Vehículo de Diseño - Apuntes de Ingeniería Civil

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DISEÑO VIAL URBANO
VEHICULO DE DISEÑO
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VEHÍCULO DE DISEÑO
Los vehículos que circulan por las vías urbanas, están destinados a distintos usos en función de su peso, potencia, dimensiones y maniobrabilidad, que en todo caso, condicionan las características del diseño geométrico y resistencia del pavimento.
CLASIFICACIÓN VEHICULAR
NOTAS *(1) Ver art. 5 del Reglamento Nacional de Vehículos
*(2) Ver art. 6 del Reglamento Nacional de Vehículos
*(3) No previstos en el Reglamento Nacional de Vehículos
VEHÍCULO DE DISEÑO
El proyectista deberá tener presente que la vía, durante su vida útil, será transitada por diversos tipos de vehículos por lo que se requerirá del buen juicio y criterio profesional para elegir los “vehículos de diseño” que resulten adecuados para diversas solicitaciones de la vía.
ACELERACION PROMEDIO
SEGÚN TIPO DE VEHICULOS
El movimiento de un vehículo se produce como resultado de una serie de fuerzas favorables y contrarias. Al esfuerzo tractor del motor, además de los rozamientos internos, se oponen diversas resistencias, como son la debida al viento, la de rodadura, la debida a la inclinación de la vía y a los distintos tipos de rozamiento entre las ruedas y la vía, causadas por la aceleración, desaceleración y giros.
La capacidad de aceleración de un vehículo depende de su peso, de las diversas resistencias que se
oponen a su movimiento y de la potencia transmitida a las ruedas en cada momento.
A continuación se indican las aceleraciones normales en diferentes tipos de vehículos:
Automóviles de tamaño medio : de 0.9 m/seg2 a 2.2 m/seg2
Automóviles deportivos : de 3.5 m/seg2 a 4.5 m/seg2
Vehículos comerciales : de 0.2 m/seg2 a 0.6 m/seg2
Asimismo, en el siguiente cuadro se indica la velocidad promedio alcanzada por vehículos ligeros y pesados, para una distancia recorrida determinada, después de una aceleración normal, partiendo del reposo, según se trate de vías horizontales o inclinadas, respectivamente
VEHÍCULO DE DISEÑO
A efectos prácticos debe admitirse una desaceleración normal del orden de 2.5 m/seg2 (9 km /hora por segundo).
VEHÍCULO DE DISEÑO
VEHÍCULO DE DISEÑO
VEHÍCULO DE DISEÑO
VEHÍCULO DE DISEÑO
VEHÍCULO DE DISEÑO
NOTAS:
(1) El peso máximo permitido para unidades o combinación de vehículos es de 48,000 Kg.
(2) Vehículos con facilidad de distribución de peso por ejes.
(3) En todos los casos cuando la presente tabla se refiere a carga por eje posterior, se asume que cada uno de los ejes individualmente es de 4 neumáticos, caso contrario deberá recalcularse la carga por eje en base a lo indicado en el presente Reglamento.
VEHÍCULO DE DISEÑO
VELOCIDAD DE DISEÑO
Velocidad General
Velocidad se define como la relación entre el espacio recorrido y el tiempo que se tarda en recorrerlo. Es decir, para un vehículo representa su relación de movimiento, generalmente expresada en kilómetros por hora (km/h).
Para el caso de una velocidad constante, ésta se define como una función lineal de la distancia y el
tiempo, expresada por la fórmula:
Donde :
v = Velocidad constante (Kilómetro por hora)
d = Distancia recorrida (kilómetros)
t = Tiempo de recorrido (horas)
Velocidad de Punto o Instantánea
Es la velocidad de un vehículo a su paso por un determinado punto de una vía o de una calle. Como
dicha velocidad se toma en el preciso instante del paso del vehículo por el punto, también se le
denomina velocidad instantánea.
VELOCIDAD DE DISEÑO
Velocidad Media Temporal
Es el promedio aritmético de las velocidades de punto de todos los vehículos, o parte de ellos, que pasan por un punto específico de una carretera o vía durante un intervalo de tiempo seleccionado. Para datos de velocidades de punto no agrupados, matemáticamente la velocidad media temporal se define como:
Donde :
vt = Velocidad media temporal
vi = Velocidad del vehículo i
n = número total de vehículos observados o tamaño de la muestra
Para el caso de datos de velocidades de punto agrupadas, la velocidad media temporal es:
Donde:
m = Número de grupos de velocidad
ƒi = Número de vehículos en el grupo de velocidad i
vi = Velocidad de punto del grupo i
VELOCIDAD DE DISEÑO
Velocidad Media Espacial
Es el promedio aritmético de las velocidades de punto de todos los vehículos que en un instante dado se encuentran en un tramo de carretera o vía. Se dice entonces, que se tiene una distribución espacial de velocidades de punto.
Donde :
Ve = Velocidad media espacial
d = Distancia dada o recorrida
t = Tiempo promedio de recorrido =
Expresión que relaciona la velocidad media temporal y la velocidad media espacial:
Donde :
= Variancia de la distribución de velocidades en el espacio
La variancia de la muestra de velocidades en el espacio es :
VELOCIDAD DE DISEÑO
Donde :
=variancia de la distribución de velocidades en el tiempo cuyo valor, para datos agrupados, es igual a:
Es importante anotar que la velocidad media espacial es igual a la velocidad media temporal sólo cuando la variancia de la velocidad media espacial sea igual a cero, lo cual se consigue en el evento en que todos los vehículos viajen exactamente a la misma velocidad. Caso en el cual:
Cuando las velocidades de los vehículos no son iguales, la velocidad media temporal es siempre mayor que la velocidad de media espacial.
VELOCIDAD DE DISEÑO
Ejemplo:
Se tiene un tramo de carretera de longitud de 50 metros, en el cual circulan tres vehículos a velocidades constantes de 80 km/h, 75 km/h y 60 km/h, respectivamente.
Solución:
La velocidad media temporal:
Los tiempos de recorrido de cada vehículo son:
VELOCIDAD DE DISEÑO
El tiempo promedio de recorrido es:
La velocidad media espacial es:
La varianza de distribución de velocidades es:
VELOCIDAD DE DISEÑO
Velocidad de Recorrido
Llamada también velocidad global o de viaje, es el resultado de dividir la distancia recorrida, desde principio a fin del viaje, entre el tiempo total que se empleó en recorrerla. En el tiempo total de recorrido están incluidas todas aquellas demoras operacionales por reducciones de velocidad y paradas provocadas por la vía, el tránsito y los dispositivos de control, ajenos a la voluntad del conductor. No incluye aquellas demoras fuera de la vía, como pueden ser las correspondientes a gasolineras, restaurantes, lugares de recreación, etc.
Velocidad de Circulación
Para un vehículo, la velocidad de circulación o velocidad de crucero, es el resultado de dividir la distancia recorrida entre el tiempo durante el cual el vehículo estuvo en movimiento. Para obtener la velocidad de circulación en un viaje normal, se descontará del tiempo total de recorrido, todo aquel tiempo que el vehículo se hubiese detenido, por cualquier causa. por lo tanto, esta velocidad por lo general, será de valor superior a la de recorrido.
VELOCIDAD DE DISEÑO
Ejemplo:
un vehículo de prueba es observado en las secciones transversales AA, BB, CC y DD viajando a las velocidades de 95,50,0 (parado) y 65 km/h. A lo largo de estos tres subtramos recorre las distancias de 180, 45 y 105 metros en 9, 7 y 12 segundos, respectivamente. En la sección transversal CC permanece parado por 15 segundos ante la presencia de un semáforo en rojo. Se desea conocer las velocidades medias de recorrido y de circulación del vehículo de prueba entre las secciones transversales AA y DD, esto es, a lo largo de todo el tramo AD.
Solución:
La velocidad media de recorrido del vehículo en el tramo AD se puede plantear así :
V recorrido = Distancia recorrida
 Tiempo de recorrido
Donde :
Distancia recorrida = dAD = d AB + d BC + d CD
		 = 180 + 45 + 105
		 = 330 m.
Tiempo de recorrido = t AD = t AB + t BC + t parado + t CD = 9 + 7 + 15 + 12 = 43s
Por lo tanto :
v recorrido = d AD / t AD = 27.6 km/h
t AD = 43s
d AD = 330 m
VELOCIDAD DE DISEÑO
Por otro lado, la velocidad media de circulación del vehículo en el tramo AD es :
v circulación = Distancia recorrida
	Tiempo de circulación
Donde:
Distanciarecorrida = d AD = 330 m.
Tiempo de circulación = t AD = t AB +t BC + t CD = 9 + 7 + 12 = 28seg.
Por lo tanto :
v circulación = 330 m = 11.78 m/sg=42.64 km/h
	28s
Obsérvese que en el tiempo de circulación sólo se incluyen los tiempos en los cuales el vehículo realmente está en movimiento, esto es, durante 9, 7 y 12 segundos, respectivamente. Igualmente, estos tiempos que el vehículo está en movimiento incluyen las demoras operacionales, las cuales se ven reflejadas en los cambios de velocidad que el vehículo experimenta a lo largo del tramo AD.
A su vez, las velocidades medias de marcha del vehículo para cada sub tramo son :
V AB = d AB = 180 m = 72.4 km/h
 t AB 9s
V BC = d BC = 45 m = 23.1 km/h
 t BC 7s
V CD = d CD = 105 m = 31.5 km/h
 t CD 12s
VELOCIDAD DE DISEÑO
Velocidad de Diseño
Llamada también velocidad de diseño, es la velocidad máxima a la cual pueden circular los vehículos con seguridad sobre una sección específica de una vía, cuando las condiciones atmosféricas y del tránsito son tan favorables que las características geométricas del proyecto gobiernan la circulación.
La selección de la velocidad de proyecto depende de la importancia o categoría de la futura vía, de los volúmenes de tránsito que va a mover, de la configuración topográfica de la región, del uso del suelo y de la disponibilidad de recursos económicos.
Velocidad Específica
Puede definirse la velocidad específica de una vía urbana como aquella a la que un vehículo tipo puede circular permanentemente cuando las condiciones meteorológicas y del pavimento son favorables y la intensidad de tráfico es reducida, de forma que las condiciones geométricas de la vía son el único factor que condiciona la seguridad.
Debe tenerse en cuenta que la velocidad de proyecto en condiciones de pavimento mojado puede suponerse que es aproximadamente un 20% menor que cuando es pavimento está seco, y está comprobado que incluso los vehículos más rápidos reducen su velocidad sensiblemente cuando las condiciones del pavimento son adversas.