Fundamentos de Ingeniería y Diseño Geométrico de Carreteras: Clasificación, Objetivos y Elementos de la Plataforma

Clasificación de Carreteras y Vías

La clasificación de carreteras se establece en función de tres criterios principales:

1. Características Técnicas: Autopistas, Autovías, Vías Multicarril, Carreteras Convencionales.
2. Administración Competente: Estatales, Autonómicas, Diputaciones, Municipales.
3. Funcionalidad: Carreteras (Nacionales, Comarcales y Locales), Caminos.

Principios Fundamentales del Diseño Viario

Los objetivos del diseño de carreteras son esenciales para garantizar la calidad y sostenibilidad de la infraestructura:

• Seguridad: Premisa básica en cualquier diseño viario, inspirando todas las fases. Se refleja en la simplicidad y uniformidad de los diseños.
• Funcionalidad: Determinada por la vía a proyectar y la demanda de tráfico. Debe permitir una adecuada movilidad de usuarios y mercancías a través de una suficiente velocidad de operación.
• Integración Ambiental: Procurar minimizar los impactos ambientales, teniendo en cuenta los usos y valores de los suelos afectados.
• Comodidad: Incrementar el confort de los usuarios de los vehículos, reduciendo las aceleraciones y sus variaciones. Esto se logra ajustando la curvatura de la geometría y sus transiciones.
• Economía: Lograr el menor coste posible en la ejecución y conservación, buscando una solución de compromiso con el resto de objetivos.
• Estética:
  • Exterior: Relacionada con la adaptación paisajística.
  • Interior: Relacionada con la comodidad visual del conductor ante las perspectivas cambiantes.
• Elasticidad: Capacidad para la acomodación de futuras ampliaciones o mejoras, siempre que sean previsibles en un tiempo razonable.

Factores Determinantes del Diseño Geométrico

Factores Externos

• Orografía.
• Geología y Geotecnia: Incluye la ingeniería de taludes, capacidad de soporte de los suelos, asientos y cimentaciones de estructuras.
• Demanda de Tráfico: Estimación de la intensidad horaria de proyecto para el año horizonte, el desequilibrio del tráfico por sentido y la composición del mismo.
• Valores Ambientales: Población, fauna, flora, paisaje, patrimonio arqueológico.
• Entorno Urbanístico: Tramos urbanos que discurren por suelo clasificado como urbano.

Factores Internos

• Velocidades:
  • Velocidad de Diseño: Velocidad uniforme a lo largo del trazado, supuesta velocidad del conductor.
  • Velocidad de Operación: Velocidad a la que optan los conductores.
  • Velocidad de Proyecto (Vp): Permite definir las características mínimas de construcción del trazado (máxima velocidad constante con seguridad).
  • Velocidad Específica: Máxima velocidad que puede mantenerse a lo largo de un elemento del trazado aisladamente, con pavimento húmedo y buen estado de neumáticos.
• Distancias y Visibilidades: De parada, adelantamiento y cruce.
• Estética y Armonía.

Geometría en Planta: El Eje de Referencia

El Eje de Referencia es la línea directriz del modelo tridimensional de la carretera.

Condiciones de Continuidad

Manteniendo la continuidad lógica de posición, se establecen dos condiciones de conexión:

1. Continuidad de Tangencia y Curvatura: Sucesión de rectas y círculos unidos entre sí mediante clotoides. Estas transiciones evitan saltos bruscos en la fuerza centrífuga.
2. Continuidad de Tangencia: Conexión directa entre recta y círculo o entre círculos, coincidiendo tangencias en los puntos de unión. Aparecen saltos puntuales de fuerza centrífuga que no serán bruscos si el Radio (R) es mayor a 1500 metros.

Radio Mínimo y Curvas de Transición

• Radio Mínimo de Curvas Circulares: Es función de la consistencia, el peralte, el rozamiento transversal y la visibilidad de parada en toda su longitud.
• Curvas de Transición: Elementos que evitan discontinuidades de curvatura al variarla gradualmente a lo largo de su desarrollo.

Geometría en Alzado

El Alzado define el perfil longitudinal de la carretera.

Componentes y Condicionantes

• Componentes: Acuerdos parabólicos (convexo o cóncavo) y Rasantes (rampa o pendiente).
• Condicionantes Externos: Drenaje, pasos superiores e inferiores.

Limitaciones de los Acuerdos Verticales

• Acuerdos Convexos: El acuerdo mínimo debe garantizar la visibilidad de parada.
• Acuerdos Cóncavos: El acuerdo debe asegurar que los faros alumbren la distancia mínima de parada.

Los acuerdos pequeños pueden percibirse como un quiebro. Por ello, se limita la longitud del acuerdo (L) a ser mayor o igual que la Velocidad de Proyecto (Vp).

Elementos Constitutivos de la Plataforma Viaria

Plataforma

Zona de la carretera destinada al uso de vehículos, formada por la calzada, el arcén y las bermas.

Calzada

Parte de la carretera destinada a la circulación de vehículos, dividida en carriles.

Carriles

Franja longitudinal en que puede estar dividida la calzada, delimitada o no por marcas viales, con anchura suficiente para la circulación.

Arcén

Franja longitudinal pavimentada contigua a la calzada, no destinada al uso de vehículos automóviles más que en circunstancias excepcionales.

Berma

Franja longitudinal comprendida entre el borde exterior del arcén y la cuneta.

Bombeo

Pendiente transversal aplicada en tramos en recta para facilitar el drenaje.

Dimensiones y Pendientes Transversales

• Mediana: 14 m (mínima), 2 m (excepcional 1 m).
• Bombeo: Calzada y arcenes (2%), Bermas (4%).
• Gálibo: Vías urbanas (5,0 m), Vías interurbanas (5,3 m).
• Peralte: Inclinación transversal de la plataforma diseñada para compensar la fuerza centrífuga en curvas.