Radio y peralte
Paola El GhorayebEnsayo21 de Noviembre de 2017
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Radio y peralte
las vueltas que se realizan a velocidades inferiores a 15 km/h se consideran vueltas bajas a velocidad. Esta situación se presenta generalmente en interacciones agudas, donde el radio de las curvas es controlado por las vueltas de los giros mínimo del vehículo
La diferencia entre la máxima y la mínima, se toma el vehículo de diseño y seria:
- Mínimo= ruedas internas
- Máximo= ruedas externas
Se consideran como vueltas a alta velocidad aquellas que se efectúan con un 70% de la velocidad de proyecto. Esta condición se presenta a las curvas a campo abierto y en las curvas de los enlaces de lugares importantes, donde el radio de ellas es controlado por el peralte y la fricción lateral. (está controlado entre las llantas y la superficie de rodamiento).
la superficie de rodamiento cuando un vehículo sale o cambia su trayectoria de movimiento rectilíneo a curvilíneo se siente una fuerza que tiende a conservar el movimiento en línea recta; a este impulso inicial se le llama erróneamente, fuerza centrífuga.
Un vehicula sale de una curva por dos razones que pueden ocurrir independiente o simultáneamente:
- Ya sea porque el peralte de la curva no es suficiente para controlar la velocidad
- Porque la fricción sobre las ruedas o el pavimento falla y se produce el derrape o deslizamiento
Las principales causas por la que un vehículo derrapa son debido presencia de: hielo, agua y arena sobre el pavimento.
cuando un vehículo se desplaza a lo largo de una curva horizontal, actúa sobre él, la fuerza centrífuga que tiende a desviarlo de su trayectoria normal tiende a alterar su línea recta.
Según las leyes de la dinámica, la magnitud de la fuerza es:
donde:[pic 1]
F= fuerza centrífuga ; m= la masa del vehículo ; a= aceleración del vehículo
La relación entre la masa y la aceleración radial es:
donde:
m= masa del vehículo ; p=peso del vehículo ; g= aceleración del vehículo debido a su gravedad
[pic 2]
donde:
V= velocidad del vehículo ; R= radio de la curva
En esta expresión:
[pic 3][pic 4]
- Se puede notar que la velocidad es mayor, la fuerza es mayor
- Se puede notar que para un mismo radio “R” la velocidad va a ser mayor y la fuerza será mayor
La única fuerza que se opone al deslizamiento lateral del vehículo es la fuerza de fricción (Fr), entre las ruedas y el pavimento.
esta fuerza por si sola generalmente a velocidades altas, no es suficiente para impedir el deslizamiento transversal; por lo tanto, será necesario buscar un complemento inclinado transversalmente a la calzada. Esta inclinación denominada sobre elevación o peralte junto con la fricción y al peso del propio vehículo. Eliminando el efecto centrifugo, estableciendo la estabilidad del vehículo en la curva.
[pic 5]
Estas son las fuerzas que actúan en un vehículo que circula sobre la curva y que tiende a deslizarlo o volcarlo hacia la parte exterior de la curva, Situación más común que se presenta en la práctica en la mayoría de los vehículos; la condición necesaria para el vehículo desliza transversalmente se plantea así:
- La resultante paralela al pavimento actúa hacia la izquierda por lo que debe ser contrarrestada contra la fuerza de fricción (Fr) entre las ruedas y el pavimento (Fx-Px) y la Ft, actúa hacia la derecha (Ft=Fx-Px); también sucede que la fuerza de fricción es igual a la fuerza normal Ft, por lo tanto: Fx-Px=(fy+Py) Ft
Despejando Ft
[pic 6]
Si dividimos entre cosα[pic 7][pic 8]
Si reemplazamos el valor de la fuerza centrífuga “F” dado por la ecuación #3 y el valor de la tang por la sobre la elevación:
[pic 9]
Para los valores de la sobre elevación normales “NO” se toman en cuenta el producto Fes, debido a que son muy pequeños
[pic 10]
al poner la velocidad V en Km/h el radio R en metros y sustituyendo ys por 9.8m/s2 tenemos:
[pic 11]
otros aspectos importantes que definir en las curvas horizontales es la expresión de su curvatura.
- La curvatura de un radio circular de un radio “R” es el valor de su inverso:
si tomamos en cuenta el n1 del numerador como un arco de un metro de longitud, el Angulo central corresponde al grado de curvatura b unitario “G1” cuyo valor en grado sexagesimales es:
[pic 12]
De manera general se le ha llamado grado de curvatura “Ga” al valor del Angulo central corresponde a un arco “A” determinada longitud, escogido como un arco unitario, de esta manera según la figura de la relación entre R y grado de la curvatura “Ga” se establece así:[pic 13]
[pic 14]
[pic 15]
Donde: [pic 16][pic 17]
Para el radio en metros y un arco unidad “a” de 20 m, el valor bastante utilizado en nuestro radio; el valor del grado de curvatura:
[pic 18]
Como es necesario utilizar una sobre elevación máxima:
- 12% en zonas donde no existe heladas, ni nevadas y el porcentaje de vehículos pesados en la corriente del tránsito es mínima.
- 10% donde sin haber hielo o nieve se tiene un gran
- Porcentaje de vehículos pesados.
- 8% donde las nevadas y las heladas son frecuentes
- 6% zonas urbanas.
Establecida por la sobre elevación máxima “Smax” y el radio mínimo “Rmin” de la curva, queda definido para cada proyecto partiendo de la ecuación 5#, como
[pic 19]
A su vez el grado máx. de curvatura G20max para un arco de 20 metros:
[pic 20]
Reemplazando las ecuaciones 9 y 10, los valores del coeficiente lateral Ft y la sobre elevación máx. que se considere, se calculan los valores del radio mínimo y el grado máximo de curvatura G20max para la velocidad de V
Para asignar la sobre elevación S con una curva con un radio R mayores al radio mínimo, se pueden utilizar 2 procedimientos:
- Es utilizado por la SCT (manual de proyecto de una carretera). Consiste en realizar una repartición lineal e inversamente proporcional, así:
[pic 21][pic 22]
- La AASSHTO consiste en calcular la sobre elevación atreves de una relación parabólica:
[pic 23]
- Velocidad: se define velocidad como la relación entre la distancia y el tiempo
distancia recorrida y el tiempo que se tarda en recorrer, se expresa:
[pic 24]
- Velocidad de punto: es la velocidad de un vehículo a su paso por un punto de una vía
- Velocidad media temporal: es el promedio de las velocidades de punto de los vehículos que pasan por un punto, durante un intervalo de tiempo determinado. Su distribución es:
[pic 25][pic 26][pic 27]
- Velocidad media espacial: es el promedio de las velocidades de punto de todos los vehículos que se encuentran en un tramo. Su distribución espacial es:
[pic 28][pic 29] - Velocidad de recorrido: es la distancia total de viaje entre el tiempo total de viaje
[pic 30]
- Velocidad de marcha: distancia recorrida entre el tiempo durante el vehículo estuvo en movimiento. Para obtener esta velocidad se descontará del tiempo total recorrido, todo aquel tiempo en el que el vehículo se hubiese detenido por causa de operación del tránsito.
[pic 31]
Uso de los estudios de velocidad de punto: se emplea para estimar la distribución de velocidades de los vehículos en una corriente vehicular en cualquier vía; de igual modo para:
- Establecer la efectividad de los límites de velocidad
- Medir la efectividad de algún cambio en la vía (antes o después)
- Medir efectividad de los sistemas de control
- Investigación de accidentes
- Revisión de tendencia de velocidad
- Evaluación de la operación del transito
- Estudios de investigación
Condiciones para el estudio de velocidad:
- Estudios básicos
- Tendencia de velocidad
- Problemas específicos de ingeniería de transito
Métodos para medir la velocidad de punto
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