Trazado en alzado de carreteras – Principios básicos

trazado en alzado de carreteras

¿Quieres saber qué hay que tener en cuenta a la hora de proyectar el trazado en alzado de carreteras? ¿Qué es el parámetro Kv? ¿Qué pendientes máximas pueden proyectarse en una determinada carretera? El trazado es sin duda uno de los aspectos más importantes dentro de un proyecto de carretera, y tendrá una afección enorme al resto del proyecto: del presupuesto al drenaje, pasando por las expropiaciones o los movimientos de tierras. Todo gira en torno al trazado. Hace algunas semanas te explicamos en nuestro Blog sobre Ingeniería de Carreteras cuales son los aspectos básicos a tener en cuenta a la hora de diseñar el trazado en planta de carreteras. Hoy queremos hacer lo mismo pero con el trazado en alzado de carreteras, y como siempre, lo haremos siguiendo las especificaciones de la Norma 3.1-I.C. “Trazado de Carreteras” que podrás descargar directamente desde nuestra sección de Normativa.

Inclinación máxima y mínima de las rasantes

La inclinación máxima de rampas y pendientes que deberá proyectarse estará siempre en función de la velocidad de proyecto (Vp), y se ajustará a lo establecido en las siguientes tablas en función del tipo de carretera que se esté proyectando.

Autopistas y autovías
Carreteras convencionales y multicarril

En el otro extremo tenemos la pendiente mínima que se le debe dar a la rasante de la carretera, y que será igual a 0,5% (excepcionalmente 0,2%). Esto tiene su explicación desde el punto de vista del correcto drenaje del pavimento, de manera que en en cualquier punto la línea de máxima pendiente de la plataforma sea como mínimo del 0,5%, favoreciendo la evacuación del agua de lluvia.

Otro aspecto a tener en cuenta en el trazado en alzado de carreteras es que no deben proyectarse rampas ni pendiente de inclinación máxima en una longitud superior a 3.000 metros. Así mismo, tampoco se proyectarán rampas ni pendientes cuyo tiempo de recorrido a la velocidad de proyecto sea inferior a 10 segundos, con objeto de dar una cierta homogeneidad al trazado, y evitando así los continuos cambios de rasante. Esta longitud se medirá entre vértices consecutivos.

Acuerdos verticales

Según la Norma 3.1-IC, se adoptará siempre como curva de acuerdo vertical una parábola simétrica de eje vertical, la cual viene definida matemáticamente por las siguientes expresiones:

Donde:

  • Kv: Parámetro (radio de la curva en el vértice de la parábola).
  • L: Longitud de la curva (L=2T).
  • θ : Diferencia entre las inclinaciones de las rasantes (en valor absoluto y tanto por uno).

Se pueden distinguir dos tipos de acuerdo verticales: los acuerdos cóncavos (en forma de “U”), y los acuerdos convexos (en forma de ” ∩ “), tal y como puede observarse en las siguientes imágenes.

Acuerdo cóncavo
Acuerdo convexo

Parámetros mínimos de las curvas de acuerdo vertical

La comodidad de los usuarios debe ser siempre uno de los objetivos principales a perseguir cuando se proyecta una carretera. Una carretera con continuos cambios de rasante y con acuerdos verticales de longitud reducida puede provocar la sensación de estar circulando por una montaña rusa, algo que también puede perjudicar a la seguridad en la circulación. Para evitar esto, debe evitarse el proyecto de acuerdos verticales consecutivos con parámetros de Kv reducidos. La Norma lo que nos dice al respecto es que la longitud de una curva de acuerdo vertical y por lo tanto su parámetro Kv, serán los mayores de entre los valores que cumplan las siguientes limitaciones:

a) Consideración de visibilidad: Si la longitud de la curva de acuerdo vertical (L) es superior a la visibilidad requerida (D), el valor de Kv vendrá dado por las siguientes expresiones:

En acuerdos convexos:

En acuerdos cóncavos:

Donde:

  • Kv: Parámetro de la parábola (m).
  • L: Longitud de la curva de acuerdo (m).
  • h1: Altura del punto de vista del conductor sobre la calzada (m).
  • h2: Altura del objeto sobre la calzada (m).
  • h: Altura de los faros del vehículo (m).
  • α: Ángulo que el rayo de luz de mayor pendiente del cono de luz de los faros forma con el eje longitudinal del vehículo.
  • D: Visibilidad requerida (m).
  • θ: Diferencia entre las inclinaciones de la rasantes (en valor absoluto y tanto por uno).

Para comprobar la visibilidad de parada en acuerdos cóncavos se considerará:

h1 = 1,10 m  /  h2 = 0,50 m  /  h = 0,75 m  /  α = 1º

En cambio, para comprobar la visibilidad de adelantamiento en acuerdos convexos se considerará:

h1 = h2 = 1,10 m

Aplicando las expresiones matemáticas que hemos definido, y adoptando los valores de h y α indicados, obtenemos los parámetros mínimos que han de tener los acuerdos verticales para disponer de visibilidad de parada en cualquier clase de carretera y de visibilidad de adelantamiento en carreteras convencionales (sin tener en cuenta consideraciones de coordinación planta-alzado).

Parámetros mínimos de los acuerdos verticales para disponer de visibilidad de parada y de adelantamiento

En el caso de que la longitud de la curva de acuerdo vertical (L) sea inferior a la visibilidad requerida (D), el valor del parámetro Kv vendrá dado por las
siguientes expresiones:

En acuerdos convexos:

En acuerdos cóncavos:

Donde:

  • Kv: Parámetro de la parábola (m).
  • L: Longitud de la curva de acuerdo (m).
  • h1: Altura del punto de vista del conductor sobre la calzada (m).
  • h2: Altura del objeto sobre la calzada (m).
  • h: Altura de los faros del vehículo (m).
  • α: Ángulo que el rayo de luz de mayor pendiente del cono de luz de los faros forma con el eje longitudinal del vehículo.
  • D: Visibilidad requerida (m).
  • θ = |i2 − i1|: Diferencia entre las inclinaciones de la rasantes (en
    valor absoluto y tanto por uno).

b) Consideraciones de percepción visual:

La longitud de la curva de acuerdo vertical deberá cumplir la siguiente condición:

L ≥ 𝑉p

Si la longitud de acuerdo vertical (L=Kv·𝜃) obtenida para el parámetro tomado de la tabla anterior (Parámetros mínimos de los acuerdos verticales para disponer de visibilidad de parada y de adelantamiento) es inferior a Vp, entonces se determinará cuál es el Kv realmente necesario por medio de la expresión:

𝐾𝑣 ≥ 𝑉𝑝/𝜃

La norma incluye unos ábacos en los que podemos obtener de un modo gráfico las longitudes de acuerdo necesarias en función de las inclinaciones de las rasantes y de la velocidad de proyecto.

Curvas de acuerdo vertical cóncavo

En este primer ábaco, diseñado para acuerdos cóncavos, tomamos como ejemplo un acuerdo donde la diferencia de pendientes es del 0,03 (por ejemplo una pendiente del -2% seguida de una rampa del +1%). Si nuestra carretera tiene una Vp de 100 km/h, vemos que la longitud del acuerdo será de 130 metros. En este caso, se observa además que la visibilidad es superior a la longitud del acuerdo (D > L).

La Norma incluye otro ábaco diseñado para acuerdos convexos. Hay que tener en cuenta que la información obtenida en estos ábacos es orientativa, siendo necesario realizar los correspondientes estudios de visibilidad.

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