ANALISIS DEL MANUAL DE DISEO GEOMETRICO DE CARRETERAS (DG2001)
Por: Ing. Manuel Borja Surez May2011 Anlisis del Manual de Diseo
Geomtrico de Carreteras DG-2001 Pg. 2Ing. Manuel Borja Surez 1)
CLASIFICACION DE LAS CARRETERAS EN EL PERU 1.1) Segn la Demanda: a)
Autopistas de 1ra. Clase (AP) IMDA > 6000 veh/da Calzadas
separadas con separador central > 6m Dos o ms carriles por
calzada, c/carril >= 3.60 m Control total de accesos Proporciona
flujo vehicular continuo b) Autopistas de 2da. Clase: Carreteras
Dual o Multicarril (MC) IMDA4001 6000 veh/da Calzadas separadas con
separador central >= 3m Dos o ms carriles por calzada, c/carril
>= 3.60 m Control parcial de accesos Proporciona flujo vehicular
continuo c) Carreteras de 1era. Clase (DC) IMDA:2001 4000 veh/da
Una calzadas de 2 carriles, c/carril >= 3.60 m d) Carreteras de
2da. Clase (DC) IMDA:400 2000 veh/da Una calzadas de 2 carriles e)
Carreteras de 3ra. Clase (DC) IMDA:< 400veh/da Una calzadas de 2
carriles f) Carreteras de Bajo Volumen de Trnsito Pavimentadas
(BVT) Base legal: RM. N 3052008MTC/02 IMDA:Hasta350 veh/da Vehculos
de carga y pasajeros hasta 3 ejes (B3, C3) Superficie rodadura:
Desde tratamiento superficial asfltico hasta carpeta asfltica g)
Carreteras de Bajo Volumen de Trnsito No Pavimentadas Base legal:
RM. N 3032008MTC/02 IMDA:Hasta200 veh/da Superficie rodadura:
Afirmado estabilizado por diferentes mtodos SubClasificacin: T3
IMDA: 101 200 veh/da (2 carriles, calzada: 5.5. 6 m) T2 IMDA: 51
100 veh/da(2 carriles, calzada: 5.5. 6 m) T1 IMDA: 16 50 veh/da (1
carril, calzada: 3.5) T0 IMDA:< 15veh/da (1 carril, calzada:
3.5) Trocha carrozable: IMDA indefinido (1 sendero) Nota: Para las
calzadas de 1 carril se deben considerar plazoletas de cruce cada
500 m. Anlisis del Manual de Diseo Geomtrico de Carreteras DG-2001
Pg. 3Ing. Manuel Borja Surez 1.2) Segn la orografa del terreno:
Orografa tipo 1: Inclinacin transversal del terreno 100% 2) DISEO
DEL ALINEAMIENTO HORIZONTAL a) Velocidad Directriz: Ver Tabla
104.01: Clasificacin de la Red Vial Nacional y su relacin con la
velocidad de diseo Mxima velocidad a desarrollar por los vehculos
para que circulen con seguridad Rango segn Reglamento: 30 150 km/h
Condiciona la mayora de caractersticas geomtricas del proyecto Se
debe evitar cambios repentinos en la velocidad de diseo a lo largo
de la carretera. Las diferencias de velocidad entre tramos
continuos no debe ser mayor a 20 km/h La longitud mnima a partir de
la cual se puede variar la velocidad directriz es de 2 km. b)
Radios mnimos: Ver Tabla 402.02: Radios mnimos y peraltes mximos
para diseo de carreteras Longitud de curva mxima: 800 m. Radio
mximo: 10000 m Por frmula emprica: R min =I2127(Pmox + Fmox) Donde:
R min =Radio mnimo (m) V =Veloc. Directriz(Km/h) Pmax =Peralte
mximo de la curva (en decimal) Fmax=Coef. Friccin transversal
(0.140.17) c) Sobreanchos: Ver Tabla 402.04: Valores de Sobreancho
para vehculo tipo C2 Ver Tabla 402.05: Factores de Reduccin del
sobreancho para calzadas mayores a 7m Permite compensar el mayor
espacio requerido por los vehculos en las curvas. Aplicado solo al
borde interior de la calzada a lo largo de la longitud de la curva
y antes de construir las bermas. (Long. De transicin del peralte)
Redondear a mltiplos de 0.10 m por proceso constructivo. Valor
mnimo: 30 cm. Por frmula: Para calzadas mayores de 7m, reducir
sobreancho segn factor de reduccin (Tabla 402.05) Los sobreanchos
tambin deben considerarse en el metrado de la estructura del
pavimento Para calcular el valor del sobreancho se utiliza la
siguiente frmula: So = N[R -R2-I2 + I1uR Donde: S/a =Sobreancho (m)
N =Nmero de carriles Anlisis del Manual de Diseo Geomtrico de
Carreteras DG-2001 Pg. 4Ing. Manuel Borja Surez R =Radio de la
curva (m) L =Dist. entre eje posterior y la parte frontal del
vehculo (Tomar como Ref.Tabla 202.01) V =Veloc. Directriz(Km/h)
Elsobreanchoserepartirenformaproporcionalalolargodelalongituddetransicindel
peralte,paralaespiraldetransicin;elvalorparacadakilometrajesecalcularmediantela
siguiente expresin: So=So II Donde: Sa i = Sobreancho en el
kilometraje i Sa = Sobreancho total de la curva L=Longitud de
transicin del peralte Long. de espiral L i=Longitud hasta el
kilometraje i
Eliniciodelalongituddetransicindelperalteporlogeneralcomienzamuchoantesqueel
kilometrajedelPCyterminadespusdelPT;estosignificaquetodaslasseccionestransversales
contenidas en estos tramos tendrn sobreanchos diferentes.
Silacurvadetransicinenespiralesmayora40m,eliniciodelatransicindelsobreanchose
iniciar 40 m antes del inicio de la curva circular. Si la curva de
transicin es espiral es menor a 40 m, el sobreancho se desarrollar
a lo largo de esta longitud. d) Visibilidad en curvas horizontales:
d.1) Distancia de Visibilidad Parada (Dp): Ver Abaco (Fig. 402.05):
Distancia de Visibilidad de Parada Ver Fig. 402.10g: Visibilidad en
curvas en planta Dist. mnima requerida para que un vehculo se
detenga antes de alcanzar un objeto inmvil en su trayectoria.
Visibilidad para el conductor del carril interno de la curva. Se
mide a lo largo del recorrido del eje del carril interior de la
curva. La pendiente longitudinal de la rasante influye sobre la Dp,
para valores mayores a 5% de pendiente y velocidades mayores a 80
km/h. Todos los puntos de la carretera deben estar provistos de una
distancia mnima de visibilidad de parada. Para asegurar la
Visibilidad se produce un despeje lateral para los taludes de
corte. (Fig. 402.08) Existen dos casos: Dp< Long. Curvay Dp >
Long. Curva Para calcular la Dp se puede utilizar la siguiente
frmula: p = I. tS.6+I22S4( _ i) Donde: Dp=Dist. de Visibilidad de
parada (m) V =Veloc. Directriz(Km/h) t=Tiempo de percepcin y
reaccin: (1.51 s) f=Coef. Friccin que vara con la Velocidad (0.30
0.40) i=Pendiente longitudinal rasante en decimales Anlisis del
Manual de Diseo Geomtrico de Carreteras DG-2001 Pg. 5Ing. Manuel
Borja Surez En el diseo de curvas horizontales existen cuatro
posibilidades de interpretar el signo de la pendiente para la
rasante en ese tramo. Cuando la Pendiente de la rasante > 0%,
existen dos casos: Si Curva Horiz. Derecha Utilizar pendiente + %
Si Curva Horiz. Izquierda Utilizar pendiente % Cuando la Pendiente
de la rasante < 0%, Si Curva Horiz. Derecha Utilizar pendiente %
Si Curva Horiz. Izquierda Utilizar pendiente + % Para el diseo de
curvas verticales, el valor de Dp se determinar del baco teniendo
en cuenta el siguiente criterio: Para curvas Cncavas:
DelasdospendientesdelarasantequeseinterceptanenelPIvertical,escogerla
mscrtica:lamayordeellasenvalorabsoluto,perosedebercambiarelsigno
como negativa para ir al baco y escoger el valor de Dp. Para curvas
Convexas:
DelasdospendientesdelarasantequeseinterceptanenelPIvertical,escogerla
mayor de ellas en valor absoluto, para ir al baco y escoger el
valor de Dp. d.2) Distancia de Visibilidad de Paso o Adelantamiento
(Da): Ver baco (Fig. 402.06): Distancia de visibilidad de paso
Dist. mnima requerida para que un vehculo sobrepase a otro que
viaja a una velocidad de
15Km/hmenor,sincausaralteracinalavelocidaddeuntercervehculoqueviajaen
sentido contrario. e) Despeje lateral: Ver baco (Fig. 402.07):
Despeje Lateral en curvas Ver Fig. 402.08: Seccin transversal del
despeje lateral
Eseldespejelateralquetienenlasseccionestransversalesdentrodeunacurvacircularpara
proporcionar la Visibilidad de Parada o Adelantamiento necesaria y
evitar accidentes. El despeje lateral se mide en forma transversal
desde el eje central del carril interior de la curva.
Porlogeneraleldespejelateralimplicarcortesadicionalesdematerialolareubicacinde
viviendas ubicadas en las partes internas de las curvas. Para
dibujar el despeje lateral se tiene que analizar el dibujo de la
seccin transversal, ya que si la seccin transversal est en relleno,
es probable que no se necesite despeje lateral. El despeje lateral
mximo en el kilometraje del centro de la curva se calcula mediante
la siguiente frmula: o= R _1 -Cos _9u:nR]_ Donde: a=Despeje lateral
(m) R=Radio de la curva (m) Dv= Dist. de Visibilidad de Parada de
Adelantamiento (Da Dp) Anlisis del Manual de Diseo Geomtrico de
Carreteras DG-2001 Pg. 6Ing. Manuel Borja Surez Para determinar el
despeje lateral en las otras secciones transversales se deber
dibujar la envolvente de visuales partiendo desde un punto ubicado
en el kilmetraje: PC Dv, hasta llegar al kilometraje: PT + Dv f)
Requisitos generales para el alineamiento horizontal: f.1) Curvas
circulares Para ngulos de deflexin ( ) 30(10 ) No usar nunca ngulos
de deflexin ( ) < 0 59 Longitud de curva mnima: > 3V
(Carreteras 2 carriles); > 6V (Autopistas) Cuando existan curvas
sucesivas sin tramo intermedio o tramo tangente 500m. (poco
aplicable). En curvas en doble sentido S, el Radio de la curva
mayor no debe exceder el 50% el Radio de la curva menor: ( R1 / R2
R2 En curvas S sin tangente intermedia, el parmetro A1 de una
clotoide no debe ser mayor al doble del parmetro A2 de la otra
clotoide. ( A1 / A2> 2 ) f.2) Tramos en tangente Ver Tabla
402.01: Longitud de tramos en tangente Limitar tramos rectos para
evitar problemas de cansancio y exceso de velocidad. Longitudes
mnimas de tramos rectos (en tangente) entre curvas Para curvas en
sentido contrario en S (Mayor que 5s de recorrido) >=1.39V (V en
Km/h) Para curvas en el mismo sentido en U (Mayor que 10s de
recorrido) >= 2.78 V (Normas: 6s, 12s, 75s, no coincide con
tabla 402.01) Longitudes mximas de tramos en tangente rectos:
(Menos de 60s de recorrido) 3%Usar curva de transicin Si Radio
requiere P < 3% yV = 1% (carreteras pavimentadas) Son necesarias
cuando Dif. Algebraica de Pendientes (A) >2 % (carreteras
afirmadas) c.1) Curvas Convexas: Fig. 403.01: Longitud mnima de
curva vertical con distancia de visibilidad de parada. Fig. 403.02:
Longitud mnima de curva vertical con distancia de visibilidad de
paso. Por frmulas: * Considerando Dist. de Visibilidad de Parada
(Dp) Coso 1: Si p=L I =2p- 200 (h1+h2)2A Donde: L = Long horizontal
de la curva vertical convexa (m) Dp = Dist. Visibilidad de
Parada(m) A= DiferenciaAlgebraica de Pendientes (en %): A = ( p1%)
( p2%) h1= Altura del ojo del conductor sobre la rasante (1.07 m)
h2= Altura mnima de un objeto sobre la rasante (0.15 m) Nota: Para
escoger la Dist. de Visibilidad de Parada (Abaco de la Fig. 402.05)
se debe utilizar el mayor valor absoluto de las dos pendientes de
la curva vertical convexa. * Considerando Dist. de Visibilidad de
Adelantamiento(Da) Aplicar las mismas frmulas anteriores,
considerando el valor de Da en lugar de Dp. Anlisis del Manual de
Diseo Geomtrico de Carreteras DG-2001 Pg. 10Ing. Manuel Borja Surez
Considerar valor h2como la altura mnima de un vehculo sobre la
rasante (1.30m)
Nota:PorlogenerallascurvasverticalesdiseadasporDist.deVisibilidadde
Adelantamiento(Da)soncurvasmuylargasycostosas,esporestoqueseprohbe
adelantaraotrovehculoencurvasverticalesconvexas.Losdiseosgeneralmente
se basan en la Dist. de Visibilidad de Parada solamente. c.2)
Curvas Cncavas: Se disean teniendo como situacin ms desfavorable la
visibilidad nocturna. Se tiene en cuenta la altura de faros
delanteros y la inclinacin de los rayos luminosos de los mismos.
Solamente se disean con la Dist. de Visibilidad de Parada (Dp) Si
p=L I = 2. p 200 (1.p+h)A Donde: L = Long horizontal de la curva
vertical cncava (m) Dp = Dist. Visibilidad de Parada(m) A=
DiferenciaAlgebraica de pendientes (% en valor absoluto) (Para el
caso de curvas cncavas, utilizar el valor absoluto de A) h= Altura
de faros delanteros (0.61) T= Tangente de 1 (Inclinacin de rayos
luminosos) Nota: Para escoger la Dist. de Visibilidad de Parada
(Abaco de la Fig. 402.05) se debe utilizar el mayor valor absoluto
de las dos pendientes de la curva vertical cncava, pero con valor
negativo. REPLANTEO DE CURVAS VERTICALES: Anlisis del Manual de
Diseo Geomtrico de Carreteras DG-2001 Pg. 11Ing. Manuel Borja Surez
El replanteo de una curva vertical consiste en calcularlas cotas de
la rasante comprendidas entre el PCV y PTV de la curva vertical
parablica. Se recomienda replantear la curva para los kilometrajes
mltiplos de 10m. La representacin matemtica de una curva vertical
convexa cncava corresponde a un arco deparbola, definida por la
siguiente ecuacin: =-AX22uuI+P1X1uu Donde: Y = Es el desnivel
vertical entre la cota PCV y la cota de la rasante, puede
serpositivo o negativo. A = Diferencia algebraica de pendientes (en
%), (puede ser negativa o positiva) X = Es la Dist. horizontal
entre el kilometraje a replantear y el Km.delPCV. L = Longitud
horizontal de la curva vertical (calculada con bacos o frmula) P1 =
Pendiente de entrada (en %) Nota: Esta ecuacin considera el origen
de coordenadas en el PCV Calcular los kilometrajes delPCV y PTV
segn las siguientes frmulas: Km PCV = Km PIV L/2 Km PTV = Km PIV +
L/2
Lacotaparacadakilometrajedelarasantedentrodelacurvaverticalsecalcularsumandoala
cotadelPCVelvalordeYcalculadoconlaecuacindelaparbola,elcualpodratambinser
negativo. CotaRasante = Cota PCV + Y Cota PCV = Cota PIV(p1%)*L/2
El formato utilizado para el replanteo de las curvas verticales es
el siguiente: KilometrajeXYCota Rasante Se recomienda tambin
calcular el punto de inflexin de la curva vertical (punto ms alto
punto
msbajodelacurva),elcualestarubicadoaunadistanciahorizontalXdelPCV,segnla
siguiente expresin. X =I P1A
ElkilometrajeylacotadelPuntodeinflexinsecalcularnconlasecuacionesanteriores.Se
recomiendaqueestosdatostambinfigurenenlosplanosdelPerfilparaunmejorproceso
constructivo. 4) DISEO PARA LAS SECCIONES TRANSVERSALES a) Ancho de
Calzada: Anlisis del Manual de Diseo Geomtrico de Carreteras
DG-2001 Pg. 12Ing. Manuel Borja Surez Ver Tabla 304.01: Ancho de
calzada de dos carriles Ancho 6 7.30 m Ancho mnimo cada carril: 3 m
Carreteras calzadas separadas: Mximo 4 carriles por calzada.
Carreteras de calzada nica: Mximo 1 carril por sentido b) Ancho de
bermas: Ver Tabla 304.02: Ancho de bermas Zonas de estacionamiento
temporal y zona de seguridad. Ancho: 0.50 3.0 En tramos en tangente
las bermas tendrn la inclinacin de la calzada En carreteras
pavimentadas ubicadas a 3500 msnmo ms se pavimentar como mnimo 1.5m
de toda la berma a fin de proteger la estructura del pavimento.
Bermas = Long. Curva/3 Por interpolacin lineal simple se debe
calcular los bombeos y peraltes netos para los kilometrajes de
replanteo de obra. (cada 10 m. como mnimo) e) Taludes de Corte y
relleno: Taludes en corte: Tabla 304.10, Taludes para terraplenes:
Tabla 304.11 Realizar estudio geotcnico y de estabilidad de taludes
a lo largo del proyecto. f) Cunetas: Ver Tabla 304.12:
Inclinaciones mximas del talud interior de la cuneta Su objetivo
principal es evacuar los escurrimientos superficiales, protegiendo
la estructura del pavimento. Para disear la inclinacin del talud
interior de la cuneta: Tabla 304.12 Profundidad: Regiones secas:
0.20 m (poco aplicable para el Per por elFenmeno del Nio) Regiones
lluviosas: 0.30 m Regiones muy lluviosas:0.50 mPendientes
longitudinales de las cunetas: 0.2% (cunetas revestidas), 0.5%
(cunetas sin revestir). Las cunetas deben desaguar en cauces
naturales u otras obras de arte como alcantarillas de alivio.
Anlisis del Manual de Diseo Geomtrico de Carreteras DG-2001 Pg.
14Ing. Manuel Borja Surez Las longitudes de tramos de la carretera
con cunetas debe ser como mximo de 250m, debiendo disearse
alcantarillas para desaguarlas. g) Plazoletas de estacionamiento:
Ver Tabla 304.14: Dimensiones y Frecuencias mnimas de plazoletas
Necesarias cuando ancho bermas < 2.4 m Las dimensiones y
frecuencia estn en funcin a la orografa. Dimensiones: Desde 2.5 x
25 m 3 x 30 m Frecuencia: 800 a 2500 m, segn la topografa h) Zanjas
de coronacin: Existe efecto erosivo en los taludes de corte por el
agua de escorrenta. Seccin trapezoidal. El borde superior del talud
de corte la banqueta ms cerca al eje de la carretera, distar como
mnimo 2m. en forma horizontaldel borde superior del talud de corte
de la seccin transversal. El borde superior del talud de corte de
la banqueta estar como mnimo 0.5m.encima del nivel del borde
superior del talud de corte de la seccin transversal. La base de la
seccin trapezoidal ser como mnimo: 0.5 m La abertura total del
canal ser como mnimo: 1m. i) Banquetas: Zonas de corte relleno con
peligro de deslizamiento. La pendiente longitudinal de las
banquetas ser la misma de la pendiente de la rasante, hasta un
mximo de 3% de inclinacin La pendiente transversal de las banquetas
ser de 2% Ancho mnimo: 1.5m Altura promedio entre banquetas: 0.80m
****************
