Curvas

1. DESPLAZAMIENTO DE UN VEHICULO SOBRE UNA CURVA CIRCULAR

 
con el fin de proporcionar seguridad, eficiencia y un diseño balanceado entre los elementos de la vía desde el punto de vista geométrico y físico, es fundamental estudiar la relación existente entre la velocidad y la curvatura.
Cuando un vehículo circula sobre una curva horizontal, actua sobre el una fuerza centrífuga que tiende adesviarlo radialmente hacia afuera de su trayectoría.
(1)
F = W V 2 / g R
F = Fuerza centrífuga desarrollada
W = Peso del vehículo
V = Velocidad del vehículo
g = Aceleración de la gravedad
R = Radio de la curva circular horizontal
Se aprecia con claridad en la expresión anterior como al incrementarse la velocidad con un mismo radio, la fuerza centrífuga es mayor.
La única fuerza que seopone al desplazamiento lateral del vehículo es la Fuerza de Fricción desarrollada entre las llantas y el pavimento, esta fuerza no es lo suficientemente capaz de impedir el desplazamiento lateral del vehículo en la mayoría de los casos, por esto es necesario buscarle un complemento inclinando tranversalmente la calzada. Dicha inclinación se denomina PERALTE.
Si sobre una curva horizontal deradio "R" un vehículo circula a una velocidad constante "V", según la ecuación anterior, el peso "W" y la Fuerza centrífuga "F" son también constantes, pero sus componentes en las direcciones normal y paralela al pavimento varían según la inclinación que tenga la calzada, tal como se aprecia en la figura 1.

FIGURA 1
Para la situación anterior las componentes normales de las fuerzas "W" y "F" sonsiempre del mismo sentido y se suman, actuando hacia el pavimento, contribuyendo a la estabilidad del vehículo. En cambio las componentes paralelas de dichas fuerzas son de sentido opuesto y su relación hace variar los efectos que se desarrollan en el vehículo.
Las componentes normales y paralelas de las fuerzas "W" y "F" se definen como:
Wn , Fn : Componentes normales al pavimento
Wp , Fp :Componentes paralelas al pavimento
De esta manera se presentan los siguienes casos:
1. Wp = 0
La calzada es horizontal, es decir que no hay inclinación transversal y "Fp" alcanza su valor máximo "F".
2. Wp = Fp
La fuerza resultante ( F + W ) es perpendicular a la superficie del pavimento, por lo tanto la fuerza centrífuga no es sentida en el vehículo, esta velocidad se denomina velocidad deequilibrio. (Figura 2).

FIGURA 2
3. Wp < Fp
La fuerza resultante ( F + W ) actua en el sentido de la fuerza centrífuga "F", por lo tanto el vehículo tiende a deslizarse hacia el exterior de la curva. Volcamiento en este caso es típico en vehículos livianos. (Figura 3)

FIGURA 3
4. Wp > Fp
La resultante ( F + W ) actua en sentido contrario de "f", por lo tanto, el vehículo tiende a deslizarsehacia el interior de la curva. Volcamiento es típico en vehículos pesados. (Figura 4).

FIGURA 4


 
 
 
 
2. VELOCIDAD, CURVATURA, PERALTE Y FRICCION

 
Dos fuerzas se oponen al desplazamiento lateral de un vehículo, la componente "Wp" del peso y la fuerza de fricción transversal desarrollada entre las llantas y el pavimento. Para evitar que exista desplazamiento se acostumbra en lascurvas darle cierta inclinación transversal a la calzada la cual se denomina peralte "e", que de acuerdo a las figuras anteriores:
(2)
e = tan Ø
A la velocidad de equilibrio (figura 2)
Wp = Fp
W sen Ø = F cos Ø
sen Ø / cos Ø = F / W
tan Ø = F / W
Reemplazando las ecuaciones 1 y 2
(3)
e = V 2 / g R
Teniendo en cuenta que la gravedad es igual a 9.81 m/seg2 se tiede que:
(4)
e =0.007865 ( V 2 / R )
"V" se expresa en Kilometros / hora y "R" en metros.
Para Wp < Fp (figura 3)
Wp < Fp , o lo que es lo mismo Fp - Wp > 0
En la figura 3 se aprecia que la resultante (Fp - Wp) actua hacia la izquierda, por lo que es resistida por una fuerza de fricción transversal "Ff" desarrollada entre las llantas y el pavimento y que actua hacia la derecha.
Fp - Wp = Ff
Se sabe que,
Fuerza...