159796029 taller ejercicios de aplicacion elementos del transito

1

TALLER 1

EJERCICIOS DE APLICACIN ELEMENTOS DEL TRNSITO

CRISTIAN CAMILO JIMENEZ GIL

LUZ ADRIANA OCHOA RISCANEVO

CARLOS FERNANDO PIEROS ROLDAN

KATHERIN ALEJANDRA VILLAR GALINDO

UNIVERSIDAD PEDAGGICA Y TECNOLGICA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA DE INGENIERA CIVIL

TUNJA

2012

2

TALLER 1

EJERCICIOS DE APLICACIN ELEMENTOS DEL TRNSITO

CRISTIAN CAMILO JIMENEZ GIL

LUZ ADRIANA OCHOA RISCANEVO

CARLOS FERNANDO PIEROS ROLDAN

KATHERIN ALEJANDRA VILLAR GALINDO

Trabajo de consulta

Ingeniero

JULIN RODRIGO QUINTERO GONZLEZ

UNIVERSIDAD PEDAGGICA Y TECNOLGICA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA DE INGENIERA CIVIL

TUNJA

2012

3

CONTENIDO

Pg.

INTRODUCCIN 6

2. OBJETIVOS 7

2.1. OBJETIVO GENERAL 7

2.2. OBJETIVOS ESPECFICOS 7

3. JUSTIFICACIN 8

4. MARCO TERICO 9

5 DESARROLLO 13

6. CONCLUSIONES 22

7. BIBLIOGRAFIA 23

8.INFOGRAFIA 24

4

LISTA DE TABLAS

Pg.

Tabla 1. Distancias de parada en pavimento mojado y a nivel 10

Tabla 2. Radios mnimos y grados mximos de curvatura 12

5

LISTA DE FIGURAS

Pg.

Figura 1. Esquema de la situacin presentada en el ejercicio 3. 15

6

INTRODUCCIN

Desde la aparicin de los primeros prototipos automotores, estos han demandado

un gran nivel de percepcin sensorial, pericia y experiencia por parte de los

conductores para efectuar un manejo seguro y eficiente en todo tipo de

vialidad. Con las innovaciones en cuanto a la dinmica vehicular y debido a

que las vas frecuentemente presentan condiciones que ameritan precaucin

por ejemplo obstculos, peraltes, radios de giro y dems que obligan a los

vehculos a detenerse por completo o a ejecutar maniobras evasivas se

hace importante el anlisis de las variables que influyen sobre un

desempeo prudente del vehculo en relacin con la va que transita.

Este ambiente de constante exigencia fsica y mental que envuelve al

conductor en un mbito importante en la comprensin y estudio del

trnsito, en el presente trabajo se analizan y argumentan dichas condiciones

a travs de ejercicios de aplicacin los cuales evidencian situaciones

presentadas cuando se transita a velocidades cercanas a la velocidad de

diseo de una va en particular .

7

2 OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL

Aplicar los conocimientos adquiridos referentes a la distancia de visibilidad,

peralte radios de curvatura y dems parmetros relevantes para resolucin de

problemas planteados acerca del desempeo de vehculos en una determinada

va.

2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

Identificar la formulacin existente para la solucin de los ejercicios propuestos

de acuerdo a cada situacin.

Resolver problemas de aplicacin sobre los elementos del trnsito a partir de

las ecuaciones establecidas para cada contexto presentado.

8

3 JUSTIFICACIN

La realizacin de trabajos como estos resulta de vital importancia por cuanto el

aplicar los conceptos de distancia de parada, distancia de frenado, radio y peralte

de las curvas en la resolucin de problemas de aplicacin de los elementos del

trnsito se ampla el conocimiento de la materia y se permite un mayor avance

hacia la comprensin de muchos de sus componentes temticos, dando cada vez

un acercamiento ms claro al campo de accin de nosotros como futuros

ingenieros.

9

4 MARCO TERICO

DISTANCIA PARA DETENER UN VEHICULO1

La distancia total para detener un vehculo, llamada distancia de parada,

depende de los tiempos de percepcin, reaccin y de frenado. Se expresa como:

=dp + dr +df

Donde:

dp = Distancia recorrida durante el tiempo de percepcin

dr = Distancia recorrida durante el tiempo de reaccin

df = Distancia recorrida durante el tiempo de frenado

La distancia recorrida durante los tiempos de percepcin reaccin (dp + dr), se

lleva a cabo mediante el proceso denominado PIEV (Percepcin, Inteleccin,

Emocin, Volicin), que describe los cuatro componentes de la reaccin en

respuesta a un estimulo exterior.

Dependiendo de la complejidad del problema y de las caractersticas del

conductor, el tiempo de percepcin-reaccin, tpr, o tiempo durante el PIEV, tPIEV, vara entre o.5 y 4.0 segundos. Para fines de proyecto y de clculo se emplea un

valor promedio de 2.5 segundos. Durante este tiempo se considera que la

velocidad del vehculo, V0, se mantiene constante, pues su variacin es muy

pequea. Por tanto, la distancia de percepcin-reaccin, dp + dr, para movimiento

uniforme es:

+ dr = V0 (tpr)

= V0 (tPIEV)

1 CAL Y MAYOR, Rafael y CARDENAS GRISALES, James. Ingeniera de Trnsito y aplicaciones.7. Edicin. Mxico: Alfaomega Grupo Editor. p 53-57.

10

Reemplazando tPIEV por 2.5 segundos, para la velocidad V0 en kilmetros por hora y la distancia dp + dr , en metros, se tiene:

+ dr = V0 (km/h)(2.5s)

+ dr = 0.694(V0)

La distancia de frenado, , depende de muchos factores: la friccion entre llantas y

pavimento; el peso del vehiculo; el numero de ejes; el tipo de pavimento; etc. Sin

embargo, estableciendo ciertas condiciones, es posible calcular dicha distancia.

Tabla 1. Distancias de parada en pavimento mojado y a nivel

Velocidad

de

proyecto

(km/h)

Velocidad

de

marcha

(km/h)

Percepcin-reaccin Coeficiente

de friccin

longitudinal

Distancia

de

frenado

(m)

Distancia de parada

(m)

Tiempo

tpr

(s)

Distancia

+ dr

(m)

Calculada Proyecto

30 28 2.5 19.43 0.400 7.72 27.15 25

40 37 2.5 25.68 0.380 14.18 39.86 40

50 46 2.5 31.92 0.360 23.14 55.06 55

60 55 2.5 38.17 0.340 35.03 73.20 75

70 63 2.5 43.72 0.325 48.08 91.80 90

80 71 2.5 49.27 0.310 64.02 113.29 115

90 79 2.5 54.83 0.305 80.56 135.39 135

100 86 2.5 59.68 0.300 97.06 156.74 155

110 92 2.5 63.85 0.295 112.96 176.81 175

Fuente : CAL Y MAYOR, Rafael y CARDENAS GRISALES, James. Ingeniera de Trnsito y aplicaciones.7.

Edicin. Mxico: Alfaomega Grupo Editor. p 58.

Cuando el vehculo tiene una velocidad Vf al final de la aplicacin de los frenos, y

la calle o carreta sobre la cual ocurre el frenado se encuentra sobre una pendiente

longitudinal p, la distancia de frenado se expresa como:

11

Si el vehculo se detiene completamente, , la ecuacin practica para el clculo

de la distancia de frenado es:

De la misma manera, una expresin mas general para el clculo de la distancia de

parada es:

RADIO Y PERALTE DE CURVAS

El radio y peralte de curvas incide en la velocidad de vuelta de un vehculo as se

considera que segn Cal y Mayor y Crdenas 2que a velocidades inferiores a los

15 Km/h se consideran como vueltas a baja velocidad y estas suelen presentarse

en intersecciones agudas y a aquellas que estn cercanas al 70% de la velocidad

del proyecto como vueltas a alta velocidad establecindose el contexto de curvas

a campo abierto y en las curvas de los enlaces en intersecciones importantes.

Otro criterio a tener en cuenta hace referencia a la fuerza centrifuga3 la cual se

produce cuando se obliga a un cuerpo a dar vueltas segn la tercera ley de

newton, cada accin produce una reaccin igual y opuesta. Para que un cuerpo de

vueltas, hay que aplicar una fuerza hacia el centro o fuerza centrpeta, as el

objeto hace una trayectoria curvada en vez de seguir derecho. La fuerza

centrfuga es la fuerza en oposicin a la fuerza centrpeta.

2 CAL Y MAYOR, Rafael y CARDENAS GRISALES, James. Ingeniera de Trnsito y aplicaciones.7. Edicin. Mxico:

Alfaomega Grupo Editor. p 87

3 Etimologas.dechile.net/?centri.fuga

12

Peralte de curvas4 . Es la inclinacin transversal de la calzada en las curvas

horizontales que sirven para contrarrestar la fuerza centrifuga que tiende a desviar

radialmente a los vehculos hacia fuera de su trayecto. Esta inclinacin,

generalmente gira alrededor del eje de la carretera, esto es as, ya que de esta

forma, los cambios de elevacin de los bordes producen menos distorsin, por

ende mejor transicin.

A continuacin se hace referencia a algunas ecuaciones referentes al radio y

peralte de curvas5 :

Tabla 2. Radios mnimos y grados mximos de curvatura

Velocidad

de proyecto

(V)

Coeficiente de

friccin lateral

Valores para proyecto

=0.12

=0.10 =0.08 =0.06

30 0.280 17.70 64.75 18.63 61.51 19.66 58.29 20.82 55.04

40 0.230 35.95 31.88 38.13 30.05 40.59 28.23 43.39 26.41

50 0.190 63.43 18.07 67.80 16.90 72.82 15.74 78.65 14.57

60 0.165 99.35 11.53 106.85 10.72 115.57 9.92 125.84 9.11

70 0.150 142.74 8.03 154.15 7.43 167.56 6.84 183.52 6.24

80 0.140 193.60 5.92 209.73 5.46 228.80 5.01 251.68 4.55

90 0.135 249.83 4.59 271.09 4.23 296.31 3.87 326.70 3.51

100 0.130 314.60 3.64 341.96 3.35 374.52 3.06 413.95 2.77

110 0.125 388.43 2.95 422.96 2.71 464.23 2.47 514.41 2.23

Fuente : CAL Y MAYOR, Rafael y CARDENAS GRISALES, James. Ingeniera de Trnsito y aplicaciones.7.

Edicin. Mxico: Alfaomega Grupo Editor. p 92.

4 http://www.arqhys.com/contenidos/peralte-transicion.html

5 CAL Y MAYOR, Rafael y CARDENAS GRISALES, James. Ingeniera de Trnsito y aplicaciones.7. Edicin. Mxico:

Alfaomega Grupo Editor. p 93-95

13

5 DESARROLLO

1) Un conductor que viaja a 86 km/h sobre un pavimento mojado, observa al

frente un obstculo sobre la calzada a una distancia de 135 metros, y detiene

su vehculo justamente a tiempo al lado del obstculo. Suponiendo un tiempo

de percepcin-reaccin normal, determine la pendiente de la rasante1.

V0 = 86 km/h = 86 x103 m/h

Vf = 0 km/h

tpr = 2.5 seg. = 6.94 x10-4 h

fi = 0.307

= 135 m

+ dr = V0 (tpr) = 86 x103 m/h * 6.94 x10-4 h

+ dr =59.68 m

=dp + dr +df

= Dp (dp + dr) = 135 m - 59.68 m

=75.32 m

0

R/ : La rasante tiene una pendiente ascendente del 8 %.

14

2) La velocidad lmite mxima en un tramo de carretera a nivel es de 80 km/h. Un

conductor que circula en dicho tramo sobre pavimento mojado ve a 135 metros

una seal de proteccin de una obra, sin embargo, su vehculo tiene una

colisin con ella a una velocidad de 55 km/h. Determine en cunto ha

sobrepasado la velocidad lmite2.

p = 0 %

Vf = 55 Km/h

Vproyecto = 80 Km/h

df = 135 m

Segn los datos de la tabla 1.1 tenemos:

fi = 0.310

V = V0 V proyecto

V = 116.85 Km/h 80 Km/h

V = 36.85 Km/h

3) Un vehculo que se encontraba en un frenado de emergencia, derrapa

inicialmente en un puente sobre una superficie de concreto (flc=0.70) dejando

huellas en una longitud de 20 metros. En seguida, al salir del puente, derrapa

sobre la superficie asfltica (fla=0.50) de la calzada en una longitud de 30

metros. Finalmente, luego de salirse de la calzada, derrapa en el acotamiento

sobre grava (flg=0.60) dejando huellas en una longitud de 15 metros, donde se

detuvo3.

V1 = velocidad en el punto 1: empieza el derrapamiento sobre el puente

V2 = velocidad en el punto 2: abandona el puente.

V3 = velocidad en el punto 3: abandona la calzada.

V4 = velocidad en el punto 4: se detiene, V4 = 0

df1 = distancia de frenado (huellas) en el puente sobre concreto.

df2 = distancia de frenado (huellas) en la calzada sobre superficie asfltica.

df3 = distancia de frenado (huellas) en el acotamiento sobre grava.

15

flc = coeficiente de friccin longitudinal sobre concreto, flc=0.70

fla = coeficiente de friccin longitudinal sobre asfalto, fla=0.50

flg = coeficiente de friccin longitudinal sobre grava, flg=0.60

A) Dibuje un esquema de la situacin presentada.

Fig 1. Esquema de la situacin presentada en el ejercicio 3.

B) Determine la velocidad del vehculo al inicio del derrapamiento, si ste

circulaba en un tramo a nivel.

Velocidad al abandonar la calzada (V3)

0

Despejamos V3:

V3 = 47.81 Km/h

Velocidad al abandonar el puente (V2)

16

Despejamos V2:

V2 = 78.08 Km/h

Velocidad al inicio de frenado de emergencia (V1)

Despejamos V1:

V1 = 98.25 Km/h

La velocidad del vehculo al inicio del derrapamiento en un tramo a nivel era de

98.25 Km/h

C) Determine la velocidad al inicio del derrapamiento si el vehculo circulaba

en una pendiente descendente del 5%.


0

Despejamos V3:

V3 = 45.78 Km/h

17


Despejamos V2:

V2 = 74.33Km/h


Despejamos V1:

V1 = 93.95 Km/h

La velocidad del vehculo al inicio del derrapamiento en un tramo de pendiente

descendiente del 5% era de 93.95 Km/h

D) Lo mismo si circulaba en una pendiente ascendente del 5%.


0

Despejamos V3:

V3 = 49.76 Km/h

18


Despejamos V2:

V2 = 81.65Km/h


Despejamos V1:

V1 = 102.36 Km/h

La velocidad del vehculo al inicio del derrapamiento en un tramo de pendiente

ascendente del 5% era de 102.36 Km/h

E) Comente y concluya comparando los resultados anteriores.

La distancia de frenado va ha ser menor para tramos de vas en ascenso (con

pendiente positiva) que para tramos de vas en descenso (con pendientes

negativas). Es decir para tramos de vas descendentes se debe manejar a

velocidades menores que para tramos de vas ascendentes.

Se necesitan velocidades mayores para un tramo de pendiente ascendente que

para uno descendiente para tener la misma distancia de frenado.

19

4) Se est proyectando una autopista con una velocidad de 110 km/h. Una de las

curvas horizontales dispondr de un radio de 1500 metros. Calcular la

sobreelevacin necesaria para esta curva, si la sobreelevacin mxima, segn

las especificaciones del proyecto, es de 0.12, 0.10, 0.08 y 0.06,

respectivamente5.

= 110 Km/h

R= 1500 m

ft= 0.125

Cuando Smx= 0.12,

s = 0.031

La sobreelevacin necesaria es de 0.031

Cuando Smx= 0.10

s = 0.028


Cuando Smx= 0.08

20

s = 0.025


Cuando Smx= 0.06

s = 0.020


5) Calcular el radio de la curva circular horizontal a partir del cual la

sobreelevacin es igual al bombeo del 0.02, para una velocidad de proyecto de

90 km/h y una sobreelevacin mxima de 0.125.

= 90 Km/h

Smx = 0.12

S = 0.02

ft= 0.135

21

Despejamos R:

R = 1498.98 m 1499 m

G = 0 45 52

Gmx = 4 35 47

22

6 CONCLUSIONES

La distancia de frenado va ha ser menor para tramos de vas en ascenso (con

pendiente positiva) que para tramos de vas en descenso (con pendientes

negativas). Es decir para tramos de vas descendentes se debe manejar a

velocidades menores que para tramos de vas ascendentes.

Un vehculo se puede salir de una curva ya sea porque el peralte, de la curva no

es suficiente para contrarrestar la velocidad o porque la friccin entre las ruedas y

el pavimento falla y se produce deslizamiento.

Para un mismo radio la fuerza centrifuga es mayor si la velocidad es mayor.

Para velocidades altas la fuerza de friccin entre las llantas y el pavimento no es

suficiente para contrarrestar el deslizamiento lateral del vehculo, por lo tanto es

necesario inclinar transversalmente la calzada (peralte) para eliminar el efecto

centrfugo y dar estabilidad al vehculo en la curva

El tener en cuenta las especificaciones y contexto que presente un problema de

distancia de parada es de vital importancia para la resolucin del mismo ya que

debido a los procesos que inciden dentro de los tiempos de percepcin, reaccin

y de frenado y las distancias recorridas en dichos tiempos se han generado

diferentes ecuaciones.

Lo que causa que un vehculo derrape como lo analizamos en el problema

formulado numero 3 se debe a que los frenos son aplicados sbitamente, como

se conoce los frenos generan una resistencia por friccin, lo cual genera un

bloqueo del movimiento de las llantas y que el vehculo forme un ngulo con la

direccin de movimiento.

23

7 BIBLIOGRAFIA

CAL Y MAYOR, Rafael y CARDENAS GRISALES, James. Ingeniera de Trnsito y

aplicaciones.7. Edicin. Mxico: Alfaomega Grupo Editor. p 53-64,87-95.

24

8 INFOGRAFIA

http://etimologias.dechile.net/?centri.fuga

http://www.arqhys.com/contenidos/peralte-transicion.html

159796029 taller ejercicios de aplicacion elementos del transito

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