición de Barnett

38. As with circular curve the central angle is also important for spiral
Recall for circular curve
Δc = Lc D / 100
But for spiral
Δs = Ls D / 200
Central (or Deflection) Angle of Euler Spiral
The total deflection angle for
a spiral/circular curve system is
Δ = Δc + 2 Δs

39. Length of Euler Spiral
Note: The total length of curve (circular plus spirals) is
longer than the original circular curve by one spiral leg

40. Example Calculation – Spiral and Circular Curve
The central angle for a curve is 24
degrees - the radius of the circular curve
selected for the location is 1000 ft.
Determine the length of the curve (with no spiral)
L = 100 Δ / D or
L = Δ R / 57.30 = 24*1000/57.30 = 418.8 ft
R = 5730 / D >> D = 5.73 degree

41. Example Calculation – Spiral and Circular Curve
The central angle for a curve is 24 degrees - the radius of
the circular curve selected for the location is 1000 ft
If a spiral with central angle of 4 degrees is to be used instead of
the simple circular curve, determine the
i) length of each spiral leg,
ii) k for the spiral,
iii) total length of curve
Δs = 4 degrees
Δs = Ls D / 200 >> 4 = Ls * 5.73/200 >> Ls = 139.6 ft
k = 100 D/ Ls = 100 * 5.73/ 139.76 = 4.1 degree/100 feet
Total Length of curve = length with no spiral + Ls = 418.8+139.76 = 558.4 feet