Texto para Diseño de Carreteras. Capítulo 2 PDF

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Resumen del Segundo capitulo de AASHTO a Policy on Geometric Design of Highways and Streets 2011...

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2

CONTROLES Y CRITERIOS DE DISEÑO

Este capítulo aborda las características de los vehículos, de los peatones y del tráfico que constituyen criterios para optimizar o mejorar el diseño de los diferentes tipos funcionales de calles y carreteras.

2.1

VEHÍCULOS DE DISEÑO

2.1.1

Características Generales

Las características físicas y las proporciones de vehículos de diferentes tamaños que utilizan la carretera son controles clave en el diseño geométrico de carreteras. Por tanto, es apropiado examinar todos los tipos de vehículos, establecer agrupaciones generales de clase, y seleccionar vehículos de tamaños representativos dentro de cada clase para utilizarlos en el diseño. Estos vehículos seleccionados, con pesos, dimensiones y características de operación representativas, se usan para establecer controles de diseño de las carreteras para servir clases de vehículos estipuladas y se conocen como vehículos de diseño. Para propósitos de diseño geométrico, cada vehículo de diseño tiene dimensiones físicas más grandes y radios de giro mínimos mayores que la mayoría de vehículos en su clase. Los vehículos de diseño más grandes usualmente son utilizados en el diseño de las autopistas de acceso controlado. Se han establecido cuatro clases de vehículos de diseño: (1) carros de pasajeros, (2) buses, (3) camiones, y (4) vehículos recreativos. La clase de carros de pasajeros incluye carros de pasajeros de todos los tamaños, vehículos deportivos / utilitarios, minivans, furgonetas y camionetas (pick ups). Los buses incluyen: buses interurbanos, buses de tránsito urbano, buses escolares, y buses articulados. La clase de camiones incluye: camiones de un solo cuerpo, combinaciones de camión tractor y semirremolque, y camión tractor con semirremolque en combinación con remolques completos. Los vehículos recreativos incluyen carros casa, carros con remolque para acampar, carro con remolque para botes, carros casa con remolque para botes, y carros casa que jalan carros. Además, la bicicleta debe considerarse vehículo de diseño cuando se permite usarla en una carretera. Las dimensiones para los 20 vehículos de diseño que representan vehículos dentro de estas clases generales se dan en la Tabla 2-1. En el diseño de cualquier instalación de carretera, el diseñador debe considerar el vehículo de diseño mas grande que vaya a utilizar probablemente la carretera con una frecuencia considerable o un vehículo de diseño con características especiales apropiado para una ubicación particular para determinar el diseño de características críticas como radios en intersecciones y radios de los enlaces en intercambiadores. Además, como un lineamiento general, se puede considerar lo siguiente durante la selección de un vehículo de diseño:  

Se puede seleccionar un carro de pasajeros cuando el principal generador de tráfico es un estacionamiento o una serie de estacionamientos. Se puede usar un camión de un solo cuerpo con dos ejes para el diseño de intersecciones de calles residenciales y caminos dentro de parques nacionales.





Se puede usar un camión de un solo cuerpo con tres ejes para el diseño de calles colectoras y de otras instalaciones en donde sea probable tener camiones de un solo cuerpo más grandes. Se puede usar un bus de tránsito urbano en el diseño de intersecciones de carreteras estatales con calles de ciudad que se hallan designado como rutas de buses y que sean usadas por relativamente pocos camiones grandes.

Dependiendo del uso esperado, se puede utilizar un bus escolar grande (84 pasajeros) o un bus escolar convencional (65 pasajeros) para el diseño de intersecciones de carreteras catalogadas como carreteras departamentales con bajo volumen y carreteras locales municipales con bajo volumen con menos de 400 v/d de TPD. El bus escolar puede también ser apropiado para el diseño de algunas intersecciones de calles de zonas urbanas. El camión WB-20 (WB 67) generalmente debe ser el tamaño mínimo de vehículo de diseño considerado para intersecciones de rampas terminales de autopistas con arterias que se crucen y para otras intersecciones en carreteras estatales y calles de zonas industriales con altos volúmenes de tráfico o que proporcionen acceso local para camiones grandes, o ambas. En muchos casos los operadores de vehículos WB-20 (WB-67) o más grandes jalan los ejes traseros del vehículo hacia adelante para mantener una distancia entre el ese eje trasero y el punto de acople de 12.5m (41 pies), lo que hace al camión más maniobrable y es un requerimiento legal en muchas jurisdicciones. Donde prevalece esta práctica, se puede usar el WB-19 (WB-62) en el diseño para maniobras de giro, pero el WB-20 (WB-67) deberá ser usado en el diseño de situaciones en donde se considera la longitud total del vehículo, tales como las distancias de visibilidad para los cruces a nivel de líneas férreas con carreteras. Investigaciones recientes han desarrollado varios vehículos de diseño más grandes que los que se han presentado aquí, con longitud total de hasta 39.41m (129.3 pies). Estos vehículos de diseño más grandes generalmente no se necesitan para acomodar a la flota actual de camiones en un diseño. Sin embargo, si es necesario tratar esas condiciones en sitios específicos, sus dimensiones y desempeño al girar se puede encontrar en el informe NCHRP 505 (24).

Tabla 2-1a.

Dimensiones de los Vehículos de Diseño (Sistema Internacional de Unidades)

Tipo de Vehículo de Diseño

Símbolo Totales

Carro de Pasajeros Camión de un solo cuerpo Camión de un solo cuerpo (tres ejes) Bus Interurbano Bus de tránsito Urbano Bus Escolar Convencional (65 pasajeros) Bus Escolar Grande (84 pasajeros) Bus Articulado Semirremolque Intermedio Semirremolque Interestatal Semirremolque Interestatal Semirremolque/Remolque “Doble-Cuerpo” Semirremolque/Remolque de las Montañas Rocosas Semirremolque/Remolque Triple Semirremolque/Remolque Doble de Autopista de Peaje

Voladizo

Alto

Ancho

Largo

P SU-9 SU-12

1.30 3.35-4.11 3.35-4.11

2.13 2.44 2.44

5.79 9.14 12.04

BUS-12 BUS-14 CITY-BUS S-BUS 11 S-BUS 12 A-BUS

3.66 3.66 3.20 3.20 3.20 3.35

2.59 2.59 2.59 2.44 2.44 2.59

Frontal

Dimensiones (m) WB1

S

T

WB3

WB4

3.35 6.10 7.62

----------

----------

----------

----------

----------

----------

7.70 8.69 7.62 6.49 6.10 6.71

5.91

1.89b

4.02b

----

----

----

Trasero

WB-12 WB-19* WB-20** WB-20D WB-28D

4.11 4.11 4.11 4.11 4.11

2.44 2.59 2.59 2.59 2.59

0.91 1.52 1.22 1.83 1.22 3.20 BUSES 12.36 1.93 2.73a 13.86 1.89 2.73b 12.19 2.13 2.44 10.91 0.79 3.66 12.19 2.13 3.96 18.29 2.62 3.05 Camiones Con Remolques 13.87 0.91 1.37a 21.03 1.22 1.37a 22.40 1.22 1.37a 22.04 0.71 0.91 29.67 0.71 0.91

WB-30T WB-33D*

4.11 4.11

2.59 2.59

31.94 34.75

0.71 0.71

Distancia del acople al centro del eje trasero doble

WB2

0.91 1.37a

3.81 5.94 5.94 3.35 5.33

7.77 12.50 13.87 7.01 12.19

---------0.91c 1.37

---------2.13c 2.13

---------6.86 6.86

----------------

7.77 12.50 13.87 7.01 12.34

3.35 3.72

6.86 12.19

0.91d 1.37e

2.13d 3.05e

6.86 12.19

6.86 ----

7.01 12.34

Vehículos Recreativos Carro Casa M/H 3.66 2.44 9.14 1.22 1.83 6.10 ------------------Carro y Remolque de Acampar P/T 3.05 2.44 14.84 0.91 3.66 3.35 ---1.52 5.39 ---------Carro y Remolque de Bote P/B ---2.44 12.80 0.91 2.44 3.35 ---1.52 4.57 ---------Carro Casa y Remolque de Bote MH/B 3.66 2.44 16.15 1.22 2.44 6.10 ---1.83 457 ---------Nota: Dado que los vehículos se fabrican utilizando el sistema de unidades Usual Norteamericano, y para dar solamente un tamaño físico para cada vehículo de diseño, los valores mostrados en el Sistema Internacional de Unidades se han convertido de los valores mostrados en pies y luego se han redondeado a centímetros. * Vehículo de diseño con remolque de 14.63m como se adoptó en la Ley de Ayuda al Transporte Superficial de 1982 (Surface Transportation Assistance Act, STAA). ** Vehículo de diseño con remolque de 16.15m como se reconoció en la Ley de Ayuda al Transporte Superficial de 1982 (Surface Transportation Assistance Act, STAA). a Longitud del voladizo desde el eje trasero del ensamblaje de eje doble. b La dimensión combinada es 5.91m y el ancho de la sección articulada es 1.22m. c La dimensión combinada es 3.05m típicamente. d La dimensión combinada es 3.05m típicamente. e La dimensión combinada es 3.81m típicamente.  

WB1, WB2, WB3 y WB4 son las luces efectivas del vehículo, o las distancias entre grupos de ejes, comenzando por el frente y avanzando hacia atrás de cada unidad. S es la distancia desde el eje efectivo trasero hasta el punto de articulación.



T es la distancia desde el punto de articulación hasta el centro del siguiente eje o hasta el centro del siguiente ensamblaje de eje doble.

Tabla 2-1b.

Dimensiones de los Vehículos de Diseño (Sistema Usual Norteamericano de Unidades)

Tipo de Vehículo de Diseño

Símbolo Totales

Carro de Pasajeros Camión de un solo cuerpo

P SU-30

Camión de un solo cuerpo (tres ejes)

SU-40

Bus Interurbano Bus de tránsito Urbano Bus Escolar Convencional (65 pasajeros) Bus Escolar Grande (84 pasajeros) Bus Articulado Semirremolque Intermedio Semirremolque Interestatal Semirremolque Interestatal Semirremolque/Remolque “Doble-Cuerpo” Semirremolque/Remolque Doble de las Montañas Rocosas Semirremolque/Remolque Triple Semirremolque/Remolque Doble de Autopista de Peaje

Voladizo

Dimensiones (pies) WB1 WB2

T

WB3

WB4

Alto

Ancho

Largo

Frontal

Trasero

7.0 80

19.0 30.0

3.0 4.0

5.0 6.0

11.0 20.0

-------

-------

-------

-------

-------

-------

8.0

39.5

4.0

10.5

25.0

----

----

----

----

----

----

25.3 28.5 25.0 21.3 20.0 22.0

---------------19.4

---------------6.2b

---------------13.2b

-------------------

-------------------

-------------------

WB-40 WB-62* WB-67** WB-67D WB-92D

13.5 13.5 13.5 13.5 13.5

8.0 8.5 8.5 8.5 8.5

WB-100T WB-109D*

13.5 13.5

8.5 8.5

104.8 114.0

12.0 12.0 10.5 10.5 10.5 11.0

8.5 8.5 8.5 8.0 8.0 8.5

2.3 2.3

3.0 4.5a

12.5 19.5 19.5 11.0 17.5

25.5 41.0 45.5 23.0 40.0

---------3.0c 4.5

---------7.0c 7.0

---------22.5 22.5

----------------

22.5 41.0 45.5 23.0 40.5

11.0 12.2

22.5 40.0

3.0d 4.5e

7.0d 10.0e

22.5 40.0

22.5 ----

23.0 40.5

Vehículos Recreativos Carro Casa M/H 12.0 8.0 30.0 4.0 6.0 20.0 ---------------Carro y Remolque de Acampar P/T 10.0 8.0 48.7 3.0 12.0 11.0 ---5.0 17.7 ------Carro y Remolque de Bote P/B ---8.0 42.0 3.0 8.0 11.0 ---5.0 15.0 ------Carro Casa y Remolque de Bote MH/B 12.0 8.0 53.0 4.0 8.0 20.0 ---6.0 15.0 ------* Vehículo de diseño con remolque de 48.0 pies como se adoptó en la Ley de Ayuda al Transporte Superficial de 1982 (Surface Transportation Assistance Act, STAA). ** Vehículo de diseño con remolque de 53.0 pies como se reconoció en la Ley de Ayuda al Transporte Superficial de 1982 (Surface Transportation Assistance Act, STAA). a Longitud del voladizo desde el eje trasero del ensamblaje de eje doble. b La dimensión combinada es 19.4 pies y el ancho de la sección articulada es 4.0pies. c La dimensión combinada es 10.0 pies típicamente. d La dimensión combinada es 10.0 pies típicamente. e La dimensión combinada es 12.5 pies típicamente. 

Distancia del acople al centro del eje trasero doble

4.30 11.013.5 11.013.5

BUSES 40.5 6.3 9.0a 45.5 6.2 9.0a 40.0 7.0 8.0 35.8 2.5 12.0 40.0 7.0 13.0 60.0 8.6 10.0 Camiones Con Remolques 45.5 3.0 4.5a 69.0 4.0 4.5a 73.5 4.0 4.5a 72.3 2.3 3.0 97.3 2.3 3.0

BUS-40 BUS-45 CITY-BUS S-BUS 36 S-BUS 40 A-BUS

S

WB1, WB2, WB3 y WB4 son las luces efectivas del vehículo, o las distancias entre grupos de ejes, comenzando por el frente y avanzando hacia atrás de cada unidad.

-------------

 

S es la distancia desde el eje efectivo trasero hasta el punto de articulación. T es la distancia desde el punto de articulación hasta el centro del siguiente eje o hasta el centro del siguiente ensamblaje de eje doble.

2.1.2

Trayectorias de Giro Mínimas para los Vehículos de Diseño

La tabla 2-2 presenta los radios mínimos de giro y las Figuras desde la 2-1 hasta la 2-9 y de la 2-13 hasta la 2-23 muestran las trayectorias de giro mínimas para 20 vehículos de diseño típicos. Las principales dimensiones que afectan el diseño son el radio mínimo de giro de la línea central (CTR), el ancho entre caras externas, la distancia entre ejes, y la trayectoria de la llanta trasera interna. Los efectos de las características del conductor (tal como la velocidad a la que el conductor hace un giro) y de los ángulos de deslizamiento de las ruedas se minimizan suponiendo que la velocidad del vehículo para el radio mínimo de giro es de menos de 15 km/h (10 mph). Los límites de las trayectorias de giro para cada vehículo de diseño para sus giros mas agudos se establecen por la trayectoria del voladizo frontal externo y por la trayectoria de la llanta trasera interna. Este giro mas agudo supone que la llanta frontal externa sigue el arco circular que define el radio mínimo de giro de la línea central dado por el mecanismo de dirección del vehículo. Los radios mínimos de las trayectorias de las llantas internas y externas y de la línea central (CTR) para vehículos específicos se dan en la Tabla 2-2. Los camiones y los buses generalmente necesitan diseños geométricos más generosos que los necesitados por los vehículos de pasajeros. Esto mayormente se debe a que los camiones y buses son mas anchos y tienen distancias entre ejes mas largas y radios mínimos de giro más grandes, los cuales son las principales dimensiones de los vehículos que afectan el alineamiento horizontal y la sección transversal. Los camiones y buses de un solo cuerpo tienen radios mínimos de giro mas pequeños que la mayoría de los vehículos combinados. Los vehículos combinados más grandes necesitan anchos de trayectoria de giro más grandes debido a que su cuerpo se sale más del carril.

Tabla 2-2a. Unidades)

Radio Mínimo de Giro para los Vehículos de Diseño (Sistema Internacional de

Tipo de Vehículo de Diseño

Carro de Pasajero s

Camión de un solo cuerpo

Símbolo Radio Mínimo de Giro para Diseño (m) Radio de Giro de la Línea Centralb( CTR) (m) Radio Mínimo Interno (m) Tipo de Vehículo de Diseño

P

Símbolo

SU-9

Camión de un solo cuerpo (tres ejes) SU-12

BUS-12

BUS-14

7.26

12.13

15.60

12.70

13.40

12.80

11.75

11.92

1200.

12.16

6.40

11.58

14.46

11.53

12.25

11.52

10.64

10.89

10.82

10.97

4.93

8.64

11.09

7.41

7.54

7.45

7.25

7.71

6.49

5.88

Combin ación de “Doble Cuerpo”

Doble de las Montañ as Rocosas

Semiremolqu e/Remol que Triple

Carro Casa

Carro y Remolq ue de Acampa r

Carro y Remolq ue de Bote

Carro Casa y Remolq ue de Bote

WB-20D

WB-28D

WB-30T

Semiremolqu e/Remol que Doble de Autopist a de Peaje WB33D*

MH

P/T

P/B

MH/B

Semi-remolque Interestatal

WB-19*

WB20**

Bus Interurbano

Bus de Tránsito Urbano

CITY BUS

Bus Escolar Convenc ional (65 pasajero s) S-BUS11

Bus Escolar Grandea (84 pasajero s) S-BUS12

Bus Articula do

Semiremolqu e Interme dio

A-BUS

WB-12

Radio Mínimo de Giro 13.66 13.66 13.67 24.98 13.67 18.25 12.11 10.03 7.26 15.19 para Diseño (m) Radio de Giro de la Línea 12.50 12.50 12.47 23.77 12.47 17.04 10.97 9.14 6.40 14.02 Centralb( CTR) (m) Radio Mínimo 2.25 0.59 5.83 16.94 2.96 4.19 7.92 5.58 2.44 10.67 Interno (m) Nota: Los números en la tabla se han redondeado a la centésima de metro más próxima. * Vehículo de diseño con remolque de 14.63 m como se adoptó en la Ley Ayuda al Transporte Superficial de 1982 (Surface Transportation Assistance Act, STAA). ** Vehículo de diseño con remolque de 16.15 m como se reconoció en la Ley de Ayuda al Transporte Superficial de 1982 (Surface Transportation Assistance Act, STAA). a Los buses escolares se fabrican para tamaños de 42 a 84 pasajeros. Esto corresponde a distancias entre ejes de 3.35 a 6.10 m, respectivamente. Para esos diferentes tamaños, el radio mínimo de giro varía de 8.58 a 11.92 m y el radio mínimo interno varía de 5.38 a 7.1 m. b El radio de giro supuesto por un diseñador al investigar las trayectorias de giro posibles se establece en la línea central del eje frontal de un vehículo. Si se supone la trayectoria de giro mínima, el CTR es aproximadamente igual al radio mínimo de giro para diseño menos un medio del ancho frontal del vehículo.

Tabla 2-2b. Radio Mínimo de Giro para los Vehículos de Diseño (Sistema Usual Norteamericano de Unidades) Tipo de Vehículo de Diseño

Carro de Pasajero s

Camión de un solo cuerpo

Símbolo Radio Mínimo de Giro para Diseño (m) Radio de Giro de la Línea Centralb( CTR) (m) Radio Mínimo Interno (m) Tipo de Vehículo de Diseño

P

Símbolo

SU-30

Camión de un solo cuerpo (tres ejes) SU-40

BUS-40

BUS-45

23.8

41.8

51.2

41.7

21.0

38.0

47.4

14.41

28.4

Semi-remolque Interestatal

WB-62*

WB67**

Bus Interurbano

Bus de Tránsito Urbano

Bus Escolar Grandea (84 pasajero s) S-BUS40

Bus Articula do

Semiremolqu e Interme dio

CITY BUS

Bus Escolar Convenc ional (65 pasajero s) S-BUS36

A-BUS

WB-40

44.0

41.6

38.6

39.1

39.4

39.9

37.8

40.2

37.8

34.9

35.4

35.5

36.0

36.4

24.3

24.7

24.5

23.8

25....