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Los sistemas de contención

para carreteras 2+1

Josep Maria MuletGeneralitat de Catalunya

Susana FriasRoad Steel Engineering SL

Víctor TolosCivil Solutions SL

Los sistemas de contención en las carreteras 2+1

9º Congreso Nacional de Seguridad Vial

INTRODUCCIÓN

El Departament de Territori i Sostenibilidad de la Generalitat de Catalunya, como consecuencia de la redacción de diversos proyectos

en los cuales se implantaban soluciones para la contención de vehículos en un tipo especifico de carreteras como son las 2+1, en vías

de alta capacidad , de gestión indirecta , titularidad de la Generalitat de Catalunya, promovió la realización de este proyecto con la

colaboración de distintas empresas:

Para la búsqueda de una SOLUCIÓN TÉCNICA

• Concesionarias

• Consultoras

• Ingenierías



OBJETIVO

Desarrollo de una solución técnica para la contención de vehículos en lamediana de carreteras tipo “2+1”, adaptada a la disponibilidad de unespacio transversal muy reducido, con una cimentación singular y queaportase seguridad para todos los usuarios de la vía

SECCIÓN TRANSVERSAL “2+1” con MEDIANA de 2,00 m

NOTA: En los márgenes laterales de las carreteras “2+1”, por las condicionesallí existentes, se aplican los mismos criterios y sistemas de contención que encualquier vía de alta capacidad. La particularidad de estas vías, por tanto, secentra en la mediana.



NIVEL DE CONTENCIÓN

UBICACIÓN MEDIANA

SISTEMA DE PROTECCIÓN

DE MOTOCICLISTAS

CIMENTACIÓN

CLASE DE DEFORMACIÓN

CLASE DE SEVERIDAD

REQUISITOS TÉCNICOS




UBICACIÓN MEDIANA


DE MOTOCICLISTAS

CIMENTACIÓN


CLASE DE SEVERIDAD

SISTEMA SIMÉTRICO




NIVEL DE CONTENCIÓNNIVEL DE CONTENCIÓN

UBICACIÓN MEDIANA


DE MOTOCICLISTAS

CIMENTACIÓN


CLASE DE SEVERIDAD




CRITERIOS DE LA O.C 35/2014

Riesgo de accidente: Carreteras o calzadas paralelas con circulación en sentido opuesto (Colisión contra vehículos que circulen en sentido contrario).

Distancia entre bordes de calzadas de sentidos opuestos 2 m.

Velocidades de circulación o de proyecto > 80 Km/h.

IMDp > 2.000

No es pretil

Nivel Contención Recomendado H2

Riesgo de accidente: GRAVE



9º Congreso Nacional de Seguridad Vial REQUISITOS TÉCNICOS



SISTEMA SIMÉTRICO

H2NIVEL DE CONTENCIÓN

UBICACIÓN MEDIANA


DE MOTOCICLISTAS

CIMENTACIÓN


CLASE DE SEVERIDAD





UBICACIÓN MEDIANA


DE MOTOCICLISTAS

CIMENTACIÓN


CLASE DE SEVERIDAD




ANÁLISIS DE LA DEFORMACIÓN

DISPONIBLE DEL SISTEMA

2,0 m

~1,2 m

Separación entre

calzadas (marcas viales)

Anchura mínima sistema

(Simétrico reducido con SPM)

Anchura de trabajo

máxima admisible

1,0 m

0,40 -0,45 m

W3 ≤ 1,0 m

W4 ≤ 1,3 m




W3

W5

W4

2,8m

3,2m

3,5m





UBICACIÓN MEDIANA


DE MOTOCICLISTAS

CIMENTACIÓN


CLASE DE SEVERIDAD

SISTEMA SIMÉTRICO

H2

W3





UBICACIÓN MEDIANA


DE MOTOCICLISTAS

CIMENTACIÓN


CLASE DE SEVERIDAD

SISTEMA SIMÉTRICO

H2

W3

A ó B





UBICACIÓN MEDIANA


DE MOTOCICLISTAS

CIMENTACIÓN


CLASE DE SEVERIDAD




Para evaluar el comportamiento de los sistemas de protección de motociclistas (SPM) de cualquier barrera de seguridad o pretil, se considera la Norma:

Define clases de comportamiento en función de :UNE 135 900

- Nivel de protección

Velocidad 60 Km/h y 70 Km/h

- Severidad del impacto

Riesgo de lesiones,

Nivel I: menor riesgo lesiones

NIVEL

I

II

NIVEL

60

70





UBICACIÓN MEDIANA


DE MOTOCICLISTAS

CIMENTACIÓN


CLASE DE SEVERIDAD

SISTEMA SIMÉTRICO

H2

W3

A / B

Nivel de protección 70

Nivel de severidad I





UBICACIÓN MEDIANA


DE MOTOCICLISTAS

CIMENTACIÓN


CLASE DE SEVERIDAD




TERRENO DE INSERCIÓN: Capa de asfalto de espesor medio 28 cm. Se valoran

diversas soluciones para inserción, según estado de la técnica

Hincado directo Cimentación con anclajes directos

Zanja- zahorra en asfalto Hueco cilíndrico

Anclajes

Asfalto


Ninguna de las 4

alternativas es adecuada.

Todas presentan

inconvenientes

Desarrollo de una

cimentación específica

NOTA: El empleo de un sistema que haya sido ensayado en un suelo controlado convencional

(p.e. zahorra artificial) no es compatible con las condiciones de aplicación en la mediana 2+1




UBICACIÓN MEDIANA


DE MOTOCICLISTAS

CIMENTACIÓN


CLASE DE SEVERIDAD

SISTEMA SIMÉTRICO

H2

W3

A / B


Nivel de severidad I

Capa de Asfalto 28 cm




SISTEMA SIMÉTRICO

H2

W3

A / B


Nivel I

Asfalto 28 cm




DISEÑO

ESTUDIO DE LA

CIMENTACIÓN

ENSAYOS A ESCALA REAL

EN 1317

UNE 135900

TECNICAS ELEMENTOS

FINITOS

METODOLOGÍA



DISEÑO

Se plasman en diferentes diseños todos los requerimientos técnicos definidos .

• Sistema doble/simétrico

• Altura adecuada contener un autocar 13 t.

• Rigidez del sistema adecuada para distintos vehículos

• Autocar13 t

• Vehículo ligero 900 Kg

• Deformación máxima del sistema durante el impacto <

1,0 m.

• Absorción de energía controlada para reducir lesiones

ocupantes vehículos / motociclistas

• Incorporar componentes inferiores específicos

deformables para el contacto con el motociclista

• Dummy , 87 kg

• Buena interacción postes/ asfalto .

• No se permiten daños asfalto ni rotura en los postes.



DISEÑO

ESTUDIO DE LA

CIMENTACIÓN


EN 1317

UNE 135900

TECNICAS ELEMENTOS

FINITOS

METODOLOGÍA



TB51 TB11EN 1317

TM.3.70TM.1.70

UNE 135900

ELEMENTOS FINITOS



TB51: Autocar 13 Tn, a 70 Km/h y 20º

ELEMENTOS FINITOS



TB11: Turismo ligero de 900 Kg, a 100 Km/h y 20º

ELEMENTOS FINITOS



RESULTADOS:

• Anchura de trabajo (W): 1,0 m

• Deflexión dinámica (D) : 0,9 m

• Intrusión vehículo (VI): 0,9 m

RESULTADOS:

• Anchura de trabajo (W): 0,6 m

• Deflexión dinámica (D) : 0,3 m

• Índice de severidad ASI: 1,3

La anchura de trabajo se ve condicionada por la posición del SPM

ELEMENTOS FINITOS



IMPACTO MANIQUÍ a 70 km/h y 30º en el Poste:

ELEMENTOS FINITOS



IMPACTO MANIQUÍ a 70 km/h y 30º en el Vano:

ELEMENTOS FINITOS



Permiten evaluar el comportamiento y la deformación del sistema a 70km/h Contención y Reconducción del maniquíNo resultan adecuadas para estimar de forma cuantitativa los valores de los índices biomecánicos registrados en los ensayos

ELEMENTOS FINITOS



DISEÑO

ESTUDIO DE LA

CIMENTACIÓN


EN 1317

UNE 135900

TECNICAS ELEMENTOS

FINITOS

METODOLOGÍA



1 2 3 4

Cimentación con Zanja Fresada No Pasante La solución definitiva adoptada consistió en el fresado parcial para generar una zanjano pasante (de menor profundidad que la capa de asfalto), :

• La anchura de la zanja parcial se definió como 400 mm (compatible con loscabezales de fresado disponibles).

• Se analizaron mediante simulación diferentes profundidades de fresado.

• La reutilización del material fresado como relleno de la zanja evita costes detransporte y aporte externo de Zahorra u otros materiales de relleno.

• Este sistema permite la adición de una capa de mortero impermeabilizante paraevitar el filtrado hacia capas inferiores al firme.

CIMENTACIÓN



MODELIZACION ENSAYOS DINÁMICOSENSAYOS ESTÁTICOS

ESTUDIO DE LA CIMENTACIÓN



• Evaluar espesor de la capa de fresado.

• Fuerzas de interacción poste-asfalto.

• Comportamiento poste-influencia en la anchura de trabajo.

MODELIZACIÓN




ENSAYO ESTÁTICO conforme a la NORMA UNE 135 124.

OBJETIVOS:- Comprobar la capacidad resistente de la

cimentación propuesta- Analizar interacción poste-material

- Deformación poste




TIPOS POSTE

Poste C120 (UNE 135124)

Poste C125x80

CIMENTACIÓN

Zahorra ZA-20

Asfalto sin fresar

Asfalto relleno con capa fresada

Ensayo Configuración F (kN) Desplaz. cota 0 (mm)

E17-1006 C-120 - ZA-20 ~22 120

E17-1007 C-120 - ZA-20 ~12* 105

E17-1008 C-120 - AF ~17 100

E17-1009 C-120 - AF ~17 120

E17-1032 C-120 - Asfalto solo ~10 80**

E17-1037 C-125 - ZA-20 ~32 110

E17-1038 C-125 - AF ~26 120




ZAHORRA ZA-20 ASFALTO FRESADO

POSTE C-120x55

E17-1009E17-1007 E17-1008E17-1006

E17-1037 E17-1037

ZAHORRA ZA-20 ASFALTO FRESADO

POSTE C-125x80




CONCLUSIONES

• En el ensayo estático sobre asfalto se obtienen los valores inferiores respecto a los otros dos casos.

• Los valores obtenidos con terreno asfalto compacto sin relleno (C120 ) son ligeramente inferiores a ZA-20, pero se mantienen dentro de los resultados admisibles según norma UNE 135 124 como resistencia adecuada del terreno.

• Con el poste C125 se produce un aumento significativo de la fuerza medida en el ensayo estático respecto al poste C120.

• Con el poste C125 el resultado es similar para el Asfalto fresado y la zahorra ZA20

ASFALTO

ASFALTO

CON

RELLENO

ZAHORRA

POSTE C120 REFERENCIA

POSTE C125 REFERENCIA=




ENSAYOS DINÁMICOS, Camión a 30 Km/h , compatible con la velocidad transversal del ensayo TB51

Comprobar estado final del

poste y material cimentación.


OBJETIVO:



EJECUCIÓN de la CIMENTACIÓN

1. Excavación y nivelación a 280 mm en la zahorra existente.

2. Asfaltado de una capa de 120m (aplicando 2 capas de 60mm)

3. Asfaltado de una capa de 160m (aplicando 2 capas de 80mm)

4. Corte borde lateral de la zanja.

El asfalto fresado se compacta al 87 %




DISEÑO

ESTUDIO DE LA

CIMENTACIÓN


EN 1317

UNE 135900

TECNICAS ELEMENTOS

FINITOS

METODOLOGÍA




TB11

EN 1317

UNE 135900

TM.3.70TM.1.70

TB51



Anchura de trabajo objetivo




Los daños sobre el sistema se pueden considerar reducidos teniendo en cuenta lascaracterísticas del ensayo TB51 y la reducida anchura de trabajo, afectando únicamente aunos 12 metros de sistema.

La deformación lateral permanente del sistema es muy reducida





W=1,0 m

NOTA: esto implica que este sistema seríaválido para separaciones de sólo 1,6 mentre carriles de sentidos opuestos (sincontar la anchura de la propia marca vial)

Ancho de mediana = 2,0 m

~0,75 m de deformación hacia lacalzada opuesta.

BORDE

CALZADA

BORDE

CALZADA

Índice de severidad (ASI) sensiblemente inferior al limite máximo de 1,4 admitido por la O.C 35/2014

THIV ≤ 33km/h




Los daños sobre el sistema son muy reducidos, afectando a apenas a 4 metros de barrera




Se obtiene nivel severidad Ipara el nivel de protección 70




• Las vías 2+1 presentan unos problemas específicos de contención en la mediana que deben ser tratados con soluciones técnicas específicas.

• Los requisitos de la solución técnica son muy exigentes y, en el presente proyecto, se han conseguido:

• La cimentación es singular y determinante, requiere de soluciones especiales integradas que garantizan:

• Integridad del asfalto, que no se produce ningún daño.

• No requiere aportación adicional de material, al reutilizar material

CONCLUSIONES

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