Diseño geométrico de carreteras

El Diseño geométrico de carreteras es la técnica de ingeniería civil que consiste en situar el trazado de una carretera o calle en el terreno. Los condicionantes para situar una carretera sobre la superficie son muchos, entre ellos la topografía del terreno, la geología, el medio ambiente, la hidrología o factores sociales y urbanísticos.​ El primer paso para el trazado de una carretera es un estudio de viabilidad​ que determine el corredor donde podría situarse el trazado de la vía. Generalmente se estudian varios corredores y se estima cuál puede ser el coste ambiental, económico o social de la construcción de la carretera. Una vez elegido un corredor se determina el trazado exacto, minimizando el coste y estimando en el proyecto de construcción el costo total, especialmente el que supondrá el volumen de tierra desplazado y el firme necesario.
Las carreteras se clasifican en función del número de calzadas, la dimensión del carril de la calzada o la dimensión del arcén. Cuanto mayor sean las dimensiones de la vía, más tráfico podrá soportar y más exigentes serán los parámetros de trazado, es decir, será necesario realizar radios mayores de curva, acuerdos verticales más extendidos o peraltes más inclinados. Al aumentar estos parámetros la carretera se ajustará menos al terreno, lo que encarece la carretera.
El dato más importante para el diseño es la velocidad de proyecto, que es a la máxima velocidad para circular con comodidad y seguridad.
La geometría de una carretera queda determinada en las 3 direcciones del espacio y queda fijada mediante 3 planos:
Un conductor debe de ser capaz de ver una distancia por delante suficiente como para poder frenar en caso de encontrar un obstáculo. La distancia de parada de un vehículo es igual a​​
D P = V ⋅ t p 3 , 6 + V 2 254 ⋅ ( f l + i ) {\displaystyle D_{P}={\frac {V\cdot {t_{p}}}{3,6}}+{\frac {V^{2}}{254\cdot {(f_{l}+i)}}}}
Siendo V {\displaystyle V} la velocidad en km/h, t p {\displaystyle t_{p}} el tiempo de percepción y reacción (2 s), f l {\displaystyle f_{l}} el coeficiente de rozamiento longitudinal rueda-pavimento, i {\displaystyle i} la inclinación de la rasante en tanto por uno y D P {\displaystyle D_{P}} la distancia de parada en metros. En el diseño geométrico de carreteras debe asegurarse en todo el punto del trazado que vea esta cantidad de metros por delante de él, lo que implica despejar el terreno, alisar los cambios de rasante y cuidar la visibilidad en curvas.
Las alineaciones horizontales o alineaciones en planta (visto desde el punto de vista superior) son de tres tipos:
El parámetro de la clotoide que se ejecuta viene impuesto por la normativa de trazado​ y viene en función del tipo de carretera y del radio de entrada y de salida de la clotoide.
La definición de la carretera implica un trazado en horizontal y otro en vertical. El trazado en vertical se traza sobre un plano que indica el eje de la carretera, generalmente exagerando la escala vertical con respecto a la horizontal.
Las alineaciones verticales son de dos tipos:
Los acuerdos verticales vienen definidos por dos parámetros (y uno tercero dependiente):
El peralte es la inclinación transversal de la vía en las curvas. Se construye para compensar la fuerza centrífuga (que haría que el vehículo se saliera de la calzada) con la fuerza del peso sobre la rasante de la curva. La fórmula que se emplea para hallar el peralte sería:
V 2 = 127 ⋅ R ⋅ ( f t + p 100 ) {\displaystyle V^{2}=127\cdot {R}\cdot {}(f_{t}+{\frac {p}{100}})}
Siendo V {\displaystyle V} la velocidad de proyecto en km/h, R {\displaystyle R} el radio en metros, f t {\displaystyle f_{t}} el coeficiente de rozamiento transversal (que varía entre 0,180 a 40km/h y 0,087 a 120 km/h) y p {\displaystyle p} la inclinación del peralte en %. Por razones de seguridad el peralte está limitado según el país. En España el peralte está limitado al 8% en autopistas y a 7% en carreteras de una calzada.
En distintos países se exige que una altura máxima que quede libre debajo de puentes o señalización, que suele ser mayor que la altura máxima de los vehículos: