Intersecciones

Elementos de diseño de intersecciones DEFINICIÓN: Intersección son dispositivos viales en los que dos o más carreteras se encuentran en un mismo nivel, lo que quiere decir que son puntos en que se cruzan dos o más vías, produciéndose cruces y cambios de trayectorias de los vehículos que circulan por ellas. Por otra parte, las ramas de la intersección se consideran a partir del punto en que el perfil tipo de la carretera acusa la primera variación, en planta o elevación, destinada a permitir o favorecer alguna de dichas maniobras de cruce o de cambio de dirección; los enlaces son aquellos que resuelven conflictos de cruce (intersecciones a distinto nivel). Figura 1. Principales superficies que configuran una intersección

Calzadas: superficie pavimentada utilizada por vehículos para efectuar todos los movimientos permitidos en el área de la intersección. Bermas: superficies tratadas, adyacentes a la calzada, libres de obstáculos, que pueden ser invadidas por los vehículos en maniobras ocasionales. Islas: superficies que quedan inmersas en la calzada, resultante de la especialización y delimitación de partes de esta última para atender los distintos movimientos que se producen en una intersección. CAMPOS DE INFLUENCIA Y APLICACIÓN: Hay que tener en cuenta que una intersección forma parte de un sistema vial, por lo que su diseño depende de las características de dicho sistema, a la vez que afecta el funcionamiento del mismo. Las intersecciones también pueden condicionar la clasificación de las vías comprometidas, que pueden ser:

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Autopistas Autorrutas Carreteras primarias Caminos colectores Caminos locales Caminos de desarrollo

En las tres primeras interesa la continuidad de tránsito en forma primordial. Para lograr este objetivo se debe recurrir al control de accesos, en forma total en el caso de autopistas y con restricciones en el caso de las autorrutas y los caminos primarios. En las autopistas no deberán proyectarse intersecciones sino enlaces, y que aquellas deberán ser planificadas cuidadosamente en las vías con control parcial de accesos. En las otras clases interesa como consideración primaria el acceso y servicio de la tierra adyacente, postergando a un segundo término la continuidad del flujo. ESTRUCTURA DEL PROBLEMA: El cruce de dos vías en un mismo nivel de origen, en menor o mayor grado, a un punto discontinuidad para ambos. Los cruces entre vehículos, así como los movimientos de giro que allí ocurren, generan una serie de puntos de conflicto, que pueden ser minimizados mediante un diseño especial y cuidadoso de toda la zona comprometida por la intersección. Figura 2. Proceso de ejecución del diseño.

a) Se estudian los antecedentes mencionados. b) Se preparan esquemas de posibles soluciones. Estas se deben estudias tanto en planto como en perfil, considerando diferentes diseños alternativos que se adapten a los antecedentes antes citados. c) Estimación de costos y beneficios de las distintas alternativas contempladas, para compararlas no sólo teniendo en cuenta sus virtudes como soluciones técnicas del problema, sino que también desde el punto de vista económico. d) Se decide la solución que mejor concilie ambos términos.

e) Ejecución del proyecto final que especifique completamente el diseño con todos sus elementos y obras anexas. Definición geométrica de una intersección es una actividad central de su físico. Es una actividad inseparable del diseño operacional del dispositivo y en torno a ella se desarrolla una serie de estudios que convergen, de manera interrelacionada, al proyecto final. Los más frecuentes de estos estudios tienen relación con las siguientes prácticas: hidrología, drenajes y desagües, diseño de estructuras, pavimentos y revestimientos; seguridad, señalización y control; paisajismo y servicios públicos en cualquiera de sus formas.

Factores a considerar en el diseño de una intersección El objetivo del diseño de las intersecciones es reducir la probabilidad y severidad de los conflictos que pueden producirse entre peatones, bicicletas, automóviles, camiones, buses y los elementos verticales presentes en el dispositivo; aportando además conveniencia, facilidad y confort de sus usuarios; donde el diseño debe ajustarse de la mejor manera a las trayectorias y características operacionales de los mismos. La primera etapa del proyecto de una intersección consiste en la producción, análisis, interpretación y uso de una serie de datos, circunstancias y criterios que constituyen un cuerpo de factores concurrentes a la elección de un tipo de intersección específico entre los muchos posibles, y a su diseño. Los factores se agrupan en cuatro categorías básicas, que darán origen a los tópicos que continúan la presente sección. Estos tópicos, ordenados más o menos según lo que podrían ser etapas sucesivas dentro del proyecto, son: FACTORES HUMANOS: Los factores que interviene en el diseño de intersecciones tiene que ver con las capacidades y usos y hábitos de los conductores y transeúntes; destacando entre las primeras la habilidad y rapidez para tomar decisiones y la velocidad de reacción una vez tomada una decisión; en segundo, el uso peatonal y ciclístico que se le dé a la plataforma pública y las conductas habituales que se presentan en estos usos y en la elección de trayectorias. Por ultimo las expectativas de los conductores en relación al diseño de una intersección. CONSIDERACIONES DE TRÁNSITO: Los principales factores que condicionan la elección de la solución tipo y características de elementos geométricos con los que definirá a la intersección son los volúmenes de tránsitos que acceden por separado a una intersección los cuales ejecutan las maniobras allí posibles, su distribución y proyección que estos movimientos debe hacer para determinar así las capacidades de diseño de sus unidades constitutivas; la composición de los flujos por tipo de vehículo, sus velocidades de operación y las peculiaridades de sus interacciones mientras utilizan el dispositivo; sus relaciones con peatones y ciclistas, y la experiencia que se tenga con respecto a los accidentes de tránsito. (1) Elección del vehículo tipo Para las intersecciones los vehículos tipos se agrupan en cuatro categorías:

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L: Vehículo liviano (automóvil y camioneta). C: Camión (camión simple de 11 m y bus interurbano de 12,1 m, 13,2 m y 14 m). VA1: Vehículo articulado corriente (tractor camión con semirremolque corriente 18,6 m). - VA2: Vehículo articulado especial (tractocamión con semirremolque para automóviles 22,4 m).

Vehículo liviano (AASGHTO – P)

Buses interurbanos (AASHTO – P)

Camión remolque (AASHTO – WB

Camión con semiremolque (AASHTO – WB 20)

(2) Demanda y modelación La demanda es la variable de transito más gravitante en cuanto al diseño de una intersección, ya que la capacidad resultante de dicho diseño deberá satisfacerla; lo cual implica el dimensionamiento en términos geométricos y estructurales de sus unidades constitutivas, la operación de semáforos (si existe) y coordinación (si forma parte de un eje o una red así regulada). Por otra parte se debe tener en cuenta los flujos vehiculares futuros y la forma y cuantía en que se espera la presencia de bicicletas y peatones. Con la modelación física y operacional de dispositivos viales, permite predecir el consumo de tiempo y combustible en tales condiciones y por lo tanto comparar económicamente distintos proyectos con una situación base, y por lo tanto evaluar, en términos sociales, la rentabilidad de la inversión asociada a dichos proyectos. También estos modelos ayudan a predecir los grados de saturación que las intersecciones, aisladas o en coordinación con otras, presentarán bajo las

condiciones futuras de la demanda, considerándose así como herramienta de diseño. (3) Elección del tipo de control Para evitar los conflictos entre el tránsito de vehículos y circulación de peatones, es necesario la instalación de señales o semáforos en las intersecciones. La elección del tipo de control en una intersección se debe hacer analizando las características del tránsito, los movimientos de peatones y las estadísticas de accidentes. En el análisis del tránsito que circula por la intersección se requiere del estudio de: -

Tránsito en la vía principal. Tránsito en la vía secundaria incidente. Tiempos de llegada y salida de los vehículos en ambas vías. Porcentaje de vehículos retrasados en la vía secundaria por efectos de tránsito.

La elección de un tipo de control para una intersección, lo cual condiciona su geometría, será en si la aplicación de la experiencia, en conjunto con el análisis computacional lo que permitirán cuantificar los beneficios de los diseños en discusión. (4) Intersecciones sin semáforos Esto supone que una de las vías que se cruzan tiene siempre prioridad sobre las demás y por consiguiente la capacidad de esta carretera principal debe calcularse como si no existiera intersección. En estas intersecciones están presente las señales “ceda el paso” o la señal “pare”; estas señales se hacen por criterio de visibilidad y no por la mayor importancia de una respecto de la otra. Un tramo de trenzado es aquella zona en donde se entrecruzan distintas corrientes de tránsito que siguen un mismo sentido de circulación. El nivel de servicio en este tramo depende de su longitud, número de pistas, grado aceptable de congestión y la demanda por cada movimiento, en cuantía y distribución en los momentos analizados. Estos tramos pueden ser simples o múltiples.

Figura 3. Ejemplo de tramos de trenzados.

Figura 4. Tipos de trenzados

ELEMENTOS FISICOS: El paisaje, su topografía y elementos naturales y artificiales, y el carácter y uso del suelo colindante constituyen antecedentes físicos que pueden

facilitar o dificultar el emplazamiento, la visibilidad, canalización de los flujos vehiculares en forma económica, el drenaje, la compatibilidad estética y funcional de la obra con el entorno existente. ANTECEDENTES ECONÓMICOS: El costo de la construcción y los beneficios que ésta reporta son los factores económicos que condicionan mayormente a una solución. Se debe considerar el costo de los efectos negativos secundarios del diseño propuesto, como por ejemplo los desbeneficios que representa la eliminación de ciertos movimientos sobre los habitantes de la zona del cruce; también se debe incorporar al análisis de rentabilidad los aspectos de índole ambiental que se encuentren involucrados en la zona afectada, esto implica en las decisiones de construir.

Elección de la solución tipo Las intersecciones se clasifican según la forma y operación de las mismas. DENOMINACIÓN Y PLANIFICACIÓN DE INTERSECCIONES: Los tipos de intersección se definen por el número de ramas confluentes y por su forma de operar con respecto a los conflictos de trayectorias. Intersecciones francas son aquellas en las cuales al menos uno de los movimientos vehiculares se cruza con otro en un área reducida y predeterminada del dispositivo; mientras que en las rotondas, los movimientos tienen distintos orígenes y destinos, y estos interactúan trenzando sus trayectorias a lo largo de un tramo anular del dispositivo. Las intersecciones de tres ramas son la conexión terminal de una carretera (secundaria) con otra (primaria) que recibe o provee los flujos de la primera. Las intersecciones de cuatro ramas también se puede distinguir, por lo general, una vía primaria, con demanda y trazado predominante, y otra secundaria, cuya geometría aparece subordinada a la anterior y cuyos flujos, comparativamente menores, presentan una mayor componente de virajes hacia y desde la principal. Tipos de intersecciones -

Enlaces: movimientos en planos distintos. Intersecciones: movimientos en el mismo plano. Intersecciones controladas por semáforos: con separación temporal. Rotondas: sin separación temporal y sin cruces. Intersecciones controladas por prioridad de paso: sin separación temporal, y con cruces.

Diseño geométrico de una intersección ASPECTOS BÁSICOS DEL TRAZADO: Cada punto de conflicto debe ser tratado cuidadosamente, recurriendo a todos los elementos disponibles para que el dispositivo resultante evite maniobras difíciles o peligrosas y sea fácilmente señalizable. Para lograr un diseño se debe considerar: (1) Preferencia de los movimientos más importantes: se debe tener preferencia sobre los secundarios; limitando así los movimientos secundarios con señales adecuadas, reducción de anchura de vías, introducción de curvas de radio pequeño. (2) Reducción de las áreas de conflicto: es usual que las grandes superficies pavimentadas invitan a los vehículos y peatones a movimientos erráticos, que promueven accidentes y disminuyen la capacidad de la intersección. (3) Perpendicularidad de las trayectorias cuando se cortan: es deseable que las intersecciones ocurran en ángulo recto, ya que en ese caso las áreas de conflicto son mínimas; disminuyendo así los choques y facilitando las maniobras. Se recomienda intersecciones con ángulos comprendidos entre 65° y 135° (4) Separación de los puntos de conflicto: esto permite que los vehículos no necesitan atender simultáneamente a varios vehículos. (5) Separación de los movimientos: cuando la intensidad horaria de proyecto de un determinado movimiento es importante, del orden de 25 o más vehículos, es conveniente dotarle de una vía de sentido único, completándola con pistas de aceleración o deceleración si fuera necesario. (6) Control de la velocidad: mediante la canalización se puede controlar la velocidad del tránsito que entra en una intersección, disponiendo curvas de radio adecuado para disminuir la velocidad y evitar adelantamiento en áreas de conflicto. (7) Control de los puntos de giro: evitar giros en puntos no convenientes empleando islas adecuadas que los hagan materialmente muy difíciles. (8) Creación de las zonas protegidas: las islas proporcionan a los vehículos zonas protegidas en las calzadas. Utilizándose cuando un vehículo requiera cruzar varias pistas de circulación. (9) Visibilidad: esta limita la velocidad de los vehículos que acceden a la intersección. (10) Previsión: se exige superficies amplias en las intersecciones; esto debe tener en cuenta al momento de autorizar construcciones al margen de la carretera. (11) Sencillez y claridad: no son convenientes aquellas intersecciones complicadas en donde los conductores dan paso a la duda; es por eso que se deben evitar movimientos molestos o recorridos demasiado largos. DISTANCIA DE VISIBILIDAD: Esta es uno de los elementos más importantes dentro de la seguridad de un camino y su provisión posibilita una operación eficiente. Las distancias mínimas de visibilidad que se consideran seguras en una intersección están relacionadas directamente con la velocidad de los vehículos y las distancias

durante tiempos normales de percepción, reacción y frenado, bajo ciertas hipótesis de condiciones físicas y de comportamiento de los conductores. (1) Visibilidad y distancia de parada de intersecciones: el conductor, en cualquiera de las trayectorias que recorra, debe tener visibilidad sobre la intersección y sus accesos con un tiempo suficiente para detener su vehículo antes del cruce (maniobra necesaria para evitar el siniestro). (2) Triángulos de visibilidad: es una zona libre de obstáculos que permite, a los conductores que acceden simultáneamente, verse unos a otros y observar la intersección a una distancia tal que sea posible evitar conflictos. (3) Triangulo mínimo de visibilidad: el cual se considera seguro, correspondiendo a dicha zona triangular que tiene como lado, sobre cada camino, una longitud igual a la distancia de parada. En cada intersección la relación espaciotiempo-velocidad indica el triángulo de visibilidad libre de obstáculos. (4) Señalización de intersecciones: cada intersección debe estar regulada mediante señales informativas, preventivas y reglamentarias; donde la primera debe haber una distancia que permita al conductor decidir con anticipación las maniobras que debe ejecuta, y la segunda debe indicar el tipo y categoría de los caminos que forman la intersección, indicando cual tiene preferencia sobre otro, y la última tiene que ver con la indicación de cual camino prevalecerá sobre el otro (signo ceda el paso, signo pare). (5) Influencia de las gradientes en la visibilidad del cruce: si la rasante tiene una pendiente negativa, un vehículo necesita una mayor distancia para detenerse; por lo contrario, con una gradiente positiva, requiere una distancia menor. Para visibilidad mínima seguras las inclinaciones no deben ser superiores a 3%. TRAZADO EN PLANTA DE LAS VÍAS DE LA INTERSECCIÓN: La importancia de la intersección y la disponibilidad de recursos para diseñar una solución óptima son factores básicos de diseño. (1) Trazados mínimos absolutos de bordes en giros sin canalizaciones Cuando el espacio disponible para la intersección sea muy reducido, o los movimientos de giro de muy poca importancia, se podrá utilizar intersecciones de trazado mínimo (trayectorias mínimas de giro). A medida que el ángulo de giro va creciendo y el vehículo de diseño es más grande, los mínimos se transforman en curvas circulares simples pero con retranqueos y cuñas los cuales mejoran las condiciones de giros y disminuyen la superficie pavimentada.

Los trazados mínimos son frecuentes en rurales; La elección de va a depender y tamaño de vehículos que de girar y de facilidades deberían otorgársele a mismos para maniobras. También depende de la naturaleza y ubicación de caminos que cruzan y de demandas respectivas; el vehicular que movimientos y del efecto este causa los demás

áreas estos del tipo los habrán las que los sus

los se las flujo realiza de giro que frente a flujos.

(2) Trazados mínimos absolutos de curvas en intersecciones canalizadas El área pavimentada en la zona de intersección crece en la medida que los ángulos de giro a la derecha se agudizan y que el vehículo tipo sea de mayor envergadura. DEFINICIÓN DE ELEVACIÓN: (1) Caso de una plataforma única Cuando la superficie de la intersección es pequeña y sus varios elementos están próximos entre sí, las elevaciones de dichos elementos se condicionan las unas a las otras, a la vez que dependen rígidamente de las características en perfil de las vías que se cruzan. -

Prolongación de superficies existentes: cuando esto es posible, es recomendable mantener inalterada la sección transversal de las vías principales, adaptando tanto la intersección como las vías secundarias a la necesidad de empalmar coherentemente con las primeras. Esto implica la

prolongación de la superficie de sus pistas, con las inclinaciones que en este punto tienen, hasta cubrir el área necesaria para la intersección. -

Recrecimientos: cuando no se desea modificar las vías existentes, pero se requiere ampliar la zona de intersección para brindar un mejor servicio, se puede efectuar un recrecimiento de los pavimentos en aquellos puntos en los que se desea ampliar los radios de giro.

(2) Caso de eje independiente Cuando en la intersección están previstos ramales de gran desarrollo, o con velocidades de proyecto superiores a 40 km/h, es conveniente definir ejes longitudinales independientes para dichos ramales. Por una parte, porque las grandes superficies comprometidas pueden no ser susceptibles de ser prefijadas sin considerables movimientos de tierras, y por otra, porque dichas velocidades requieren un perfil longitudinal homogéneo y normalizado. DEFINICIÓN DE LAS SECCIONES TRANSVERSALES: Ya definida la planta de la intersección y su elevación, corresponde tratar aquellos aspectos del diseño los cuales tienen relación con las inclinaciones transversales de los elementos dispuestos, respectando las condiciones surgidas de la aplicación de criterios para resolver la elevación de las plataformas, o de los empalmes en caso de ramales. (1) Relación entre radios y peraltes en función de la velocidad de proyecto (2) Transición de peralte (3) Condiciones de la arista común a la carretera de paso y al ramal de giro INTERSECCIONES ROTATORIAS O ROTONDAS: La rotonda, es una intersección rotatoria a nivel y se distingue porque los flujos vehiculares que acceden a ella por sus ramas maniobran al interior de un anillo vial que las conectan. Los puntos de conflictos en esta son menores que en otros tipos de intersecciones ya que la trayectoria de los vehículos en el anillo son similares a los entrecruzamientos. La operación de una rotonda se basa en la prioridad de paso de los vehículos. Si los volúmenes de tránsito de las ramas de acceso son del mismo orden de magnitud, o si los movimientos de giro predominan sobre los de paso, las rotondas suelen ser muy ventajosas. Algunos tipos de rotonda son: -

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Rotonda Normal: tiene una isla central (diámetro superior a 4 m), sus entradas son abocinadas para permitir la entrada de vehículos por múltiples pistas. Rotonda Mini: tiene una isla centra (diámetro menor a 4 m), a nivel.

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Rotonda Doble: se compone por dos rotondas normales o mini, conectadas por un tramo de unión o una isla; sirve para unir carreteras separadas por obstáculos lineales, como ríos, ferrocarriles o autopistas. Rotonda a distinto nivel: al menos una de sus ramas se conecta con una carretera la cual pasa a distinto nivel.

(1) Ventajas y desventajas Algunas de las ventajas de una rotonda son, que cuando están bien proyectadas, hacen que el transito circule en forma ordenada y continua, con pocas demoras y gran seguridad; tiene menor costo que aquellas intersecciones con paso a desnivel; son la única solución para intersecciones con cinco o más ramas; su sencillez y simplicidad de funcionamiento facilitan su compresión por parte de los usuarios; permiten efectuar cambios de alineación bruscos que no podrían lograrse con radios mínimos.

Por otra parte sus desventajas son, que no siempre tienen mayor capacidad que las intersecciones a nivel bien proyectadas y reguladas; no son apropiadas cuando el volumen de peatones o actividad de transporte colectivo son significativos; no se puede ampliar con facilidad y por lo tanto no se adaptan a planes de construcción por etapas. Dentro de los Elementos de diseño de rotondas, se encuentra el trazado en planta; como se muestra en la figura un trazado en planta de una rotonda normal. En ella se destaca los factores más relevantes en el diseño de estos dispositivos: -

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Trayectoria de los vehículos a través de la rotonda y curvatura de la trayectoria de entrada. Radio mínimo del borde externo a la entrada, entre 6 y 100 m, con un mínimo de 20 m si se prevé vehículos largos. El ángulo de entrada a la rotonda, que debe estar en el rango de 20° a 60°. Radio mínimo de salida, del orden de 40 m pero no inferior a 20 m. Abocinamiento de las ramas de entrada y del anillo.

La rotonda debe tener como mínimo una pendiente longitudinal de 0,65% y pendiente transversal de 2% en este último para asegurar el drenaje superficial.

Los puntos son cruces trayectorias representan posibilidad de accidente en las intersecciones.

de conflicto de que una

Dependen de: -

Número de accesos. Movimientos de giro permitidos. Tipo de control de tránsito.

El diseño de una intersección consiste, en esencia, en combinar los elementos más adecuados a sus circunstancias específicas para que estos movimientos se puedan llevar a cabo con comodidad y seguridad.

BIBLIOGRAFÍA [1]Manual de carreteras; Intersecciones.

volumenN°3“Instrucciones

y

criterios

de

diseño”,

[2]http://www.vialidad.cl/areasdevialidad/manualdecarreteras/Documents/Actualizac ion_Indice-2012/Indice%20MC-V3_2012.pdf