VELOCIDAD DE DISEÑO EN UN ALINEAMIENTO
El criterio más importante a aplicar al alineamiento desde el punto de vista del diseño geométrico es el de la velocidad de diseño, el manual del INVIAS 2008 plantea un método más predictivo en vez de restrictivo para la definición de la velocidad de diseño, es decir que decide la velocidad de diseño de los elementos geométricos asumiendo la velocidad que el conductor tomara en los diferentes tramos según sea la capacidad del vehículo, las restricciones y las libertades de la vía. En resumen se pretende que cada elemento pueda ser recorrido con plena seguridad a la velocidad máxima más probable con que sería abordado cada uno de ellos.
Las normas INVIAS 2008 parten de una velocidad de diseño del tramo homogéneo (Vtr) y luego individualizan las velocidades especificas de los elementos que integran el trazado de planta y perfil. La Velocidad de Diseño de un tramo homogéneo (Vtr) está definida en función de la categoría de la carretera y el tipo de terreno. Las velocidades específicas de los elementos geométricos dependen de la velocidad de diseño del tramo homogéneo y de la geometría del trazado inmediatamente antes del elemento considerado, teniendo en cuenta el sentido en que el vehículo realiza el recorrido.
DESIGN CRITERIA FILES Y DESIGN CHECKS
A partir de la versión 2009, Civil 3D agregó estas dos ayudas para comprobar que se cumplan las normas mínimas de diseño. Un Design Criteria File contiene las normas mínimas de diseño de los objetos de alineamiento y perfil. Este archivo se puede personalizar para incluir normas de diseño locales para elementos como los valores de peralte y K mínimo. Los Design Checks pueden ser usados para validar normas de diseño que no están disponibles en el formato de tabla del design criteria file.
La idea de este manual es crear un design criteria file según las normas INVIAS 2008 y hacer algunos design checks para los criterios que no se puedan incluir en el file.
Un design criteria file puede contener las siguientes normas de diseño para alineamientos (planta):
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Radio mínimo para una velocidad de proyecto dada
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Método de definición de peraltes
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Peralte para un radio dado
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Longitud de transición mínima para un radio dado
Un design criteria file también puede contener tablas de normas para valores de K mínimo en función de velocidades de proyecto especificadas. Hay disponibles tablas de K mínimo para las distancias siguientes:
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Visibilidad de parada (aplica para curvas verticales convexas)
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Visibilidad de iluminación (aplica para curvas verticales cóncavas)
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Visibilidad de adelantamiento
El programa viene con varios archivos o criteria files, de las normas Inglesas, Australinas(AUSTROADS) y Americanas(AASHTO) por citar algunos, sin embargo lo menos recomendable es comenzar a usar un criteria file sin saber cómo se está aplicando o sin haberlo revisado. El archivo “Autodesk Civil 3D Metric (2004) Roadway Design Standards” solo tiene un método de peraltado el cual aplica solo para curvas circulares, además las tablas de definición de peraltes por radio dado están llenas de errores.
Para crear nuestro propio criteria file debemos conocer las normas que aplican, las cuales para nuestro caso son las normas INVIAS 2008, las cuales están basadas en las AASHTO 2004, pero con algunas particularidades que aplican a nuestro medio y algunos aportes muy valiosos en cuestión de seguridad.
RADIO MINIMO
Depende de la velocidad especifica y se calcula tomando en cuenta la fricción máxima y el peralte máximo, el INVIAS establece que se puede aplicar un peralte máximo de 8% para vías primarias y secundarias y de 6% para vías terciarias.
METODO DE DEFINICION DE PERALTES
Se refiere a la forma en que se va a desarrollar el peralte o a la transición del peralte. Esto depende de varios factores, el primero si se trata de una vías con bombeo a ambos costado (crowned) o si el bombeo se efectúa a un solo costado (planar), el segundo es el eje de giro que se utiliza para girar la calzada (interior, central o exterior) y el tercero del tipo de curva (circular simple, circular compuesta, espiralizada, etc.).
Con la combinación de estos factores se define cada método de desarrollo de peralte teniendo en cuenta los siguientes criterios:
La norma deja claro que solo se puede omitir el uso de la espiral de transición cuando el radio de la curva horizontal sea superior a mil metros (1000 m)
Los valores máximos y mínimos de la pendiente relativa de la rampa de peraltes deben estar dentro de los rangos establecidos en la tabla.
Donde:
Δs: Inclinación longitudinal de la rampa de peraltes, en porcentaje
L: Longitud de transición o de runoff (Lt-N), en metros
e: Peralte total, en porcentaje
a: Distancia del eje de giro al borde exterior de la calzada, en metros
En curvas circulares lo más recomendable es llegar con 2/3 (67%) del peralte desarrollado al PC de la curva, siempre que por lo menos la tercera parte de la curva quede con el peralte total.
En curvas con espiral de transición se debe procurar que la longitud de la espiral (Le) contenga la longitud de la transición total menos la longitud del aplanamiento (Lt-N), es decir (Le = L = Lt-N =Runout). Aunque para espirales muy largas también es válido que la longitud de la espiral sea igual a la longitud de la transición total así (Le = L+N = Lt = Runout + Runoff).
La definición de la transición de peraltes en el criteria file para Civil 3D puede ser un poco complicado en principio, pero una vez se manejan los códigos usados por Civil 3D se puede crear casi cualquier método, los códigos y variables usadas por Civil 3D para el desarrollo del peraltado son los siguientes:
Códigos de Distancias:
NCtoLC
Bombeo Normal a Bombeo Desvanecido (Runout)
LCtoFS
Bombeo Desvanecido a Sección Peraltada Final (Runoff)
LCtoRC
Bombeo Desvanecido a Calzada de Peralte Normal Reverso
LCtoBC
Bombeo Desvanecido a Comienzo de Curva Circular
NCtoFS
Bombeo Normal a Sección Peraltada Final (utilizado en carreteras sin dividir y sin bombeo en lugar de LCtoFS)
NCtoBC
Bombeo Normal a Comienzo de Curva Circular (utilizado en carreteras sin dividir y sin bombeo en lugar de LCtoBC)
NStoNC
Berma Normal a Peralte Normal (utilizado para el método de desvanecimiento de peralte en berma peraltada)
Variables:
{e}
Peralte final. Esta tasa se determina a partir de la tabla de peraltes, basada en la velocidad de proyecto y el radio de curva.
{t}
Valor que se lee en las tablas de longitudes de transición, basado en la velocidad de proyecto y el radio de curva. Puede que no sea una longitud real, sino otro valor, como una tasa de transición a partir de cual se puede calcular la longitud.
{c}
Bombeo normal del carril sin peralte (positiva). El usuario define este valor en el cuadro de diálogo Especificación de peralte.
{s}
Bombeo normal del hombro o berma sin peralte (positiva). El usuario define este valor en el cuadro de diálogo Especificación de peralte.
{w}
Anchura nominal desde el punto de giro al borde exterior de la calzada. El usuario define este valor en el cuadro de diálogo Especificación de peralte.
{l}
Longitud de la espiral, si hay alguna espiral en la transición. Se trata de la longitud real del elemento de espiral en el grupo de curvas.
Conociendo los códigos y variables procedemos a configurar los métodos de definición de peraltes más usados en nuestro medio, los cuales son:
INVIAS 2008 sin Espiral: Se usa cuando la curva es circular simple y la variable {t} corresponde al Δs y se saca da las tablas INVIAS 2008 METRIC No transition eMax 6% o INVIAS 2008 METRIC No transition eMax 8%, como veremos más adelante.
INVIAS 2008 ECE (Le=L): Se usa cuando la curva es (espiral-circular-espiral) y la longitud de la espiral se quiere que sea igual al Runoff o transición del peraltado, la variable {l} corresponde a la longitud de la espiral.
INVIAS 2008 ECE (Le=L+N): Se usa cuando la curva es (espiral-circular-espiral) y la longitud de la espiral se quiere que sea igual al Runoff mas el Runout o transición total del peraltado, la variable {l} corresponde a la longitud de la espiral.
PERALTE PARA UN RADIO DADO
La norma INVIAS 2008 se basa en el método 5 de la AASHTO 2004 para la asignación de los peraltes a las curvas, este método básicamente se basa en la teoría que si un auto rueda sobre una carretera con una velocidad V1 y se encuentra con una curva de radio R1 esta curva deberá tener un peralte e1 para evitar que la inercia saque el vehículo de la curva, sin embargo si este vehículo rueda a la misma velocidad V1 pero se encuentra con una curva de radio R2, el cual es mayor a R1, el peralte e2 de esta curva suficiente para evitar que la inercia saque el vehículo de la curva será menor a e1, esto sucede porque la fricción requerida en la segunda curva será menor que la requerida en la primera.
A continuación presentamos las tablas de peraltes para peraltes máximos de 8% y de 6%
