VIII.1

Capitulo V,IIAUTOPIST p'S

INTRODUCCiÓN. . ~ . ..

El tipo más importante de.carretera arterial es la au-,topista, la cual se define'como un camino expreso con!control total de acceso.

El control de acceso esla condición por la cual elderecho de los propietarios uocupantes de la tierra linde-ra de tener acceso a la ca-rretera está total o parcial-mente controlado por la auto-ridad pública.

.El control total de accesosignifica que la autoridadpara controlar el acceso seejerce para dar preferenciaal tránsito directo mediantela provisión de conexiones deacceso sólo .con caminos pú-blicos seleccionados y me-diante la prohibición de loscruces a nivel o conexionesdirectas de accesos a propie-dades.

Las ventajas principéilesdel control de acceso son lapreservación de la capacidadsegún la cual se construyó lacarretera, alta velociqad ymayor seguridad a los usua-rios viales.

Las carreteras con accesototalmente controlado tienenseparaciqne~ de n~vel en to-dos los cruces ferroviarios yseparaciones de nivel o

distribuidores en selecciona-.dos cruces de caminos públi-cos.

Los cruces restantes estáninterconectadoso cerrados.

Los elementos esencialesde la autopista incluyen can-teros centrales, separacionesde nivel en los cruces decalles, conexiones de ramaspara entrada y salida desdelos car'riles directos y (en.algunos casos) caminos fren-'ti stas.

. Las autopistas se selec-cionan para ios corredoresprincipales arteriales desti-nados . a dar' mayores niveles!de seguridad y eficiencia enel movimierito de elevados~volúmenes de tránsito a' al-otas velocidades.

. Los capítulos II, III YIV .cubren en' detalle estoselementos geométricos, con-troles, criterios y elementosde la sección transversalaplicables a todas las clasesde carreteras.

Este capitulo identifica losvarios tipos de autopistas,pone énfasis en caracteristi-casseleccionadas y trataotros. .d~talles de diseño,únicos para estos tipos deautopistas.

particularmenteen zonas de-sarrolladas, puede proveerseuna velocidad directriz de100 km/h con pequeño costoadicional.

VIII. 2 AASHTO-Diseño Geométrico de CaITeteras y Calles

CONSIDERACIONES GENERALES DE DISENO

Velocidad Directriz

Como una consideración gene-ral, la velocidad directrizde las autopistas urbanasdebería reflejar la deseadavelocidadde operaciónseguradurante las horas fuera delas pico,.pero no debería sertan alta que exceda los lími-tes de prudentes costos deconstrucción, zona-de-caminoy socioeconómicos, porque,unagran proporción de los vehí-culos tienen cabida duranteperíodos de flujos pico cuan-do son necesarias velocidadesmás bajas.

La velocidaddebería serkm/h.

directrizmenor que

no80

Dondequiera que se use esta velo-cidad directriz mínima, considera-ciones .~rtantes de seguridad.requieren tener una velocidad lí-mite señalizada y obligar al cum-

plllniento de dicho limite durante

las horas fuera' de las pico.

En muchas autopistas ur~anas,

El corredor de la línea prin-cipal también puede ser rela-tivamente recto, y el carác-ter y ubicación de los dis-tribuidores puede permitiruna velocidad directriz alta.

Bajo estas condiciones, esdeseable una velocidad.direc-triz de 110 km/h porque lasvelocidades. directrices másaltas están estrechamenterelacionadas con toda la ca-lidad y seguridad qe la vía.

En las autopistas ruralesdebería usarse una velocidaddirectriz de 110 km/h.Donde el terreno sea montaño-so, puede usarse una veloci-dad directriz de 80 km/h, lacual es coherente con lasexpectativas del conductor.

Volúmenes de Tránsito de Diseño

En el Capítulo II se proveela guía general para la se-lección de los adecuados pe-~íodo~ de diseño y el tránsi-to de diseño.

Nqrmalmente, las autopistasurbanas y rurales, especial-mente en un nuevo trazado, sediseñan para el tránsito pro-yectado a 20 años.Algunos elementos de la re-construcción de una autopista-pueden basarse en un períodode diseño menor.

Los específicos requerimien-tos de capacidad deberíandeterminarse a partir de losvolúmenes horarios de diseñoen un sentido (VHDS=Vo1umenHorario de Diseño por senti-do) para el adecuado períodode diseño.

En las grandes zonas metropo-litanas, la selección deladecuado tránsito de diseño ylos períodos de diseño puedenestar influidos por el siste-ma de planeamiento.

-

-

-

-

-

-

Autopistas

E Los segmentos de las autopis-tas pueden construirse o re-construirse para estar enproporción con las demandas

, -tait

VIII.3

de tránsito intermedias, o eltránsito basado en los siste-mas terminados, cualquieraque sea el más apropiado.

Niveles de Servicio

Las técnicas y procedimientospara ajustar los factoresoperacionales y del caminopara compensar las condicio-nes distintas de las idealesse encuentran en el Manual deCapacidad"de Caminos (HCM)(1), el cual también presentauna completa discusión delconcepto de nivel-de-servi-cio.

Aunque la elección del nivelde servicio de diseño es de-jado al usuario del HCM (1),los proyectistas deberí~n,esforzarse por proveer elnivel de servicio más altoposible según las condicionesprevistas.

Refiérase a la Tabla II-5 porlas características de losniveles-de-servicio.

Para grados de congestión a-ceptables, las autopistas ysus vías auxiliares -es de-cir, ramas, secciones princi-pales de carril de entrecru-zamiento y vías C-D (colecto-res-distribuidores) en zonasurbanas y desarrolladas- ge-neralmente deberían diseñarsepara nivel-de-servicio C.En secciones densamente desa-rrolladas de las zonas metro-politanas, ias condicionespueden necesitar el uso' delnivel-de-servicio D.

En zonas rurales es deseableel nivel de servicio B paralos carriles directos y auxi-liares, aunque el nivel-de-servicio e puede ser acepta-ble en vías auxiliares ,queusualmente llevan altos volú-menes.

, Pavimento y Banquinas

Las autopistas deben tener unmínimo de dos carriles direc-tos para cada sentido de via-je. .

'Los carriles de tránsito-di-recto deberían ser de 3.6 mde ancho.

Los pavimentos deberían teneruna superficie de alto-tip9 _

con adecuada resistencia alde~li~amientc;>_ y proveer un,alto grado de suficiencia es-tructural.Las pendientes transversales

deberían variar entre 1.5 y 2por ciento en las seccionesrectas consistentes en doscarriles por cada sentido,con bombeo en la línea cen-tral del pavimento.

El valor más' alto se reco-mienda para zonas de lluviasmoderadas.

Para zonas lluviosas puedeser necesaria una pendientede 2.5 por ciento para pro-veer un adecuado drenaje delpavimento.

J

..

ro o banquina izquierda, nor-malmente es de ~.2 a 2.4 m deancho o

-

VIII.4 AASHTO-Diseño Geométrico de Carreteras y Calles

Los porcentaj es adecuados de'pendiente transversal se tra-.tan en el Capítulo IV.

Para autopistas elevadas enviaductos, usualmente lospavimentos de dos carrilesson inclinados para drenartodo el ancho de la platafor-ma.

En vías más anchas, particu-larmente en zonas lluviosas,el drenaje superficial puedeser a dos aguas en cadapla-taforma; el coronamiento seubica en la linea del carrila un-tercia o un-medio delancho total desde un borde.

11

En 'zonasde nieve, el drenajesuperficial deberia ser a dosaguas en cada calzadá,' demodo que la nieve almacenadaen el cantero no se derrit~ y.drene a.través de la calzada,o'deberia diseñarse el cante-

o o

re para impediresta ocurren-cia.

11

111

Debería haber banquinas pavi-mentadas continuas en anilloslados de todas las autopis-tas.

¡lO

111

El ancho pavimentado ~tiliza-ble de la banquina00 derechadebería ser de 3.0 m por lomenos y, donde el tránsito decamiones supere VHDS=250,preferiblemente deberia serde 3.6 m.

r¡¡

En autopistas de cuatro-ca-rriles, la banquina de cante-

Por lo menos debe pavimentar-se 1.2 m; el resto deberíarevestirse en alguna exten-sión.

En .autopistas de seis o máscarriles, el ancho pavimenta-do utilizable de la banquinade cantero deberia ser tam-bién de 3.0 m; preferiblemen-te 3.6 m donde el tránsito decamiones supere VHDS=250o

Usualmente, los anchos debanquinas de ramas se cons-truyen adyacentes a los ca-rriles de aceleracióny desa-'celeración con transicioneshasta el ancho de la banquinade la autopista,con abocina-mientas en los extremos.

Para facilitar el drenaje, lapendiente transversal de labanquina deberia variar entre2 y 6 por ciento, y podríaser al menos 1 por ciento másque la pendiente t~ansversaldel pavimento en seccionesrectas.Es deseable que el color otextura de las banquinas seandiferentes de los de los ca-rriles directos.

En viaductos, la diferencia-ciÓn entre calzada y banqui-nas se efectúa a veces me-diante rayas y marcas delpavimento, o depresiones co-rrugadas.

Cordones

En las autopistas no deberianusarse los cordones barrera,pero, si se proveen en casos

l.-

especiales, no deberian estarmás cerca que el borde exte-rior de la banquina.

~...-.iii8

~....~~

Autopistas

si se usan, los cordones mon-tables también deberían ubi-carse en el borde exterior dela banquina.

~...-,~~~~M~~~~~

Peralte

Generalmente los valores deperalte total usados en auto~pistas en desmonte, a niveloen terraplén no son aplica-bles a las autopistas eleva-das sobre viaductos.La apariencia y el desarrolloadyacente limita algo la di-ferencia de cota entre losbordes de los pavimentos mul-ticarriles.Generalmente los valores de!

peralte de 6'a 8 por ciento'son las máximas en los via-ductos.

El valor menor puede usarsedonde sean probables el con-gelamiento y derretimiento,porque generalmente los ta-bleros de puente se congelanmás rápidamentequ~ las demássecciones de la plataforma.

VIII.5

Refiérase al tratamiento so-bre ubicación de cordones enel Capítulo IV.

Deberían evitarse las combi-naciones de velocidad direc-triz y curvatura que requie-ran tasas de peralte mayoresque estos valores.

Donde las autopistas son in-termitentemente' ~levadas so-bre viaductos, deberían usar-se los menores valores deperalte en toda la longitudpara promover una operacióncoherentemente segura.

En zonas desarrolladas, paralas autopistas pueden consi-derarse los criterios de di-seño urbano y rural.

si la nieve y el hielo no sonfac1::ores,en .estas vías sonaplicables valores máximos deperalte de 8 a ¡2 por cient~.

, . Pendientes

En las autopistas urbanas,las pendientes deberían.sercomparables con las de lasautopistasrurales de la mis-ma velocidad directriz.

En zonas urbanas pueden tole-'~arse pendientes más empina-das, pero el cercano espacia-miento de vías de intercambiQ..y la necesidad de cambiosfrecuentes en la velocidadhacen deseables usar pendien-

J

tes suaves dondequiera quesea posi~le. -

En la Tab1a VIII-1 se dan laspendientes máximas en funciónde la velocidad directriz ytipo de terreno.

Donde ser requieran pendien-t~~ s~stenidas, debería in-vestigarse la necesidad decarriles de ascenso, como setrató en el Capítulo III.

para Puentes Viales (2).

.-

-

VIII.6 AASHTO-Diseño Geométrico de carreteras.y Call-es

II

Estructurfls

El diseño de puentes, alcan~tarillas, muros, túneles yotras estructuras deberíaestar de acuerdo con losprincipios de las actualesEspecificacionesEstándares

Las estructuras que llevan eltránsito de una autopistadeberían proveer una carga dediseño MS-18.

TIPODEI

VELOCIDAD DIRECTRIZTERRENO (kmIh)

80 I 90 I 100 I 110 I 120

Pendientes <%>Plano' .4 4 3 3 3Ondulado 5 5 4 4 4Montatioso 6 6 6 5

(a) Para casos extremos en zonas urbanas pueden usarse pendientes 1% más empinadas que los valores mostradosdonde el desarrollo impide el uso de pendientes més suaves y para bajadas de un-sentido, excepto en terreno montañoso.

Tabla VIIí~1. Pendientes máximas para autopistasurbanas y rurales.

"

I

.En los puentes que llevantránsito de autopista, elancho libre debería ser como.e1 de la plataforma de apro-ximación, como se trata en elCapítulo x.

I

l.

l'

En los puentes largos puedeobtenerse alguna economía en.10s costos de infraestructu-ras mediante una sola estruc-

. tura, en vez de dos gemelas'. paralelas.

1111;I En tales casos, se proveen

los mismo anchos de banquinay se lleva una barrera. decantero a través del puente.

Las estructuras que lle-van ramas deberían proveer unancho libre igual al de larama y banquinas pavimenta-das. .

Los anchosestructurasxiliares sepítulo x.

libres para lascon carriles au-tra-tanen el Ca-

El ancho de estructura yseparación lateral de lascarreteras y calles que pasansobre o bajo la autopistadependen de la clasificaciónfuncional de, la carretera' ocalle, como se trató. en losCapítulosV, VI Y VII.

Gálibo 'Vertioal

La .separación vertical hastalas estructuras que pasansobre las autopistas deberíaser por 10 menos 4.9 IDsobretodo el ancho de la platafor-ma, incluyendo los carrilesauxiliares y los anchos uti-

lizablesde banquinas.En zonas urbanas altamentedesarrolladas, donde la ob-tención de los 4.9 m de sepa-ración sería irrazonablementecostosa, puede usarse unaseparación mínima de 4 . 3 nI.

-

~'

Autopistas

Pero debería haber una auto-pista alternativa con la se-paración mínima de 4.9.m (contolerancia para cualquierfutura repavimentación).

. Debido a su menor resis-tenciaa los impactos, laseparación vertical hastasoportes de señales deberíaser de 5.1 m.

,

VIII.7

La separación vertical desdeel tablero hasta los .'brazos

transversales de las estruc-turas de celosía también de-bería ser de 5.1m mínimos.

A todas las separaciones ver-ticales debería agregarse unatolerancia de 15 cm para aco-modar futurasrepavimentacio-nes.

Separación Horizontal a Obstrucciones

Las autopistas urbanas a ni-veldel terreno y las ruralesdeberían tener anchos de zonadespejada según su velocidadde operación y taludes late-rales, como se trató bajo eltítulo Separación lateral alas obstruc9ionesen el Capí-tulo IV.

Los obstáculos no-atravesa-bles dentro de la zona dedespejo deberían protegersemediante una barrera adecua-da, si la barrera representaun peligro potencialde menorgravedad.

Los objetos fijos que no pue-den relocalizarse detrás dela zona de despejo deberíanhacerse rompibles o proteger-se mediante barreras o amor-tiguadores.

Las pilas y estribos de puen-tes deberían ubicarse tancerca a la zona de despejocomo sea práctico.

Donde la anchura del canterono sea.el doble que la de lazona de despejo puede requerir-se la protección de las pilassobre el cantero, dependiendodel ancho del cantero y de

los volúmenes de tránsito.

. En zonas urbanas, lasautopistas deprimidas (bajonivel) tienen zona-de-caminomás restrictiva y pueden re-querir la ubicación de.murosde sostenimiento o",pilas depuen:teen la zona de despejo.

Tales pilas y muros no debe-rían ubicarse más cerca ,queel borde exterior de la ban-quina; preferiblemente, 0.6 mdetrás.

Los muros de sostenimientoyíos muros antichoques ~epi-las deberían incorporar unaforma de barrera de hormigónintegral, o deberían retirar-se desde la banquina parapermitir la protección conuna barrera,como se .trat élbajo el título Separacioneslaterales en el Capitulo X.

Donde los muros se ubiquendetrás de la zona de despejo,o no sean requeridos, loscontrataludes deberían seratravesables y los qbjetosfijos en la zona de despejodeberían ser de un diseñorompible o protegidos.

, ,

T~---

Los topes' de los muros desostenimientousados en sec-ciones en terraplén no debe-rían ubicarse más cerca queel borde exterior de la ban-quina, y los muros deberíanincorporar una forma-segura.de barrera de hormigón, oprotegerse adecuadamente.

,-

..,VIII.8 AASHTO-Diseño Geométrico de Carreteras y Calles

Generalmente, las auto-pistas sobre nivel, elevadassobre terraple~es, requerirán

~ barreras lateralescuando los .

taludes sean más empinadosque 1:3, o donde el área másallá del pie del talud que per-manece en la zona de despejo nosea atravesable.

Ramas y Terminales

El diseño de las ramas y conexiones para todos los tipos deautopistas se cubren en el Capítulo X.

Separaciones Exteriores, Zonas Fronterizas y Caminos Frentistas

La separación exterior es elárea entre las calzadas deuna plataforma para" el, trán-sito directo y un caminofrentista o calle~La zona fronteriza es el área'entre la, calzada adyacente yel desarrollo privado a lolargo del camino.

,Donde no haya caminos fr~n-tistas o calles locales quefuncionen como caminos frén-tistas, el área entre la cal-,zada de los carriles princi-pales- y la zona-de-cami,nodebería referirse como lazona fronteriza.

Debido al denso desarrollo a,lo largo de las autópistasurbanas, a menudo los caminosfrentistas son necesar~ospara mantener el serviciolocal y para colectar y dis-tribuir el tránsito de ramasque entran y salen de la auto-'pista. '

Donde la 'autopista ocupe todauna cuadra, usualmente lascalles paralelas adyacentesse mantienen como caminosfrentistas, lo cual se tratóen el Capítulo IV. '

La separación eXterior o'la zona fronteriza se provE?en,para banquinas, taludes late-rales, drenaje, cercas decontrol de acceso y, en laszonas urbanas, 'para muros desostenimiento y ramas.

La separación exterior o lazona fronteriza tambien puedenproveerse como medidas ',de'amortiguamiento del ruido 'enzonas sensitivas.

Usualmente, la sep~raciónexterior es el elemento másflexible de una sección deautopistaurbana.

El ajuste en anchura de lazona-de-camino,en cuanto seanecesario a través de zonasdesarrolladas,ordinariamentese hace mediante la variacióndel ancho de la separaciónexterior. '

La separación exterior ola zona fronteriza deberían sertan anchas como se pueda lo-grar económicamente.

· Ver Breve Glosario del Tra-ductor, página xxiii

-

Autopistas

Se facilitan así las opera-c~ones de mantenimiento y serealza la seguridad.

Las separaciones.exterioresanchas también permiten unalto estándar de diseño deramas entre la autopista y elcamino frentista.

El rango típico de anchos de.separaciones exteriores es de25 a 45 m, pero pueden usarseanchos más angostos en zonasurbanas donde se usen murosdé sostenimiento. .

En las secciones de corterurales .el drenaje se llevapor una cuneta lateral.

VIII.9

La configuración de (ante)ta-lud, contratalud y cunetadebería proveer una aceptablezona de recuperación en casode que los conductores pier-dan el control y se desplacenfuera de la calzada.

Donde la zona-de-camino deuna autopista en desmonte seainsuficiente para una cuneta,usualmente el drenaje se lle-va por una canaleta a 10 lar-go del borde exterior de labanquina.

Los detalles de las seccionesde canaletas se cubren bajoel título Cordones en el Ca-pítulo IV.