GUIA DE DISEÑO GEOMÉTRICO
 
CAPÍTULO 5: DISEÑO GEOMÉTRICO DE INTERSECCIONES
 
Sección 502 : Intersecciones a desnivel
   
 

502.01 GENERALIDADES

Un paso a desnivel es un conjunto de ramales que se proyecta para facilitar el paso de tránsito entre unas carreteras que se cruzan en niveles diferentes. También puede ser la zona en la que dos o más carreteras se cruzan a distinto nivel para el desarrollo de todos los movimientos posibles de cambio de una carretera a otra, con el mínimo de puntos de conflicto posible.

Un paso a desnivel se construye:

Para aumentar la capacidad o el nivel de servicio de intersecciones importantes, con altos volúmenes de tránsito y condiciones de seguridad insuficientes.
Para mantener las características funcionales de un itinerario sin intersecciones a nivel.

Se ha visto que el diseño de un intercambio en una ubicación dada está regido por cuatro variables fundamentales: definición funcional de las carreteras que se cruzan, condiciones de tránsito, características topográficas y análisis de costos. Como es muy difícil que estas cuatro variables coincidan para dos situaciones distintas, raramente el diseño apropiado para un intercambio va a poder ser adaptado en otro lugar. Por lo anterior el proyectista no debe tener una idea preconcebida que lo limite a la aplicación de un determinado patrón de solución antes de haber analizado el conjunto de soluciones posibles.

Siendo el intercambio la forma más completa y más desarrollada de diseño de una Intersección, el proyectista debería dominar la materia referente a Diseño de Intersecciones para abordar con éxito el diseño de un intercambio.

Esta sección del manual presenta una clasificación general de los patrones clásicos de solución, indicando los conceptos relevantes de cada uno de ellos, a fin de que quien proyecte esté familiarizado con estas soluciones y con las denominaciones que se aplican a sus elementos constitutivos.

Los intercambios presentan características de funcionamiento que los hacen muchísimos más cómodos y seguros que los cruces a nivel. Sin embargo, el alto costo inicial de este tipo de obras exige una justificación previa que permita adoptar la decisión adecuada. No es posible dar un método preciso y simple para abordar este problema, pero a continuación se indican algunos criterios generales que orientan la decisión o los estudios técnico-económicos complementarios.

(a)

Carreteras con carácter de Autopista. Si se desea construir una carretera con carácter de autopista, vale decir, con control total de acceso, es condición indispensable proveer separación de niveles o bien un intercambio para todo camino principal que la cruce. En caso que el camino transversal no justifique ni lo uno ni lo otro, deberá quedar interrumpido o bien desviarse por un camino lateral hasta el intercambio o cruce a desnivel más próximo.
 

(b)

Insuficiente Capacidad de Intersecciones a Nivel. En aquellos casos de carreteras en que una o ambas tengan un alto volumen de tránsito y cuyo cruce a nivel implique un punto de sensible menor capacidad relativa, se justifica la separación de niveles siempre que no exista manera de solucionar el problema mediante mejoras del cruce a nivel.
 

(c) Condiciones Topográficas del Lugar Ciertos puntos obligados de Intersección pueden tener tan malas características geométricas (visibilidad restringida, pendientes fuertes, etc), que aún cuando los volúmenes existentes no sean el factor preponderante, la seguridad y el deseo de obtener condiciones de operación aceptables en las vías que se cruzan pueden justificar ampliamente la separación de niveles.
 
(d) Alta tasa de Accidentes en Intersecciones Existentes Suelen existir cruces a nivel en los que, a pesar de las mejoras que puedan haberse introducido, la tasa de accidentes es desproporcionada. En estos casos la única, solución la provee el intercambio que permite los mismos movimientos.
 
(e) Economía de Operación a Nivel del Usuario o de la Colectividad El análisis económico de los beneficios obtenidos mediante la construcción de un intercambio, en relación con los costos de construcción y mantención del mismo, puede ser un indicador adecuado para justificar ese tipo de obras. En efecto, las Intersecciones próximas a la congestión, implican mayores costos de operación, tiempo perdido en espera y accidentes. El intercambio reduce los dos primeros, aún cuando los recorridos sean mayores que en el cruce a nivel, y prácticamente elimina los accidentes.

502.02 CRITERIOS DE DISEÑO GEOMÉTRICO

502.02.01 Proceso de Definición Geométrica de un Intercambio Vial

En el Esquema 502.01g se presenta una posible secuencia para el conjunto de actividades principales y centrales del diseño geométrico de un intercambio vial. En la práctica, este esquema responderá, a grandes rasgos, a la mayoría de las situaciones que se planteen, aún cuando puedan surgir leves variaciones para cada caso especial.

Las seis etapas en que se ha escalonado el diagrama básico (columna de la izquierda) será detallado brevemente a continuación. En concordancia con la intención de no aislar el trazado geométrico del contexto general del proyecto de un intercambio, en este diagrama se presenta en otra columna (derecha), el conjunto de actividades que, sin corresponder exactamente al trazado, interactúan con él y entre sí durante la confección del proyecto. Las flechas que aparecen entre una y otra columna serán explicadas, en cada caso, dentro del referido detalle de las seis etapas contempladas.

(a) A una adecuada definición geométrica de un intercambio se llega, rápida o afanosamente, tras una serie de adaptaciones sucesivas de los elementos y variables que en su conjunto configuran el problema.

De aquí en adelante se supondrá adoptado un tipo de intercambio, resuelto su enclavamiento y determinada la disposición general de los ramales, con el fin de mostrar el proceso de definición geométrica propiamente tal.

Cabe hacer notar, por último, que aunque se tenga resuelto el tipo y el emplazamiento de un intercambio, siempre se pueden tener varias alternativas de trazado de los ramales o de las carreteras comprometidas, puesto que existen esquemas que permiten distintas orientaciones de sus elementos (trompetas por ejemplo) y todos ellos pueden ser dimensiones según criterios diversos.

Si se desea, el proceso descrito en el esquema 502.01g, se puede repetir para cada alternativa con precisión y detalles que dependen de las circunstancias del proyecto, para el propósito de evaluarlos y decidir la geometría definitiva.
 
(b)

Se ejecutan esquemas preliminares en planta utilizando levantamiento escala 1:500 ó 1:1000; se fijan los que serán los ejes de definición geométrica y de replanteo de cada uno de los elementos del intercambio (ejes de simetría o bordes de calzada) y, muy especialmente, de las carreteras a enlazar, vayan a ser éstas modificadas o no puesto que con ellas han de empalmar todos los ramales en la mayoría de los casos. Si las vías no son modificadas, es imprescindible una definición taquimétrica de aquellos de sus elementos (eje de simetría o bordes) que serán utilizados como punto de partida de la definición en planta de los ramales.

También es necesario definir, en este momento, los anchos de los carriles de las calzadas asociados a cada uno de los ramales del intercambio, puesto que en algunos casos será necesario saber a qué distancia de los ejes analíticamente prefijados han de llegar otros ejes que no empalman directamente sobre ellos, sino que lo hacen sobre una línea de la vía predefinida distinta de su eje de replanteo.

La flecha que aparece en el diagrama, dirigida hacia la columna de la derecha, indica que si existe separación de trabajos por especialidades y los especialistas ya han empezado a desarrollar tareas tales como diseños de pavimentos y de estructuras, es oportuno que ellos obtengan estos datos. La flecha apunta en un solo sentido porque rara vez surgen, en esta etapa, proveniente de alguna otra actividad, condicionamientos para el ancho de calzada, y casi nunca para la elección de ejes.

Especial mención merece el caso de la topografía adicional, que en este momento puede ser requerida para las mediciones de las vías existentes y de las singularidades del terreno que afecten el diseño de las obras de arte.
 

(c) Se definen analíticamente los ejes en planta de las carreteras, si éstas fueran objeto de trazado y de los ramales del intercambio, cuidando la coherencia de los empalmes entre ellos según los anchos asignados en la etapa anterior. Se pueden hacer ya los diagramas de curvatura de los ramales (y de las carreteras) y sus diagramas de peraltes. Estos últimos deberán resolver las inclinaciones transversales de las puntas entre dos calzadas que se empalman, considerando su influencia sobre la definición en elevación, que posteriormente puede obligar a retocar dicha inclinación. La flecha, también dirigida sólo hacia la derecha, ilustra que estos datos también son requeridos para avanzar en el diseño de las estructuras, de los drenajes transversales y de las reposiciones de servicios. En caso de ser necesaria la reposición de caminos o la previsión de caminos de servicio, sus definiciones en planta pueden ser abordadas en esta etapa.
 
(d)

Es el momento de ejecutar los perfiles longitudinales de los ramales y carreteras ya definidas en planta. Ahora la flecha es doble, lo que indica que en este momento la interconsulta entre el proyectista y los especialistas es necesaria, puesto que es muy posible que existan condicionamientos, provenientes principalmente de los requerimientos de cotas para las obras de arte en general, que afecten el trazado en elevación. Si hay separación de especialidades, conviene desarrollar los proyectos de dichas obras de arte, por lo menos en los aspectos relativos al trazado, antes de proceder a definir los perfiles longitudinales.
 

(e)

Se ejecutan las secciones transversales, de los cuales se desprenden los límites de explanación y de expropiación. La flecha doble indica que existen interdependencias importantes entre ambas columnas, en aspectos tales como geotecnia (definición de taludes y cunetas), drenajes y desagüe (cunetas), estructuras (muros de contención) y expropiaciones.
 

(f) Resueltas todas las facetas del diseño, se ejecutan las cubicaciones y los presupuestos, con todos los proyectos anexos que provienen de la columna de la derecha.
 

ESQUEMA 502.01g
PROCESO DE DEFINICIÓN DE LA GEOMETRÍA DE UN INTERCAMBIO


502.02.02 Interdependencia entre los Trazados en Planta y Elevación

En el caso de un intercambio, la planta y la elevación del mismo se condicionan mutuamente en mucho mayor grado que en el caso de las intersecciones a nivel, en las que no existen grandes diferencias de cota a resolver.

Eso dificulta, aunque no imposibilita la pretensión de estructurar el presente capítulo según un proceso lineal esquemático. Se hará necesario tener en cuenta, desde el inicio del trazado en planta de los ejes de las carreteras y/o ramales, las características en elevación que habrá de dar a la configuración que se está planteando.

Uno de los aspectos primeros en los que esta interdependencia se manifiesta, es el de la elección de cuál (es) carretera (s) y/o ramal (es) discurrirá (n) por el nivel inferior y cuál (es) por el superior. Esta decisión es importante, puesto que tiene gran influencia tanto en los costos de construcción como en el funcionamiento del dispositivo.

La respuesta a este problema suele estar dada por las características de la topografía, por el tipo de intercambio, por las importancias relativas de las carreteras, que pueden ser tales que sea preciso subordinar por completo una de ellas a los mejoramientos de la otra, aún en contra de las conveniencias dictadas por el relieve del terreno. Esto último sólo será permisible cuando la preponderancia de una de las vías haga antieconómica la aparición de cambios de cota significativos en ella y cuando esto no signifique un deterioro notable del paisaje.

En todo caso, cuando ello proceda, se debe estudiar este asunto teniendo en cuenta los siguientes conceptos:

(a) La mayor parte de los diseños quedan determinados por la economía que significa la adaptación al terreno, no sólo del trazado de las vías sino que del trazado del conjunto del intercambio, puesto que no considerar oportunamente los ramales puede llevar a éstos a ser delineados inadecuadamente.
 
(b) El paso inferior de la carretera más importante supone ventajas para la visibilidad de sus usuarios, puesto que la estructura les avisa anticipadamente la proximidad de una singularidad del trayecto. Esto también ocurre cuando dicha carretera se eleva ostensiblemente sobre un terreno natural relativamente llano para salvar superiormente el obstáculo. Si ésta se hunde bajo un camino que cruza al nivel del horizonte la ventaja en cuestión es mínima.
 
(c) El paso superior de la vía más importante favorece estéticamente a los usuarios de ésta, al prodigar una mejor visión de la zona desde una cierta altura libre de obstáculos.
 
(d) Cuando el tránsito que gira es importante, el paso inferior de la carretera principal favorece las maniobras de cambio de velocidad, al proveer pendientes en subida para la deceleración y en bajada para la aceleración a los vehículos que salen y entran a ella, respectivamente.
 
(e)

Si no existen conveniencias determinantes para una u otra solución deberá preferirse aquélla que confiera mejor distancia de visibilidad a la carretera principal.
 

(f) Un paso superior permite a veces su construcción por etapas, pudiéndose materializar parte de su sección (o una sola estructura si la carretera tiene calzadas separadas) y postergar su ampliación hasta la construcción definitiva.
 
(g) En zonas de drenaje problemático, el diseño se resuelve mejor para la carretera principal si ésta se eleva sobre la secundaria, no alterando el trazado de esta última.
 
(h) Otro de los aspectos gravitantes es el del costo de las estructuras, que suelen ser diferentes para uno y otro caso. Cuando se pueda, se deben preferir las soluciones con luces menores para la carretera principal.
 
(i) En general, cuando la carretera principal, con su sección tipo más amplia y sus parámetros de diseño más exigentes, puede ser adaptada al terreno, y la otra vía supeditada a este esquema, los movimientos de tierra son mínimos.
 
(j)

La elección del nivel de cruce puede depender de la planificación conjunta con otros elementos viales del contorno.
 

(k) Se debe tener en cuenta que la construcción del intercambio altera el tránsito durante las faenas, y que estas alteraciones afectan mucho menos a la vía a la cual no se le modifica el trazado.
 
(l) El paso de la carretera principal no limita el gálibo a sus usuarios, quedando ésta apta para cargas especiales.

502.02.03 Distancias de Visibilidad

Los valores mínimos de distancia de visibilidad son los mismos que se aplican en Intersecciones a nivel, que corresponden a las distancias mínimas de parada. Distancias mayores que éstas deben ser provistas cuando ello sea posible. Para el caso de la comprobación de la mínima de visibilidad por efecto de la estructura en acuerdos verticales cóncavos, úsense criterios de los Artículos 403.03.03 y 403.03.04 y las fórmulas correspondientes si se desea proveer distancias de visibilidad de adelantamiento en carreteras bidireccionales de dos carriles.

Las limitaciones de visibilidad horizontal producida por pilares, estribos y barandas (en pasos superiores) suelen ser más importantes que las que se originan por las características en elevación, lo que refuerza lo dicho en relación a la conveniencia de trazado más amplio en estas zonas.

502.03 DISEÑO EN PLANTA

502.03.01 Sección de Entrecruzamiento

El número mínimo de carriles en la sección de entrecruzamiento está dado por la siguientes expresión:

N : Número de Carriles
W1 : Volumen mayor que se entrecruza, VL/hora
W2 : Volumen menor que se entrecruza, VL/hora
F1 y F2 : Volúmenes exteriores que no se entrecruzan
C : Capacidad normal del carril de la vía principal
K : Factor de influencia de entrecruzamiento (1 < K < 3)

En muchos casos es factible proporcionar longitudes mayores que las mínimas; en estos casos, puede hacerse una corrección en el número de carriles, cambiando el valor de K por el que corresponda en la Figura 502.01 al usar una mayor longitud de entrecruzamiento.

TABLA 502.01g
CAPACIDAD MÁXIMA SEGÚN CALIDAD DE FLUJO

Calidad de Flujo C
(Vl/hora x carril)
I
2000
II
1900
III
1600
IV
1700
V
1600

502.03.02 Balance de Carriles

Con la excepción del caso en que se proyecta enlazar carreteras que no se cruzan, todos los tipos de intercambio requieren modificar o rediseñar una de ellas o ambas en la zona del mismo.

La aparición de pilares, estribos, barreras de protección, cunetas especiales, sardineles, etc., supone un aumento de los riesgos para los usuarios con respecto a las secciones normales de las carreteras que acceden al intercambio. Esto hace que sea necesario respetar los estándares de dichas carreteras en la zona del intercambio y, si es posible, mejorarlos.

Se debe evitar las curvaturas horizontales que se inician o termina cerca de un vértice cóncavo o convexo con pendientes de acceso acusadas.

En un intercambio, una carretera de cuatro carriles debe ser de calzadas separadas y muchas veces es preciso desdoblar una carretera bidireccional de dos carriles para evitar giros indebidos a la izquierda. Esto aumenta la capacidad en la zona del intercambio, afectada por los empalmes de entrada principalmente, que en el caso de estas carreteras no llevan carril de aceleración. También puede servir para ubicar pilares intermedios de la estructura.

Los ensanches del separador central se consiguen de la misma manera establecida para Intersecciones a nivel.


502.03.03 Carriles de Cambio de Velocidad

Los carriles de aceleración deceleración en intercambios presentan las mismas características ya anotadas para intersecciones a nivel.

Sin embargo, es pertinente anotar algunas recomendaciones especialmente válidas para los empalmes y carriles de cambio de velocidad de los intercambios, que por lo general aparecen asociadas a las estructuras de cruce de las carreteras.

Es frecuente que existan empalmes de ramales, sea de salida o entrada, situados en las proximidades de las estructuras, lo cual produce dos inconvenientes: las visibilidades de los usuarios pueden ser limitados por los estribos, pilares y protecciones de las estructuras o éstas pueden necesitar ampliaciones, en ancho o luz, para prolongar sobre o bajo ellas los carriles de cambio de velocidad.

Por otra parte, alejar los empalmes de las estructuras para no tener estos inconvenientes resulta frecuentemente antieconómico o antifuncional, al aumentar las superficies involucradas por el trazado de los ramales y aumentar el recorrido de los vehículos.


502.03.04 Vías de Enlace

Un ramal consta de dos terminales o empalmes y de un tramo de vía entre ambos o brazo. El terminal que empalma con una carretera secundaria puede contemplar giros a la izquierda con condición de parada. En tal caso tendríamos una Intersección a nivel en un extremo del ramal. En cambio, el empalme sobre la vía principal siempre será unidireccional y con los carriles de cambio de velocidad que correspondan al caso proyectado, pudiendo los vehículos acceder o salir de ellas por sus lados izquierdo ó derecho, evitando siempre que sea posible la primera alternativa.

El tramo del ramal entre los empalmes, o brazo, puede estar formado por cualquier combinación de alineaciones que sirvan razonablemente al propósito de hacer cambiar de dirección a los vehículos.

Estas alineaciones quedan condicionadas por la elección de una velocidad de diseño para el ramal, la que a su vez depende del conjunto de circunstancias del proyecto.

A continuación se presentarán los criterios que deben emplearse para dicha elección y se describirán las características de las alineaciones utilizables.

(a)

Velocidad de Diseño en Ramales. Cualquier operación de giro en un intercambio supone inconvenientes para el usuario: Aquellos derivados de la necesidad de prever las maniobras de salida de una vía y entrada a la otra, que dependen tanto de una adecuada señalización como de un trazado conveniente; el que el conductor tenga que reducir su velocidad por la existencia de ramales con características geométricas inferiores a la de la carretera por la que circulaba; ver alargado su trayecto por el desarrollo de dichos ramales, o todos ellos a la vez.

En todo caso, estas dificultades, inherentes a prácticamente todos los dispositivos que permiten cambios de dirección, quedan compensados en un intercambio bien planificado por la eliminación de riesgos, por los aumentos de la capacidad de operación y, por consiguiente, por los beneficios económicos que resultan para los usuarios.

El diseño ideal de un ramal, desde el punto de vista de la operación, sería aquél que permitiera mantener la velocidad a los vehículos que se intercambian, en el caso de hacerlo entre dos carreteras de velocidades de diseño iguales, y aumentarla o disminuirla de acuerdo a los valores de dichas velocidades de diseño si ellas son distintas entre sí. Todo esto con un mínimo de aumento del recorrido.

Evidentemente, esto es rara vez posible, principalmente por las grandes extensiones que serían necesarias para desarrollar ramales con velocidades de diseño altas, las que por otra parte podrían significar incrementos de recorridos que no justifiquen operacionalmente tales diseños.

En atención a las mencionadas limitaciones, es práctica habitual permitir una velocidad de diseño de ramales reducida con respecto a los valores ideales.

La Tabla 502.05 presentada en la norma, contempla velocidades de diseño en función del tipo de ramal, de las velocidades específicas de las carreteras y, muy importante, atendiendo a sí éste es de salida o entrada respecto de la carretera principal.

Esto último se considera porque el caso de un ramal de salida desde una carretera de velocidad mayor hacia otra vía o punto de velocidad inferior, no es igual al caso inverso.

Efectivamente, al usuario que circula a baja velocidad no le significa molestia ni peligro entrar a un ramal de velocidad igual o inferior a la suya, estando dispuesto a incrementarla en el momento oportuno para ingresar a la vía más rápida. En cambio, al vehículo rápido que sale le resulta mucho más notorio el cambio de velocidad impuesto por un ramal de baja velocidad de diseño, pudiéndose dar el caso de desacato a la señalización o del mal uso de los carriles de deceleración.

Por esto es que la citada tabla contiene valores para las velocidades de diseño de ramales distintos para cada par de velocidades específicas de las vías, según sea el sentido del ramal. Esto permite trazados más económicos en los ramales que discurren desde VD bajas hacia VD altas y trazados que son los habituales en otros países para el caso opuesto.

Ejemplo de utilización de la Tabla 502.05 (con interpolaciones): sea un ramal semidirecto que sale desde una carretera con VD =90 Km/h y llega a una de 70 Km/h.

En la columna de la izquierda (ORIGEN) aparecen los valores 80 y 100 y en la fila superior (DESTINO), para el caso de ramales semidirectos, aparecen 60 y 80. Los valores de VDR (Velocidad Diseño del Ramal) entre los que hay que interpolar son: 45, 50, 60 y 60.

La VDR mínima deseable será (45 + 50 +60 + 60)/4 = 55 Km/h, debiendo usarse valores mayores siempre que sea posible. Si existieran limitantes extremos que obligarán a recurrir a VDR mínima absoluta, no desplazaríamos 20 Km/h, más bajo en la columna de la izquierda y tendríamos VDR = (35 + 40 + 45 + 50)/4 = 42,5 Km/h, que redondeada hacia arriba resulta VDR = 45 Km/h.

Nótese que el caso contrario, o sea, un ramal que va desde VD = 70 Km/h a VD = 90 Km/h, resulta de VDR = 45 Km/h, en el caso mínimo deseable y de VDR = 35 Km/h, en el caso mínimo absoluto.

Si el ramal fuera de doble sentido, se considerará el sentido 90 --> 70 que es el más exigente.

Por último, cabe hacer notar que en ramales largos, en los que se pueda efectuar un trazado con distintas curvas, la velocidad VDR puede ser menor, siempre que en la zona próxima a la salida desde la carretera más importante (o de Enlace a ella) se respete el trazado mínimo impuesto por esta norma. Esto es particularmente aplicable al caso de un ramal que accede a una Intersección a nivel con condición de parada, donde VDR es nula.

En ramales cortos con condición de parada, se utilizan los valores correspondientes a VDR = 40 de la fila superior, proveyendo de la distancia suficiente para detenerse en el punto requerido.
 

(b)

Alineaciones en Ramales. El eje en planta de un ramal de intercambio, al igual que en el caso de un ramal de intersección o de una carretera, estará constituido por una secuencia de alineaciones rectas y curvas, empalmadas entre sí mediante curvas de acuerdo circulares o clotoidales, en aquellos casos en los que sean necesarias, y en la que se cumple que su tangente sea continua a lo largo de su desarrollo.

En estricto rigor, el trazado en planta de un ramal de intercambio se asemeja al de un ramal largo de intersección, puesto que ambos implican trazados en elevación independiente y por lo tanto es preciso compatibilizar sus empalmes con las vías de origen o destino atendiendo a sus características individuales.

Asimismo, el criterio aplicado en las Intersecciones, relativo a la tendencia observada en los conductores a circular a mayor velocidad, utilizando una parte mayor de la fricción transversal, es también válido en intercambios.

Para velocidades inferiores a 70 km/h. Para velocidades iguales o superiores a 70 Km/h, se considerará que es aplicable el criterio utilizado en carreteras convencionales.

Por otra parte, como en los ramales de gran desarrollo no se presentan los problemas de inclinaciones transversales condicionadas, propias de las Intersecciones, no será necesario calcular radios de curvatura mínimos para valores extremos de dichas inclinaciones.


502.04 PERFIL LONGITUDINAL

Cabe hacer notar que en los intercambios por lo general, es preciso resolver diferencias de cota importantes, muchas veces en desarrollos relativamente cortos, cosa que no ocurre frecuentemente en las Intersecciones.

Los valores de longitud mínima de curva vertical (Lmin) son valores empíricos aplicables a las curvas verticales, y los de las inclinaciones máximas son mínimos que atienden las exigencias de los ramales de más breve desarrollo.

Es conveniente evitar los mínimos absolutos y recurrir a los mínimos recomendados (V.D + 10 Km/h) siempre que se pueda, especialmente en los ramales directos o semidirectos, cuyo desarrollo suele permitirlo.


502.05 SECCIÓN TRANSVERSAL

En la sección transversal de los ramales, los peraltes deseables que van asociados a radios de curvaturas y velocidades específicas resultan de las mismas teorías y consideraciones planteadas para ramales de Intersecciones a nivel. Igualmente es el caso de las transiciones de peraltes, la máxima diferencia algebraica entre pendientes transversales de superficies adyacentes, medidas en su arista común, y las pendientes longitudinales aceptables a los bordes de la calzada con respecto a la del eje de definición.

En los ramales de intercambios, similarmente que en los de intersecciones, se recomienda que las superficies pavimentadas que anteceden a la nariz de los empalmes tengan una inclinación transversal igual a la calzada de paso, constituyendo con ella una plataforma continua y de más fácil materialización.

Sin embargo, en estos ramales se puede presentar, con mayor frecuencia que en los de intersecciones, la necesidad de adecuar esta inclinación para mejorar el trazado de los perfiles longitudinales, cuyas pendientes en sus extremos iniciales y finales dependen en alguna medida del tratamiento que se dé a la punta en cuestión.
Además, es preciso tener en cuenta, además de los imperativos que se desprenden de las necesidades dependientes mínima de drenaje (1% en cualquier dirección), que esta zona puede ser invadida por algunos vehículos lo que obliga a limitar su pendiente.

En la Figura 502.01g se muestran secciones transversales Tipo de Ramales, considerando las inclinaciones transversales de la calzada y bermas.


502.06 DENOMINACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE INTERCAMBIOS VIALES

Los intercambios, al igual que las Intersecciones, se clasificarán dé acuerdo con el número de ramas que a él concurran. Así, los intercambios pueden clasificarse en:

Intercambios de Tres Ramas:
- Intercambio de Tipo Trompeta "T"
- Intercambio Direccionales en "T"
- Intercambio Direccionales en "Y"
 
Intercambios de Cuatro Ramas con Condición de Parada:
- Intercambio Tipo Diamante - Clásico
- Intercambio Tipo Diamante - Partido
- Intercambio Tipo Trébol Parcial (2 cuadrantes)
 
Intercambios de Cuatro Ramas de Libre Circulación:
- Intercambio Tipo Trébol Completo (4 cuadrantes)
- Intercambio Rotatorios
- Intercambio Omnidireccionales
- Intercambio de Tipo Turbina.
 
Intercambios de más de Cuatro Ramas
Estos tipos están esquematizados en forma general en la Figura 502.02g.

502.07 DENOMINACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE RAMALES

502.07.01 Generalidades

Los ramales son los elementos fundamentales de los intercambios. Ellos interconectan las vías involucradas, pudiendo adoptar una gran variedad de formas, ser unidireccionales o bidireccionales, empalmar por uno u otro lado de las calzadas, tener o no condición de parada y servir giros a la izquierda o a la derecha.

A pesar de la gran variedad de tipos de ramales que resultan de la combinación de estos aspectos, ellos serán agrupados en tres grandes categorías, atendiendo principalmente a sus formas, y serán descritos para una posterior definición de los tipos más frecuentes de intercambios.

502.07.02 Ramales Directos

Son aquéllos que mantienen el mismo sentido de curvatura a lo largo de su desarrollo, que atienden giros a la izquierda o a la derecha y que tienen empalmes de salida y entrada situados ambos a la derecha o a la izquierda en una y otra carretera.

En la Figura 502.03g, se muestran los dos casos posibles: bajo la letra al de giro a la derecha, con salida y entrada por la derecha, y bajo la letra b el caso de giro a la izquierda, con salida y entrada por la izquierda. (Este último caso debe evitarse siempre que sea posible, ya que las maniobras se desarrollan en el carril de mayor velocidad).

No serán considerados directos, para fines de diseño, aquellos ramales que, aún cumpliendo con lo anterior, tengan condición de parada en algún punto de su desarrollo, o permitan giros a la izquierda en la carretera de destino, o desarrollen un giro superior a los 180º.

Los ramales directos, por su breve desarrollo y la simplicidad de sus geometrías, son deseables para movimientos mayoritarios, debiendo procurarse un trazado que permita velocidades del orden de aquéllas correspondientes a las carreteras enlazadas. En todo caso, las circunstancias particulares de cada intercambio pueden requerir ramales directos para flujos minoritarios.

502.07.03 Ramales Semi-Directos

Son aquellos en los que se produce, a lo largo de su desarrollo, al menos un cambio del sentido de curvatura. Para efectos de diseño serán considerados semi-directos también aquellos con la fisonomía de los directos pero con alguna condición de parada o con giros a la izquierda en la carretera de destino.

Así definidos, estos ramales pueden servir giros a la izquierda o a la derecha, con salida y entradas también por la izquierda o la derecha indistintamente. Se deben considerar las mismas prevenciones aplicables a los ramales directos en lo tocante a salidas o entradas por la izquierda.

En la Figura 502.03g, la letra c, se muestra un tramo de ramal semi-directo con salida por la derecha. esta configuración es típica de los intercambios tipo trompeta, cuando se completa con un ramal como el indicado con la letra d.

En la Figura 502.04g, las letras a y b, ilustran dos casos de ramales semi-directos para giros a la izquierda: el primero con salida por la izquierda y entrada por la derecha y el segundo con la salida por la derecha y entrada por la izquierda. En la misma figura, con la letra c, se indica un ramal semi-directo, propio de los intercambios tipo diamante, que presenta condición de parada en la carretera de destino.

Los ramales semi-directos, que por lo general tienen un desarrollo mayor que los directos y trazados más complejos, son preferibles para volúmenes intermedios a los que se puede disminuir la velocidad sin grandes inconvenientes; aunque su uso, una vez más, estará también regido por las demás circunstancias del proyecto.

FIGURA 502.01g SECCIONES TRANSVERSALES TIPO DE RAMALES


FIGURA 502.02g INTERCAMBIOS VIALES TIPO



FIGURA 502.03g RAMALES DE ENLACE


FIGURA 502.04g RAMALES DE ENLACE


502.07.04 Lazos

Son aquellos ramales utilizados para giros a la izquierda mediante una curva cerrada que se desarrolla en más de 180º, por lo general unos 270º, como se aprecia en la figura d de la Figura 502.04g.

Frecuentemente se da el caso de unión de un lazo con un ramal semi-directo, lo que produce configuraciones como la indicada en la letra e de la Figura 502.04g o como la llamada "trompeta", parte de la cual aparece en la Figura 502.03g, letra d.

Por las características geométricas de los lazos, que generalmente obligan a velocidades de diseño bajas, éstos debe preferirse para volúmenes reducidos, debiendo recurrirse a los otros tipos de ramales si los volúmenes son importantes y no es factible el uso de curvas amplias en el lazo.


502.08 TIPOS DE INTERCAMBIOS

502.08.01 Intercambios de Tres Ramas.

Un intercambio de tres ramas es característico de las situaciones en las que una carretera se incorpora a otra, perdiendo desde ese punto su continuidad.

Si los giros, que son sólo cuatro, se resuelven mediante ramales directos o semidirectos, se tienen el caso de los intercambios direccionales. Si se utilizan lazos se tiene el tipo trompeta.

En la Figura 502.05g, se muestran ejemplos de cada caso.

El tipo de ramal usado para cada movimiento dependerá del espacio disponible, de la compatibilidad de los ramales con la altimetría de las vías y del terreno (grandes variaciones de cotas necesitan desarrollos más amplios) y de las condiciones del tránsito, como se apuntó en el momento de describir los tipos de ramal.

502.08.02 Intercambio de Cuatro Ramas

Al tratar los intercambios de cuatro ramas se debe hacer una necesaria clasificación funcional. Se debe distinguir entre los intercambios con condición de parada, o sean aquellos que implican una detención en algunos de los flujos de tránsito, y los intercambios que tienen libre circulación de todos los flujos. En la Figura 502.06g, se presentan los dos tipos más característicos, con y sin condición de parada: el Intercambio Tipo Diamante y el Intercambio Tipo Trébol.
 

Intercambio con Condición de Parada.

En estos intercambios todos los giros a la izquierda, o al menos parte de ellos, se resuelven con Intersecciones a nivel en la carretera secundaria y, por consiguiente, requieren la detención del tránsito antes de su incorporación o salida a un flujo de paso.
 

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Intercambios Tipo Diamante.
Son aquéllos en los que todos los giros a la izquierda tienen condición de parada. Un diamante clásico es un intercambio completo que permite ocho movimientos de giro posible. Está formado por cuatro ramales del tipo semidirecto, cada uno de los cuales permite un giro a la izquierda y un giro a la derecha. Los giros a la izquierda se desarrollan a nivel a través de los flujos de paso por la vía secundaria.

En la Figura 502.07g, se presentan tres esquemas de soluciones tipo diamante clásico en los que todos los giros a la izquierda se resuelven mediante Intersecciones completas. En la figura "b" se han agregado al esquema básico presentado en "a" el caso con vías Colectoras - Distribuidoras (C-D). Los ramales semidirectos se conectan con éstas y se producen los giros en la Intersección con el camino secundario.

En la figura "c" dichos ramales no permiten el acceso al camino secundario del mismo intercambio, esto implica que la salida debe efectuarse en el intercambio anterior y llegar a la Intersección por la vía de servicio, a la vez que la entrada tampoco es permitida en el mismo intercambio sino que en los adyacentes. Esta solución es adecuada en casos de varios intercambios cercanos, como por ejemplo cuando una vía principal pasa por un poblado en que las transferencias se pueden hacer en la red urbana.

En la Figura 502.08g, se muestran algunos arreglos para reducir conflictos en las Intersecciones.

En un intercambio tipo Diamante Partido se separan los giros de entrada y de salida desde la carretera principal. Una solución de este tipo se justifica cuando hay posibilidades de tener dos intercambios sobre dos vías secundarias paralelas y a poca distancia. Es más recomendable aún cuando ambas vías secundarias son unidireccionales.

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Intercambios Tipo Trébol Parcial.

Son aquellos en los que algunos giros a la izquierda tienen movimiento continuo. Un trébol parcial se justifica cuando los movimientos que tienen condición de parada son minoritarios y las Intersecciones en la carretera secundaria no presentan problemas.

Dos ramales en lazo eliminan los movimientos mayoritarios de giro a la izquierda, a la vez que en esos mismos lazos se da servicio a los giros a la derecha que no se desarrollan en los otros dos cuadrantes.

En ramales semi-directos exteriores a los lazos se realizan los cuatro movimientos de giro que quedan por resolver. Se debe proveer en estos casos la visibilidad conveniente para permitir Intersecciones seguras en el camino secundario. En la Figura 502.09g, se indican algunas de las posibles combinaciones. Se deja establecido que son equivalentes las soluciones en que se mejora uno u otro giro, independiente del cuadrante en que se realice.

Figura 502.05g .... INTERCAMBIO DEL TIPO DE TRES RAMAS

FIGURA 502.06g INTERCAMBIOS DE CUATRO RAMAS


FIGURA 502.07g INTERCAMBIO TIPO DIAMANTE CLÁSICO


FIGURA 502.08g MODELACIONES DE INTERCAMBIO TIPO DIAMANTE


Intercambios de Libre Circulación

En estos intercambios todos los giros se resuelven sin Intersecciones a nivel. El número de combinaciones posibles de realizar en un diseño de intercambio de este tipo es tan grande que para establecer criterios generales se debe suponer simetría en la solución de los cuatro cuadrantes.

En la Figura 502.10g, se indican en forma descriptiva algunos casos concretos de solución. Salvo el trébol completo o la rotonda de 2, 3 ó 5 puentes, es muy difícil que estos casos se produzcan en nuestro medio.

El trébol completo o trébol de cuatro cuadrantes es un intercambio cuya mayor ventaja consiste en que elimina todos los conflictos de giro a la izquierda. Requiere una estructura única ya que estos giros se resuelven mediante 4 lazos. Los giros a la derecha se resuelven mediante ramales directos (eventualmente semi-directos) en los cuatro cuadrantes, exteriores a cada uno de los lazos.

Cuando se traslapan las vías de aceleración y deceleración de los lazos, se puede hacer necesario proveer al camino principal de un elemento colector - distribuidor. Este elemento tiene como ventajas adicionales el que permite una señalización mejor y más simple y que facilita los movimientos de entrecruzamiento al sacarlos de las vías rápidas de paso.

En la Figura 502.06g figura b, se presentó un diseño de trébol completo. Esta figura sirve para ilustrar los elementos básicos de un diseño de trébol. En la práctica no va a interesar obtener un diseño simétrico, sino que el diseño de cada elemento se adaptará a las circunstancias del proyecto.

Para ilustrar el diseño de este elemento, se incluye en el trébol una pista C-D cuya disposición se deberá analizar en cada caso particular.

En la Figura 502.11g se presenta la solución no simétrica de libre circulación.


502.08.03 Intercambios de más de Cuatro Ramas

Estos intercambios resultan de tal complejidad que deben evitarse. Se deben preferir soluciones que enlacen sucesivamente a las vías involucradas. Su improbable ocurrencia en nuestro medio hace innecesario extenderse sobre el particular.

A modo de referencia se presentan Intercambios con giros a la izquierda mayores a la capacidad del lazo (Figura 502.12g) y soluciones para los 4 giros a la izquierda importantes y más de 5 estructuras (Figura 502.13g).

FIGURA 502.09g INTERCAMBIOS TIPO TREBOL PARCIAL


FIGURA 502.10g INTERCAMBIOS SIMÉTRICOS DE LIBRE CIRCULACIÓN


FIGURA 502.11g INTERCAMBIOS NO SIMÉTRICOS DE LIBRE CIRCULACIÓN


FIGURA 502.12g INTERCAMBIOS CON GIROS A LA IZQUIERDA MAYORES A LA CAPACIDA DEL LAZO

FIGURA 502.13g INTERCAMBIOS CON TODOS LOS GIROS A LA IZQUIERDA

   
 
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