Generalidades diseó horizontal.

GENERALIDADES
1. DEFINICIÓN:Una carretera es un sistema de transporte que permite la circulación de
vehículos en condiciones de continuidad en el espacio y el tiempo y que requiere de cierto
nivel de seguridad, rapidez y comodidad. Puede ser de una o varias calzadas, cada calzada
puede estar conformada por uno o varios carriles y tener uno o ambos sentidos de
circulación, de acuerdo a los volúmenes en la demanda del tránsito, la composición
vehicular, su clasificación funcional y distribución direccional.

2. ALCANCES DE LOS ESTUDIOS
Un proyecto de carreteras involucra un grupo interdisciplinario de profesionales, así
mismo un gran número de estudios que condicionan o están condicionados por el trazado
y el diseño geométrico. No existe un orden lógico en la ejecución de los diferentes
estudios, pero algunos de ellos son indispensables para la ejecución de otros. Se debe
tener en cuenta, además, que hay estudios básicos o indispensables que se deben llevar a
cabo para demostrar la necesidad o viabilidad del proyecto y por ende deben de ser
ejecutados completamente antes de iniciar los demás. Los estudios son:

2.1 Estudio de Tránsito, Capacidad y Niveles de Servicio. Debe ser una de los primeros
estudios, principalmente cuando se trata de vías que serán construidas o mejoradas por el
sistema de concesión. El estudio de tránsito se encarga de estimar los volúmenes de
tránsito esperados en el momento de dar en servicio la vía y su comportamiento a lo largo
de la vida útil de esta. Tiene dos finalidades: la rentabilidad de la vía y el diseño de
pavimentos. De acuerdo a los volúmenes esperados se puede determinar el tiempo de la
concesión, el costo del peaje y la tasa de retorno de la inversión.
El nivel de servicio se refiere a la calidad de servicio que ofrece la vía a los usuarios. Este
nivel de servicio está dado principalmente por dos elementos: la velocidad media de
recorrido y la relación volumen / capacidad. A mayorvelocidad mayor nivel de servicio y a
mayor valor de la relación volumen / capacidad menor nivel de servicio.

2.2 Estudio de Señalización. Se refiere a la especificación y ubicación de las diferentes
señales verticales, preventivas, informativas y reglamentarias; así como el diseño de las
líneas de demarcación del pavimento.

2.3 Estudio de Geología para Ingeniería y Geotecnia. Sobre la ruta seleccionada o
posibles rutas a tener en cuenta para el trazado de una carretera se debe realizar en
estudio geológico con el fin de obtener la ubicación de posibles fallas o problemas de
estabilidad que se puedan presentar durante o después de la construcción de esta.
Este estudio geológico comprende, además de la geología detallada a lo largo y ancho del
corredor de la vía en estudio, información sobre la estabilidad de las laderas naturales,
comportamiento de los cauces en cuanto a socavación y sedimentación, estudio de los

sitios para fuentes de materiales y ubicación de los sitios para la disposición del material
de corte.

2.4 Estudio de Suelos para el Diseño de Fundaciones. Todas las estructuras a construir,
puentes, muros, alcantarillas de cajón, etc., deben de tener su correspondiente estudio de
suelos con el fin de diseñar la estructura más adecuada de acuerdo a la capacidad de
soporte del suelo donde se va a fundar.

2.5 Estudio de Estabilidad y Estabilización de Taludes. A partir de la altura y el tipo de
suelo se define la inclinación de los taludes, de excavación y relleno. Para esto se deben
realizar una serie de ensayos y estudios con el fin de determinar cuál es la máxima
inclinación de modo que no haya problemas de estabilidad. A lo largo de una vía se
pueden presentar diferentes tipos de suelos por lo que las inclinaciones pueden variar a lo
largo de esta.

2.6 Estudio Geotécnico para el Diseño de Pavimentos. Dependiendo del tránsito
esperado y su correspondiente composición, y de las condiciones del suelo de la
subrasante se define, a partir de una serie de cálculos y tanteos, cual debe ser el espesor y
características de las diferentes capas que conforman la estructura del pavimento. Se
debe tener en cuenta que a lo largo de una carretera estos espesores y características
pueden cambiar.

2.7 Estudio de Hidrología, Hidráulica y Socavación. A lo largo del trazado de una carretera
se requiere ubicar, diseñar y construir las obras de drenaje para que las diferentes
corrientes de agua atraviesen la banca de tal forma que se garantice la estabilidad de esta
y se tenga el mínimo efecto sobre el medio ambiente.

2.8 Estudio Estructural para el Diseño de Puentes. Comprende el cálculo de
lasdimensiones, cantidad de refuerzo y sistema constructivo de las diferentes estructuras
que conforman un proyecto de carreteras. Estas estructuras son principalmente puentes y
muros.

2.9 Diseño geométrico. Se encarga de determinar las características geométricas de una
vía a partir de factores como el tránsito, topografía velocidades, de modo que se pueda
circular de una manera cómoda y segura.

El diseño geométrico de una carretera está compuesto por tres elementos
bidimensionales que se ejecutan de manera individual, pero dependiendo unos de otros, y
que al unirlos finalmente se obtiene un elemento tridimensional que corresponde a la vía
propiamente. Estos tres elementos, que se muestran en la Figura 1, son:

- Alineamiento horizontal: compuesto por ángulos y distancias formando unplano
horizontal con coordenadas norte y este.

- Alineamiento vertical: compuesto por distancias horizontales y pendientes dando
lugar a un plano vertical con abscisas y cotas.
- Diseño transversal: consta de distancias horizontales y verticales que a su vez
generan un plano transversal con distancias y cotas.

DISEÑO GEOMÉTRICO DE CARRETERAS
1. ASPECTOS FUNDAMENTALES

En el trazado y diseño de una carretera existe algunos aspectos que son de gran
importancia y se deben de tener en cuenta en el momento de iniciar el proyecto a fin de
obtener el más apropiado desde el punto de vista técnico, económico, social y ambiental.

CRITERIOS DE DISEÑO

El diseño geométrico es una de las partes más importantes de un proyecto de carreteras y
a partir de diferentes elementos y factores, internos y externos, se configura su forma
definitiva de modo que satisfaga de la mejor manera aspectos como la seguridad, la
comodidad, la funcionalidad, el entorno, la economía, la estética y la elasticidad.

Seguridad. La seguridad de una carretera debe ser la premisa más importante en
el diseño geométrico. Se debe obtener un diseño simple y uniforme, exento de
sorpresas, fácil de entender para el usuario y que no genere dudas en este. Cuanto
más uniforme sea la curvatura de una vía será mucho más segura. Se debe dotar a
la vía de la suficiente visibilidad, principalmente la de parada y de una buena y
apropiada señalización, la cual debe ser ubicada antes de darse al servicio la vía.

Comodidad. De igual manera que la seguridad, la comodidad se incrementa al
obtener diseños simples y uniformes ya que esto disminuye los cambios de
velocidad, aceleraciones y desaceleraciones. Cuando no se pueda lograr una buena
uniformidad, se debe dotar la vía de una curvatura con transiciones adecuadas de
modo que permita a los conductores adaptarse de la mejor manera a las
velocidades de operación que esta brinda a lo largo de su recorrido.

Funcionalidad. Se debe garantizar que los vehículos que transitan una vía circulen
a velocidades adecuadas permitiendo una buena movilidad. La funcionalidad la
determina el tipo de vía, sus características físicas, como la capacidad, y las
propiedades del tránsito como son el volumen y su composición vehicular. Por
ejemplo, si se tiene una vía con altas pendientes y se espera que el volumen de
vehículos pesados sea alto, se deberá pensar en dotar a la vía de una buena
capacidad, construyendo carriles adicionales que permitan el tránsito de estos
vehículos sin entorpecer la movilidad de los vehículos livianos.

Entorno. Se debe procurar minimizar al máximo el impacto ambiental que genera
la construcción de una carretera, teniendo en cuenta el uso y valores de la tierra

en la zona de influencia y buscando la mayor adaptación física posible de esta al
entorno o topografía existente.

Economía. Hay que tener en cuenta tanto el costo de construcción como el costo
del mantenimiento. Se debe buscar el menor costo posible pero sin entrar en
detrimento de los demás objetivos o criterios, es decir buscar un equilibrio entre
los aspectos económicos, técnicos y ambientales del proyecto.

Estética. Se debe buscar una armonía de la obra con respecto a dos puntos de
vista, el exterior o estático y el interior o dinámico. El estático se refiere a la
adaptación de la obra con el paisaje, mientras que el dinámico se refiere a lo
agradable que sea la vía para el conductor. El diseño debe de ser de tal forma que
no produzca fatiga o distracción al conductor con el fin de evitar posibles
accidentes.

Elasticidad. Procurar la elasticidad suficiente de la solución definitiva para proveer
posibles ampliaciones en el futuro y facilitar la comunicación e integración con
otras vías. Además se debe pensar en la posibilidad de interactuar con otros
medios de transporte (fluvial, aéreo, férreo) de modo que haya una transferencia,
tanto de carga como de pasajeros, de una forma rápida, segura y económica

FACTORES DE DISEÑO

Los factores que intervienen o influyen en el diseño definitivo de una vía son muy variados
y podrían catalogarse como externos e internos.

Externos. Los factores externos corresponden a las condiciones preexistentes y de los
cuales se deben obtener toda la información posible a fin de analizarlos y determinar
algunas características importantes de la nueva vía.
Estos factores pueden ser:
Las características físicas (Topografía, geología, climatología, hidrología).
El volumen y características del tránsito actual y futuro.
Los recursos económicos de que se pueda disponer para su estudio,
construcción y mantenimiento.
Los aspectos ambientales
Los desarrollos urbanísticos existentes y previstos en la zona de influencia.
Los parámetros socioeconómicos del área de influencia (uso de la tierra,
empleo, producción)
La calidad de las estructuras existentes.
Los peatones
Tráfico de ciclistas
La seguridad vial

Internos. Por su parte los factores internos son aquellos que son propios a la vía pero
que en parte dependen de los externos. Estos factores son:
Las velocidades a tener en cuenta
Las características de los vehículos
Los efectos operacionales de la geometría
Las características del tráfico
Las capacidades de las vías

2. SISTEMAS Y CLASIFICACIÓN DE CARRETERAS EN EL PERÚ

Presenta las Clasificaciones de la Red Vial, de acuerdo a diferentes factores, funcionales,
geométricos, de demanda y geográficos, que permiten definir claramente la Categoría y
Jerarquización de una Vía en el Perú, a fin de permitir el uso de características
geométricas acordes con la Importancia de la carretera en Estudio.

2.1 CLASIFICACIÓN DE LAS CARRETERAS SEGÚN SU FUNCIÓN

2.2 CLASIFICACIÓN DE ACUERDO A LA DEMANDA

2.2.1 AUTOPISTAS

Carretera de IMDA mayor de 4000 veh/día, de calzadas separadas, cada una con
dos o más carriles, con control total de los accesos (ingresos y salidas) que
proporciona flujo vehicular completamente continuo. Se le denominará con la
sigla A.P.

2.2.2 CARRETERAS DUALES O MULTICARRIL

De IMDA mayor de 4000 veh/día, de calzadas separadas, cada una con dos o más
carriles; con control parcial de accesos. Se le denominará con la sigla MC
(Multicarril).

2.2.3 CARRETERAS DE 1RA. CLASE

Son aquellas con un IMDA entre 4000-2001 veh/día de una calzada de dos
carriles (DC).

2.2.4 CARRETERAS DE 2DA. CLASE

Son aquellas de una calzada de dos carriles (DC) que soportan entre 2000-400
veh/día.

2.2.5 CARRETERAS DE 3RA. CLASE

Son aquellas de una calzada que soportan menos de 400 veh/día. El diseño de
caminos del sistema vecinal < 200 veh/día se rigen por las Normas emitidas por el
MTC para dicho fin y que no forman parte del presente Manual.

2.2.6 TROCHAS CARROZABLES

Es la categoría más baja de camino transitable para vehículos automotores.
Construido con un mínimo de movimiento de tierras, que permite el paso de un
solo vehículo.

2.3 CLASIFICACIÓN SEGÚN CONDICIONES OROGRÁFICAS

2.3.1 CARRETERAS TIPO 1

Permite a los vehículos pesados mantener aproximadamente la misma velocidad
que la de los vehículos ligeros. La inclinación transversal del terreno, normal al eje
de la vía, es menor o igual a 10%.


Es la combinación de alineamiento horizontal y vertical que obliga a los vehículos
pesados a reducir sus velocidades significativamente por debajo de las de los
vehículos de pasajeros, sin ocasionar el que aquellos operen a velocidades
sostenidas en rampa por un intervalo de tiempo largo. La inclinación transversal
del terreno, normal al eje de la vía, varía entre 10 y 50%.


pesados a reducir a velocidad sostenida en rampa durante distancias
considerables o a intervalos frecuentes. La inclinación transversal del terreno,
normal al eje de la vía, varía entre 50 y 100%.


pesados a operar a menores velocidades sostenidas en rampa que aquellas a las
que operan en terreno montañoso, para distancias significativas o a intervalos muy
frecuentes. La inclinación transversal del terreno, normal al eje de la vía, es mayor
de 100%.

3. VELOCIDAD DEL DISEÑO

La velocidad directriz o de diseño es la escogida para el diseño, entendiéndose queserá la
máxima que se podrá mantener con seguridad sobre una sección determinadade la
carretera, cuando las circunstancias sean favorables para que prevalezcan lascondiciones
de diseño.

RELACIÓN ENTRE LA VELOCIDAD DIRECTRIZ Y LASCARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS.

La velocidad directriz condiciona todas las características ligadas a la seguridad de
tránsito. Por lo tanto ellas, como el alineamiento horizontal y vertical, distancia de
visibilidad y peralte, variarán apreciablemente con la velocidad directriz. En forma
indirecta están influenciados los aspectos relativos al ancho de la calzada, bermas, etc.
En las presentes normas las características geométricas, (radio mínimo de las curvas
horizontales y verticales, distancias de visibilidad de parada y de sobrepaso, etc.) están
relacionadas a cada velocidad directriz.

VELOCIDAD DE MARCHA.

Denominada también velocidad de crucero, es el resultado de dividir la distancia
recorrida entre el tiempo durante el cual el vehículo estuvo en movimiento, bajo las
condiciones prevalecientes del tránsito, la vía y los dispositivos de control. Es una
medida de la calidad del servicio que una vía proporciona a los conductores, y varía
durante el día principalmente por la variación de los volúmenes de tránsito.
Para obtener la velocidad de marcha en un viaje normal, se debe descontar del tiempo
total de recorrido, todo aquel tiempo en que el vehículo se hubiese detenido por
cualquier causa.

VELOCIDAD DE OPERACIÓN

En el diseño geométrico de carreteras, se entiende como velocidad de operación de un
determinado elemento geométrico, la velocidad segura y cómoda a la que un vehículo
aislado circularía por él, sin condicionar la elección de la velocidad por parte del
conductor ningún factor relacionado con la intensidad de tránsito, ni la meteorología,
es decir, asumiendo un determinado nivel de velocidad en función de las características
físicas de la vía y su entorno, apreciables por el conductor.
También se interpreta la velocidad de operación como la velocidad a la que se observa
que los conductores operan sus vehículos.

RELACIÓN ENTRE LAS VELOCIDADES DE OPERACIÓN Y DE MARCHA

Según se encuentre en la fase del estudio de una carretera existente o en el diseño de
una nueva carretera, se podrán determinar las velocidades de operación en el primer
caso, o simplemente estimarlas en el segundo, siempre considerando los
distintoselementos geométricos a lo largo del trazado.
Para la determinación de las velocidades de operación deberán tomarse datos de
velocidades puntuales en la mitad de las curvas horizontales y de las rectas que tengan
suficiente longitud. Así, se pueden obtener las sucesivas velocidades de operación o
velocidades realmente prácticas como resultado o efecto operacional de la geometría
de la vía.
Con respecto a la velocidad de marcha y cuando no se disponga de un estudio real de
ella en campo bajo las condiciones prevalecientes a analizar, se tomarán como valores
teóricos los comprendidos entre el 85% y el 95% de la velocidad de diseño, tal como se
muestran en la Tabla 204.01.

ELECCIÓN DE LA VELOCIDAD DIRECTRIZ

La selección de la velocidad directriz depende de la importancia o categoría de la futura
carretera, de los volúmenes de tránsito que va a mover, de la configuración topográfica
del terreno, de los usos de la tierra, del servicio que se requiere ofrecer, de las
consideraciones ambientales, de la homogeneidad a lo largo de la carretera, de las
facilidades de acceso (control de accesos), de la disponibilidad de recursos económicos
y de las facilidades de financiamiento.

VARIACIONES DE LA VELOCIDAD DIRECTRIZ.

Los cambios repentinos en la velocidad de diseño a lo largo de una carretera deberán
ser evitados. Se debe considerar como longitud mínima de un tramo la distancia
correspondiente a dos (2) Kilómetros, y entre tramos sucesivos no se deben presentar
diferencias en las velocidades de diseño superiores a los 20 Km/h.

4. CARACTERISTICAS DE LOS VEHÍCULOS

En el diseño de una carretera es necesario tener en cuenta las características físicas de
los vehículos que han de utilizarla durante su vida útil. Se requiere entonces de
estudios previos que permitan determinar qué tipos de vehículos, y en qué proporción,
circularán por esta.

DIMENSIONES VEHÍCULOS LIGEROS

La longitud y el ancho de los vehículos ligeros no controlan el diseño, salvo que se trate
de una vía en que no circulan camiones, situación poco probable en el diseño de
carreteras rurales. A modo de referencia se citan las dimensiones representativas de
vehículos de origen norteamericano, en general mayores que las del resto de los
fabricantes de automóviles:

Ancho: 2,10 m.
Largo: 5,80 m.

Para el cálculo de distancias de visibilidad de parada y de adelantamiento, se requiere
definir diversas alturas, asociadas a los vehículos ligeros, que cubran las situaciones
más favorables en cuanto a visibilidad.

h : Altura faros delanteros: 0,60 m.
h1: Altura ojos del conductor: 1,07 m.
h2: Altura obstáculo fijo en la carretera: 0,15 m.
h3: Corresponde a altura de ojos de un conductor de camión o bus, necesaria para
verificación de visibilidad en curvas verticales cóncavas bajo estructuras (2,50 m).
h4: Altura luces traseras de un automóvil o menor altura perceptible de carrocería:
0,45m.
h5: Altura del techo de un automóvil: 1,30 m.

DIMENSIONES VEHÍCULOS PESADOS

Las dimensiones Máximas de los Vehículos a emplear en el diseño geométrico serán las
establecidas en el Reglamento de Pesos y Dimensión vehicular para la circulaciónen la

Red Vial Nacional, aprobada mediante Decreto Supremo N° 013-98-MTC y Resolución
Ministerial N° 375-98-MTC/15.02.

En la Tabla 202.01 se resumen los datos básicos de los vehículos de diseño.

GIRO MÍNIMO VEHÍCULOS TIPO

El espacio mínimo absoluto para ejecutar un giro de 180º en el sentido del movimiento
de las agujas del reloj, queda definido por la trayectoria que sigue la rueda delantera
izquierda del vehículo (trayectoria exterior) y por la rueda trasera derecha (trayectoria
interior). Además de la trayectoria exterior, debe considerarse el espacio libre
requerido por la sección en volado que existe entre el primer eje y el parachoques, o
elemento más sobresaliente.
La trayectoria exterior queda determinada por el radio de giro mínimo propio del
vehículo y es una característica de fabricación. La trayectoria interior depende de la
trayectoria exterior, del ancho del vehículo, de la distancia entre el primer y último eje
y de la circunstancia que estos ejes pertenecen a un camión del tipo unidad rígida o
semirremolque articulado.
En las Figuras 202.01, 202.02, 202.03, 202.04, 202.05 y 202.06 se ilustran las
trayectorias mínimas obtenidas para los vehículos de diseño con las dimensiones
máximas establecidas en el Reglamento de Peso y Dimensión Vehicular.

5. CARACTERÍSTICAS DEL TRÁFICO

La acertada predicción de los volúmenes de demanda, su composición y la evolución que
estas variables pueden experimentar a lo largo de la vida de diseño, es indispensable para
seleccionar la categoría que se debe dar a una determinada vía.
Los principales indicadores que deberán tenerse en consideración son los que se
describen a continuación.

INDICE MEDIO DIARIO ANUAL (IMDA)
Representa el promedio aritmético de los volúmenes diarios para todos los días del
año, previsible o existente en una sección dada de la vía. Su conocimiento da una idea
cuantitativa de la importancia de la vía en la sección considerada y permite realizar los
cálculos de factibilidad económica.

CLASIFICACIÓN POR TIPO DE VEHÍCULO

Expresa en porcentaje la participación que le corresponde en el IMD a las diferentes
categorías de vehículos, debiendo diferenciarse por lo menos las siguientes:

Vehículos Ligeros: Automóviles, Camionetas hasta 1,500 Kgs.
Transporte Colectivo: Buses Rurales e Interurbanos.
Camiones: Unidad Simple para Transporte de Carga.
Semirremolques y Remolques: Unidad Compuesta para Transporte de
Carga.

Según sea la función del camino la composición del tránsito variará en forma
importante de una a otra vía. En países en vías de desarrollo la composición porcentual
de los distintos tipos de vehículos suele ser variable en el tiempo.

DEMANDA HORARIA

En caminos de alto tránsito es el volumen horario de diseño (VHD), y no el IMDA, lo que
determina las características que deben otorgarse al proyecto para evitar problemas de
congestión y determinar condiciones de servicio aceptables. El VHD deberá obtenerse a
partir de una ordenación decreciente de los mayores volúmenes horarios registrados a
lo largo de todo un año. Al graficar estos valores se podrá establecer el volumen
horario de demanda máxima normal, que para la mayoría de los caminos de tránsito
mixto (aquellos que no presentan un componente especializado preponderante, por
ejemplo: turismo) coincide con el volumen asociado a la trigésima hora de mayor

demanda. Los volúmenes asociados a las horas que ocupan las primeras posiciones en
la ordenación decreciente se consideran máximos extraordinarios en los que se acepta
cierto grado de congestión al final de la vida útil del proyecto. El volumen asociado a la
trigésima hora será mayor aunque muy similar, que los volúmenes previsibles en una
gran cantidad de horas al año que figuran a continuación de la trigésima hora, de allí su
definición como máximo normal.
De lo anteriormente expuesto se infiere que el VHD considera las demandas críticas
tomando en cuenta las variaciones estacionales y diarias que normalmente presenta
una carretera. Por otra parte el VHD debe ser proyectado al término del período de
diseño a fin de considerar su evolución en el tiempo.
A falta de información estadística que permita elaborar el análisis detallado del
comportamiento horario actual de una ruta existente o para estimar el VHD, de una
nueva ruta, se podrá utilizar la relación empírica extensamente comprobada en
caminos de tránsito mixto, que relaciona el IMDA con el VHD:

VHDaño i = 0.12 ~ 0.18 IMDAaño i

Coeficientes del orden de 0.12 corresponden por lo general a carreteras de tránsito
mixto con variaciones estacionales moderadas.
Coeficientes del orden 0,18 se asocian a carreteras con variaciones estacionales
marcadas, causadas normalmente por componentes de tipo turístico.
Es importante hacer notar que mientras no se prevea un cambio importante en las
proporciones en que participan los diferentes componentes de tránsito (Industrial,
agrícola, minero, turístico, etc), la relación entre el VHD y el IMDA se mantendrá
razonablemente constante.

CRECIMIENTO DEL TRÁNSITO

Deben establecerse los volúmenes de tránsito presentes en el año de puesta en
servicio del proyecto y aquellos correspondientes al año horizonte de diseño. Ello,
además de fijar algunas características del proyecto, permite eventualmente elaborar
un programa de construcción por etapas. En el caso de carreteras de 3er. orden que
rara vez enfrentan problemas de congestión a lo largo de su vida de diseño, tasas de
crecimiento de tipo histórico observadas en la región pueden ser suficientes para
abordar el problema. En el caso de carreteras de 1er. y 2do. Orden, se requerirá un
estudio especial para proyectar la evolución del tránsito en todos sus aspectos.

NOCIONES SOBRE TRAZADO DE
CARRETERAS
En el trazado de una carretera se presentan diferentes etapas, siendo algunas de estas
imprescindibles, mientras que otras dependen de factores tales como la topografía,
alcances e importancia del proyecto, disponibilidad de recursos, información disponible e
inclusive la premura de los diseños.

1. RECONOCIMIENTO Y SELECCIÓN DE RUTAS.

Inicialmente se debe recopilar toda la información disponible necesaria para poder llevar a
cabo el estudio de las posibles rutas. Esta información puede constar de:

• Fotografías aéreas
• Restituciones aerofotogrametrías a escala reducida
• Mapas y planos topográficos existentes de la región
• Estudios de tránsito de vías aledañas
• Datos meteorológicos

Esta información, dependiendo su naturaleza, puede ser obtenida en diferentes
instituciones como el INV, el IDEAM, el IGAC, y las diferentes oficinas de planeación
departamental o municipal. Luego basado en esta información se procede a hacer un
reconocimiento general sobre el área con el fin de tener una idea sobre aspectos tan
importantes como la topografía predominante, la geología general, hidrografía y usos del
suelo. Este reconocimiento puede llevarse a cabo por medio de sobrevuelos, recorridos a
pie o en el medio de transporte disponible, dependiendo de la magnitud e importancia del
proyecto y del tipo de topografía.
Se entiende por ruta la faja de terreno, de ancho variable, que se extiende entre los
puntos extremos o terminales, pasando por los puntos de control primario, y dentro de la
cual podrá estar ubicada la vía a trazar. Los puntos de control primario normalmente son
poblaciones intermedias que se verán favorecidas con la construcción de la nueva vía.
Como se puede presentar un gran número de rutas posibles, el estudio de las mismas
tiene por objeto seleccionar aquella que reúna las condiciones óptimas o más favorables
para el desarrollo tanto del trazado como de la construcción

2. EVALUACIÓN DE RUTAS.

En algunas ocasiones puede suceder que la ruta apropiada sea muy obvia y no halla
necesidad de evaluar otras, tal es el caso cuando la topografía es relativamente plana o la
longitud de la vía sea muy corta, pero, si se han determinado varias rutas se debe llevar a
cabo una serie de análisis que se detallan a continuación:
Determinar puntos de control secundario: posibles ponteaderos (cruces
favorables de corrientes de agua), depresiones de las cordilleras, vías existentes,

pequeñas poblaciones, bosques, puntos de fallas o pantanos que deben ser
evitados.
Hallar pendientes longitudinales y transversales predominantes.
Determinar características geológicas.
Ubicar fuentes de materiales (canteras).
Determinar posibles sitios para la disposición de desechos sólidos (“botaderos”).
Establecer cantidad, clase y dirección de los diferentes cursos de agua.
Establecer condiciones climáticas o meteorológicas.
Observar desde el punto de vista del alineamiento horizontal cual puede arrojar
un trazado más suave.

3. TRAZADO LÍNEA DE CEROS

En terrenos con topografía accidentada – ondulados, montañosos y escarpados - para
efectos de seleccionar la mejor ruta es necesario llevar a cabo estudios ante preliminares
sobre planos o restituciones fotogramétricas.
Desde el punto de vista técnico, la selección de ruta se caracteriza por la llamada “línea de
pendiente” o “línea de ceros”, con una inclinación previamente definida sin exceder el
valor máximo permitido que en general depende de la categoría o importancia de la vía.

Una vez establecidas las diferentes rutas en los planos y su respectivo reconocimiento en
el terreno, se procede a definir las líneas de pendiente con el fin de realizar una
comparación racional de las diferentes alternativas propuestas aportando criterios
técnicos que permitan seleccionar la mejor ruta.
Actualmente existe la opción, dado los grandes avances tecnológicos, de contratar la toma
de fotografías aéreas y su consiguiente restitución de una manera rápida y eficaz de las

diferentes franjas de terreno que comprenden cada ruta. Esto, obviamente representa
unos costos adicionales, pero que puede significar a la vez un gran ahorro en los costos de
los trabajos de campo garantizando además un mejor análisis de la ruta.

4. TRAZADO DE LÍNEAS DE PENDIENTE EN UN PLANO TOPOGRÁFICO.
Considerando dos puntos A y B (Figura 9), colocados sobre dos curvas de nivel sucesivas,
la pendiente de la línea que los une es:
Pendiente (P) = intervalo de nivel (Dv) / distancia horizontal (Dh)

Por lo tanto si se desea hallar la distancia necesaria para pasar de un punto situado sobre
una curva de nivel a otro sobre una curva de nivel siguiente, - más arriba o más abajo, con
una pendiente determinada se tiene que:
Distancia horizontal = Intervalo de Nivel / Pendiente
Dh = Dv / P

La distancia horizontal obtenida se debe fijar en la abertura del compás en la escala del
plano en que se está trabajando. Para trazar la línea de ceros desde el punto A, con una
pendiente definida, se coloca el centro del compás en este punto y se debe cortar la
siguiente curva de nivel (mayor si se asciende o menor si se desciende), determinando el
punto B; luego se ubica de nuevo el centro del compás en el punto B y se corta la siguiente
curva determinando así el punto C.

DISEÑO GEOMÉTRICO HORIZONTAL
1. ALINEAMIENTO HORIZONTAL

El alineamiento horizontal está constituido por una serie de líneas rectas, definidas por la
línea preliminar, enlazados por curvas circulares o curvas de grado de curvatura variable
de modo que permitan una transición suave y segura al pasar de tramos rectos a tramos
curvos o viceversa.
El alineamiento horizontal deberá permitir la operación ininterrumpida de los vehículos,
tratando de conservar la misma velocidad directriz en la mayor longitud de carretera que
sea posible.
En general, el relieve del terreno es el elemento de control del radio de las curvas
horizontales y el de la velocidad directriz. Esta última, a su vez, controla la distancia de
visibilidad. El trazado en planta de un tramo se compondrá de la adecuada combinación
de los siguientes elementos: recta, curva circular y curva de transición.
En proyectos de carreteras de calzadas separadas, se considerará la posibilidad de trazar
las calzadas a distinto nivel o con ejes diferentes, cuando el terreno así lo aconseje.
La definición del trazado en planta se referirá a un eje, que define un punto en cada
sección transversal. En general, salvo en casos suficientemente justificados, se adoptará
para la definición del eje:
En carreteras de calzadas separadas
El centro del separador central, si este fuera de ancho constante o con
variación de ancho aproximadamente simétrico.
El borde interior de la calzada a proyectar en el caso de duplicaciones.
El borde interior de cada calzada en cualquier otro caso.
En carreteras de calzada única el centro de la calzada, sin tener en cuenta
eventuales carriles adicionales.

2. CONSIDERACIONES DE DISEÑO

Se presenta aquí algunos aspectos fundamentales que habrán de considerarse en el
diseño del alineamiento, considerando su fluidez y apariencia general:

• Los tramos excesivamente extensos en tangente, convenientes para las vías
férreas, no son deseables para las carreteras. Para las carreteras de un
patrón elevado (autopistas o Multicarril), el trazado deberá ser más bien una
serie de curvas de radios amplios que de extensas tangentes, "quebradas"
por curvas de pequeña amplitud circular. Amén de reducir la sensación de
monotonía para el conductor, ese patrón de trazado se ajusta mejor a la
conformación básica de las líneas naturales, pudiendo reducir los rasgos
causados por el terraplén en el paisaje.
Las consideraciones de apariencia de la carretera y de orientación del
conductor recomiendan que, en la medida de lo posible, las curvas circulares

estén dotadas de curvas de transición, incluso en los casos en que, conforme
a los criterios usuales, éstas estarían dispensadas.
• Al final de las tangentes extensas o tramos con leves curvaturas, o incluso
donde siga inmediatamente un tramo con velocidad de diseño inferior, las
curvas horizontales que se introduzcan deberán concordar con la mayor
posibilidad precedente, preferiblemente bien por encima del mínimo
necesario, y proporcionando una sucesión de curvas con radios
gradualmente decrecientes para orientar al conductor. En estos casos,
siempre deberá considerarse el establecimiento de señales adecuadas de
advertencia para paliar las deficiencias que emanen de este hecho.
• No son deseables dos curvas sucesivas en el mismo sentido cuando entre
ellas existe un tramo en tangente. Preferiblemente, serán sustituidas por una
curva extensa única bien estudiada o, por lo menos, la tangente intermedia
deberá sustituirse por un arco circular, constituyéndose entonces en curva
compuesta. Sí no es posible adoptar estas medidas, la tangente intermedia
deberá ser superior a los 500 metros.
• Las curvas sucesivas en sentidos opuestos, dotadas de curvas de transición,
deberán tener sus extremos coincidentes o separados por cortas extensiones
en tangente.
Con todo, en el caso de curvas opuestas sin espiral, la extensión mínima de la
tangente intermedia deberá permitir la transición del peralte.
Aunque sea deseable, se reconoce que, en diversos casos, no será posible
aplicar muchos criterios arriba descritos, como por ejemplo, cuando sea
necesario ajustar el trazado a elementos rectilíneos del paisaje, tales como
valles estrechos, vías férreas, redes viales urbanas, etc., o aprovechar
trazados ya existentes.
Además, la necesidad de proporcionar suficiente distancia de visibilidad de
parada limita el empleo de tramos curvilíneos.
• Deberá buscarse un alineamiento horizontal homogéneo, en el cual tangente
y curvas se suceden armónicamente.
• Desarrollos No se utilizarán desarrollos en Carreteras de 1er orden y
Multicarril de 2do. orden, en las restantes se evitará, en lo posible, los
desarrollos artificiales. Cuando las circunstancias hagan indispensable su
empleo, el proyectista hará una amplia justificación de ello.
Las ramas de los desarrollo tendrán la máxima longitud posible y la máxima
pendiente admisible, evitando la superposición de varias de ellas sobre la
misma ladera.

3. TRAMOS EN TANGENTE

A efectos de la presente Norma, en caso de disponerse el elemento tangente, las
longitudes mínima admisible y máxima deseable, en función de la velocidad de proyecto,
serán las dadas en la Tabla 402.01.

Siendo:
L min.s = Longitud mínima (m) para trazados en “S” (alineación recta en alineaciones
curvas con radios de curvatura de sentido contrario).
L min.o = Longitud mínima (m) para el resto de casos (alineación re entre alineaciones
curvas con radios de curvatura del mismo sentido).
L máx = Longitud máxima (m).
Vd = Velocidad de diseño (Km/h)

3. CURVAS CIRCULARES

Para enlazar dos rectas finitas con distinta dirección se pueden trazar un gran número de
arcos circulares cuyo radio varía desde cero metros hasta un valor tal que dicho arco
elimine el tramo en tangente correspondiente a la recta más corta. El valor del radio,
escogido por el diseñador de la vía, depende de las condiciones topográficas del sitio y de
las limitaciones que imponen las leyes de la mecánica del movimiento de los vehículos en
una curva, para una determinada velocidad de diseño, tal como se ha mencionado y se
tratará más adelante

Elementos de la Curva Circular.

En la Figura 402.01 se ilustran los diversos elementos asociados a una curva circular.
La simbología normalizada que se define a continuación deberá ser respetada por el
proyectista.

Las medidas angulares se expresan en grados sexagesimales.

Radios Mínimos Absolutos
Los radios mínimos que se usarán en las diferentes carreteras serán función de la
velocidad directriz y del peralte, de acuerdo a los valores que se indican en la Tabla 402.02

6. CURVAS ESPIRALES DE TRANSICIÓN

El alineamiento horizontal con curvas circulares simples está compuesto por tramos rectos
enlazados por arcos circulares. Un tramo recto, o en tangente, presenta un radio de
curvatura infinito mientras que un arco circular presenta una radio de curvatura constante
lo que significa que en el PC y PT de una curva circular se presenta un cambio brusco y
puntual de curvatura, ocasionando a su vez un cambio inmediato en la fuerza centrífuga.
Lo anterior obliga a los conductores a desarrollar una trayectoria errónea durante un
tramo de vía, principalmente a la entrada y salida de las curvas, mientras se asimila el
cambio en dicha fuerza centrífuga.

Las curvas de transición tienen por finalidad evitar las discontinuidades en la curvatura del
trazo, por lo que en su diseño deberán ofrecer las mismas condiciones de seguridad,
comodidad y estética que el resto de los elementos del trazado.
Son curvas de transición que proveen un cambio gradual en su mayoría entre una
tangente y una curva o entre curvas de diferente radio.

El uso de estos elementos, permite que un vehículo, circulando a la velocidad de diseño,
se mantenga en el centro del carril. Esto no ocurre por lo general, al enlazar directamente
una recta con una curva circular, ya que en tales casos el conductor adopta
instintivamente una trayectoria de curvatura variable que lo aparta del centro de su carril
incluso lo puede hacer invadir el adyacente, con el peligro que ello implica. Por tanto,
como elemento de curvatura variable en curvas de transición, o como elemento de
trazado, se empleará la clotoide.

TIPOS DE CURVAS DE TRANSICIÓN

Las curvas de transición inicialmente se aplicaron en el trazado de líneas férreas a finales
del siglo XIX mientras que para las carreteras su uso se inicia en la década de los treinta en
el siglo pasado. A lo largo de todos estos años se han planteado diferentes tipos de curvas
de transición dentro de las cuales tenemos:
• La parábola cúbica
• La espiral cúbica
• Curva de transición de Klein
• Curva de transición senoide de Bloss
• Curva de transición de Schram (parábola de cuarto grado)
• Curva de transición de Lange (ecuación de quinto grado)
• Curva de transición de óvalos de Cassini o curva elástica (radioide a las abscisas)
• La lemniscata de Bernoulli (radioide a las cuerdas)

• Clotoide o espiral de Euler (radioide a los arcos)
• Curva de transición de séptimo grado
• Espiral de Searles
• Espiral logarítmica

Dentro de todas las anteriores las más utilizadas son la espiral de Euler, la lemniscata de
Bernoulli y la curva elástica. Siendo la primera la más conveniente y empleada en
ferrocarriles y carreteras.

LA CLOTOIDE O ESPIRAL DE EULER

Es también conocida como espiral de Cornu y espiral de Arquímedes y se trata de una
curva plana que se desarrolla a partir de un punto dando vueltas, alejándose de él cada
vez más y disminuyendo su radio. Para el diseño geométrico de vías se utiliza solo su parte
inicial. La clotoide es una curva de la familia de las espiralesque presenta las siguientes
ventajas:

• El crecimiento lineal de su curvatura permite una marcha uniforme y cómoda
para el usuario, quien solo requiere ejercer una presión creciente sobre el
volante, manteniendo inalterada la velocidad, sin abandonar el eje de su carril.
• La aceleración transversal no compensada, propia de una trayectoria en curva,
puede controlarse limitando su incremento a una magnitud que no produzca
molestia a los ocupantes del vehículo, al mismo tiempo, aparece en forma
progresiva, sin los inconvenientes de los cambios bruscos.
• El desarrollo del peralte se logra en forma también progresiva, consiguiendo que
la pendiente transversal de la calzada sea en cada punto exactamente la que
corresponde al respectivo radio de curvatura.
• La flexibilidad de la clotoide permite acomodarse al terreno sin romper la
continuidad, lo que permite mejorar la armonía y apariencia de la carretera.

• Las múltiples combinaciones de desarrollo versus curvatura facilitan la
adaptación del trazado a las características del terreno, lo que en oportunidades
permite disminuir el movimiento de tierras logrando trazados más económicos.

La ecuación paramétrica de la clotoide está dada por:

A² = RL (*)

A: Parámetro de la clotoide, característico de la misma. Define la magnitud de la clotoide.
La variación de ésta, genera, por tanto, una familia de clotoide que permite cubrir una
gama infinita de combinaciones de radio de curvatura y de desarrollo asociado.
R: Radio de curvatura en un punto cualquiera (m)
L: Longitud de la curva entre el punto de inflexión (R = Infinito) y el punto de radio R.
En el punto origen L = 0 y por lo tanto R =
Por otro lado:
radianes = L² / 2 A² = 0.5 L / R
Grados cent = 31.831 L / R
1 rad = 63.662g.

Elección del Parámetro para una Curva de Transición.

La introducción de una curva de transición implica el desplazamiento del centro de la
curva circular original en una magnitud que está en función del desplazamiento ΔR y del
ángulo de deflexión de las alineaciones. El radio de la curva circular permanece constante
y el desarrollo de esta es parcialmente reemplazado por secciones de las clotoides de
transición.
dx = dLcos
dx = dLsen
a su vez:
R = dL/d y = L/2R
Mediante algunos reemplazos

Los valores de X e Y se obtienen de tablas o mediante programas de computación.
Para los valores menores de < 0.5 radianes (31.8g), se recomienda evaluar los tres
primeros términos de las series.

Elementos de la curva espiral – circular – espiral. En la Figuras 49, 50 y 51 se presentan
todos los elementos que conforman la curva compuesta por una espiral de entrada, un
arco circular central y una espiral de salida.

TE = Punto de empalme entre la recta y la espiral
EC = Punto de empalme entre la espiral y el arco circular
CE = Punto de empalme entre el arco circular y la espiral
ET = Punto de emplame entre la espiral y la recta
Δ = Deflexión de la curva.
Rc = Radio curva circular
Le = Longitud curva espiral
θe = Delta o deflexión curva espiral
Xc = Coordenada X de la espiral en los puntos EC y CE

Yc = Coordenada Y de la espiral en los puntos EC y CE
P = Disloque = Desplazamiento del arco circular con respecto a la tangente
K = Abscisa Media. Distancia entre el TE y el punto donde se produce el disloque
Te = Tangente de la curva. Distancia TE – PI y PI - ET
Ee = Externa
Tl = Tangente larga. Distancia entre TE o ET y PIe
Tc = Tangente corta. Distancia entre PIe y EC o CE
Ce = Cuerda larga de la espiral. Línea que une TE con EC y CE con ET
Φ = Angulo de la cuerda larga de la espiral
Δc = Deflexión de la curva circular
G = Grado de curvatura circular
Lc = Longitud curva circular
Cc = Cuerda larga circular

Generalidades diseó horizontal.

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