CEMENTO BOLETIN TECNICO

Mayo 1993 N° 55

Barreras de Seguridad de Concreto en Sistemas Viales

Las barreras de seguridad constituyen un elemento requerido en sistemas viales con el propósito de evitar accidentes, cada vez más frecuentes por el incremento del tráfico y de la velocidad de circulación.

Las barreras de seguridad de concreto tienen como función principal impedir que un

vehículo se salga de la ruta, obteniendo por la geometría de su diseño la reducción de la velocidad y la reorientación del vehículo, con el mínimo daño, debido a la absorción de la energía por el impacto de los neumáticos y no de la carrocería.

Razón de Ser

De acuerdo a un comité de expertos de la OCDE, las barreras de seguridad tienen como función: - Impedir que un vehículo pueda dañar a personas que circulan por el exterior de la

calzada. - Impedir que los automóviles y en lo posible que los vehículos pesados penetren a

áreas peligrosas, por ejemplo, la calzada opuesta. - Reencauzar el vehículo en una dirección casi paralela a la barrera. Mantener dentro de

límites admisibles las fuerzas a que se ven sometidos los ocupantes del vehículo. - Reducir los costos ocasionados por daños materiales. - Resistir los choques de los vehículos, sin causar peligro a los usuarios. Clasificación

De acuerdo a su destino y ubicación las barreras de seguridad se clasifican en los siguientes tipos:

- Barrera central, separadora de flujos de tránsito, en calzadas contiguas para evitar

choques frontales. - Barreras laterales, en casos de curvas pronunciadas luego de un tramo recto, en súbitas

restricciones del ancho de la vía, calzadas con separador central o cuando se requiere proteger la circulación de peatones en la vecindad de la ruta, impiden que el vehículo se salga de la calzada.

- Barreras en obras de arte, por ejemplo, protección de estribos de estructuras, muros, túneles, parapetos de puentes, etc.

- Barreras en puntos singulares, por la presencia de obstáculos físicos, zonas de intercambio o terminales, cortes profundos o terraplenes altos cercanos a la calzada.

Principio de funcionamiento

El perfil transversal de la barrera de concreto hace que la energía cinética del impacto sea absorbida en un primer término por las partes flexibles del vehículo, es decir, las ruedas y la suspensión, para posteriormente redirigir el vehículo impidiendo su salida de la plataforma.

Boletín Técnico Nº 55. 1993

Fig. 1 Prototipo

En la década de 1960 las autoridades de caminos en los Estados Unidos procedieron a estudiar y ensayar diferentes modelos de barreras de concreto de los cuales fue seleccionado el denominado "New Jersey" utilizado en dicho estado desde 1955. Posteriormente ha tenido un amplio desarrollo y se ha adaptado en muchos países de Europa.

En 1975 la longitud instalada de las barreras tipo New Jersey en los Estados Unidos era

de 2,250 Km. En Europa, donde se introduce en los años setenta, Francia había desarrollado 1,000 Km. y Bélgica 800 Km. en 1985.

Dos tipos de perfil son utilizados, el perfil normal New Jersey a doble cara, como

separador central y el simple, asimétrico, como separador lateral. (Figura 2). La experiencia señala que el perfil normal presenta mayor estabilidad al impacto de

vehículos pesados, por lo cual se le utiliza también como separador lateral, considerando la pequeña diferencia de costo que existe entre ambos.

Fig. 2

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El perfil de la barrera New Jersey corresponde a la de un paralelepípedo recto sobre un trapecio con una altura de 80 cm. y un ancho de 50 cm. La sección típica tiene las siguientes características:

- Una cara vertical inferior de 7,5 cm. de altura. - Una cara inclinada 55°, con una altura de 25 cm. - Una cara casi vertical de 84° de inclinación y 47,5 cm. de altura. Mecanismos de Reacción

En la barrera New Jersey al momento del choque, la rueda frontal del vehículo se pone en contacto con la parte vertical de 7.5 cm. de altura que tiende a frenar y enderezar el vehículo.

Si esta resistencia inicial es vencida. la rueda asciende por la cara inclinada 55° y una o

ambas ruedas y el costado del vehículo son levantados hasta 26 cm., por encima de la calzada. Esta elevación absorbe la energía del impacto y equilibra el momento de vuelco mediante la compresión de la suspensión del vehículo. Con pequeños ángulos de impacto esto sucede sin que la carrocería golpee la barrera.

Si la velocidad del vehículo y el ángulo de impacto son suficientemente altos. la rueda

continúa ascendiendo por encima del talud de 55°. poniéndose en contacto con la parte superior casi vertical de la barrera. lo que completa el frenado y encauzamiento del vehículo, redirigiéndolo al carril contiguo a la barrera, paralelamente a la misma.

Construcción En la construcción de barreras de seguridad de concreto existen tres procesos constructivos.

La técnica de concretado en sitio utilizando pavimentadoras de encofrado deslizante. con

el apoyo de plantas dosificadoras móviles. De esta manera es posible construir hasta 1000 metros longitudinales diarios.

El procedimiento de concretado en sitio con encofrados fijos y colocación manual del

concreto, empleado cuando la ubicación de la barrera lo aconseja y en la construcción de tramos cortos.

La técnica de colocación de elementos pre-fabricados. Requiere de dispositivos

especiales para la movilización y colocación de las unidades. El concreto empleado debe tener una resistencia característica mínima de 280 kg/cm2.

recomendándose como dosificación del cemento de 330 a 350 Kg/m3.

En cuanto a las juntas de contracción existen dos tendencias contrapuestas, afirmándose en una de ellas que la fisuración natural del concreto se presenta de modo de asegurar una buena continuidad, lo que hace innecesario este tipo de juntas. Fig. 3

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Las juntas de dilatación son requeridas en casos determinados, por ejemplo, como solución de continuidad con obras de arte. Las juntas de construcción deben asegurar la continuidad estructural mediante llaves o anclajes.

Las barreras pueden ser colocadas directamente sobre el pavimento o la sub-base, sin embargo en los terminales es aconsejable prever su empotramiento.

Las barreras con refuerzo de acero tienen mayor estabilidad frente al vuelco. Se

especifica diseñar dos barras de 1/2" en el eje a 15 y 30 cm. bajo el nivel superior. También se emplean mallas de 8.15 con un reticulado de 15 cm., ubicadas en el eje. (Figura 3).

Para asegurar la estabilidad, en el caso de barreras no armadas, se han aplicado en

algunos países soluciones diversas, como el cajeado, zapatas, pasadores o barras de unión y llaves de concreto. La estructura o base de la barrera puede ser utilizada para integrar ductos de energía, drenaje o comunicaciones. Por razones estéticas y para evitar el "efecto muro" se pintan en franjas de colores decrecientes. Ventajas

En el mercado se encuentran también barreras de seguridad de acero o aluminio, en planchas onduladas y del tipo doble onda. Ellas corresponden a las categorías denominadas flexible o semiflexible, que a diferencia de las barreras rígidas de concreto, funcionan por absorción de parte de la energía cinética del impacto por su propia deformación.

La barrera de concreto ofrece las siguientes ventajas: - No requieren de dejar un espacio detrás de la barrera como sucede en las metálicas,

para prever su deformación. - Impiden el paso de peatones. - Evitan el deslumbramiento y reflejan el ruido. - Tienen un mínimo costo de mantenimiento. - En caso de accidente continúan trabajando sin alteración, a diferencia de las flexibles

que requieren generalmente de reparación o sustitución. - No se ven sometidas a procesos de corrosión, especialmente en ambientes marinos,

como la región de la costa. - Los costos son similares. - Se construyen con personal y materiales que se encuentran en la obra.

Resultados y Estadísticas

La eficacia de las barreras de concreto ha sido comprobada por las estadísticas que se han llevado a cabo en los Estados Unidos, Francia, Bélgica, España, Italia y otros países europeos. Se ha determinado importantes reducciones de accidentes, la ausencia de casos mortales, del número de heridos y la minimización de pérdidas materiales.

Por otra parte, los organismos de gestión de los sistemas viales y los administradores de

peaje, han obtenido ventajas con el empleo de este tipo de barreras, por las razones enumeradas en el item anterior.

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BIBLlOGRAFIA

1. O.C.D.E. "Recherche sur les glissieres de sécurité". París, 1969. pág. 8. 2. PORTLAND CEMENT ASSOCIA TION: "Concrete Safety Barrieres". Skokie (IIinois). 1979. 3. DARBOIS, B. Les glissieres en beton de ciment. En: 5th International Symposium on concrete

roads. Aachen,-2-4/6/1986. pág. 7. 4. HENDRIKX, lo Glissieres de sécurité New Jersey - Experience en Belgique. En: 5th International

Symposium on concrete roads. Aachen, 2-4/6/1986. pág. 23. 5. JOSA, A. Barreras rígidas de hormigón para la seguridad en autovías y autopistas. En: Cemento

Hormigón v. 664(50), febo 1989. pág. 233. 6. RANZO, A. Lo sviluppo in Italia delle barriere stradali di sicurezza in calcestruzzo. En: L'lndustria

Italiana del Cemento v. 642(61), mar. 1990. pág. 207.