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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
Los sistemas de contención en las carreteras 2+1
9º Congreso Nacional de Seguridad Vial
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.
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NIVEL DE CONTENCIÓN
UBICACIÓN MEDIANA
SISTEMA DE PROTECCIÓN
DE MOTOCICLISTAS
CIMENTACIÓN
CLASE DE DEFORMACIÓN
CLASE DE SEVERIDAD
REQUISITOS TÉCNICOS
Los sistemas de contención en las carreteras 2+1
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NIVEL DE CONTENCIÓN
UBICACIÓN MEDIANA
SISTEMA DE PROTECCIÓN
DE MOTOCICLISTAS
CIMENTACIÓN
CLASE DE DEFORMACIÓN
CLASE DE SEVERIDAD
REQUISITOS TÉCNICOS
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NIVEL DE CONTENCIÓN
UBICACIÓN MEDIANA
SISTEMA DE PROTECCIÓN
DE MOTOCICLISTAS
CIMENTACIÓN
CLASE DE DEFORMACIÓN
CLASE DE SEVERIDAD
SISTEMA SIMÉTRICO
REQUISITOS TÉCNICOS
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NIVEL DE CONTENCIÓNNIVEL DE CONTENCIÓN
UBICACIÓN MEDIANA
SISTEMA DE PROTECCIÓN
DE MOTOCICLISTAS
CIMENTACIÓN
CLASE DE DEFORMACIÓN
CLASE DE SEVERIDAD
REQUISITOS TÉCNICOS
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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
REQUISITOS TÉCNICOS
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REQUISITOS TÉCNICOS
Los sistemas de contención en las carreteras 2+1
9º Congreso Nacional de Seguridad Vial REQUISITOS TÉCNICOS
Los sistemas de contención en las carreteras 2+1
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SISTEMA SIMÉTRICO
H2NIVEL DE CONTENCIÓN
UBICACIÓN MEDIANA
SISTEMA DE PROTECCIÓN
DE MOTOCICLISTAS
CIMENTACIÓN
CLASE DE DEFORMACIÓN
CLASE DE SEVERIDAD
REQUISITOS TÉCNICOS
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NIVEL DE CONTENCIÓN
UBICACIÓN MEDIANA
SISTEMA DE PROTECCIÓN
DE MOTOCICLISTAS
CIMENTACIÓN
CLASE DE DEFORMACIÓN
CLASE DE SEVERIDAD
REQUISITOS TÉCNICOS
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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
REQUISITOS TÉCNICOS
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W3
W5
W4
2,8m
3,2m
3,5m
REQUISITOS TÉCNICOS
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NIVEL DE CONTENCIÓN
UBICACIÓN MEDIANA
SISTEMA DE PROTECCIÓN
DE MOTOCICLISTAS
CIMENTACIÓN
CLASE DE DEFORMACIÓN
CLASE DE SEVERIDAD
SISTEMA SIMÉTRICO
H2
W3
REQUISITOS TÉCNICOS
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NIVEL DE CONTENCIÓN
UBICACIÓN MEDIANA
SISTEMA DE PROTECCIÓN
DE MOTOCICLISTAS
CIMENTACIÓN
CLASE DE DEFORMACIÓN
CLASE DE SEVERIDAD
SISTEMA SIMÉTRICO
H2
W3
REQUISITOS TÉCNICOS
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NIVEL DE CONTENCIÓN
UBICACIÓN MEDIANA
SISTEMA DE PROTECCIÓN
DE MOTOCICLISTAS
CIMENTACIÓN
CLASE DE DEFORMACIÓN
CLASE DE SEVERIDAD
SISTEMA SIMÉTRICO
H2
W3
A ó B
REQUISITOS TÉCNICOS
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NIVEL DE CONTENCIÓN
UBICACIÓN MEDIANA
SISTEMA DE PROTECCIÓN
DE MOTOCICLISTAS
CIMENTACIÓN
CLASE DE DEFORMACIÓN
CLASE DE SEVERIDAD
REQUISITOS TÉCNICOS
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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
REQUISITOS TÉCNICOS
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NIVEL DE CONTENCIÓN
UBICACIÓN MEDIANA
SISTEMA DE PROTECCIÓN
DE MOTOCICLISTAS
CIMENTACIÓN
CLASE DE DEFORMACIÓN
CLASE DE SEVERIDAD
SISTEMA SIMÉTRICO
H2
W3
A / B
Nivel de protección 70
Nivel de severidad I
REQUISITOS TÉCNICOS
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NIVEL DE CONTENCIÓN
UBICACIÓN MEDIANA
SISTEMA DE PROTECCIÓN
DE MOTOCICLISTAS
CIMENTACIÓN
CLASE DE DEFORMACIÓN
CLASE DE SEVERIDAD
REQUISITOS TÉCNICOS
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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
REQUISITOS TÉCNICOS
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
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NIVEL DE CONTENCIÓN
UBICACIÓN MEDIANA
SISTEMA DE PROTECCIÓN
DE MOTOCICLISTAS
CIMENTACIÓN
CLASE DE DEFORMACIÓN
CLASE DE SEVERIDAD
SISTEMA SIMÉTRICO
H2
W3
A / B
Nivel de protección 70
Nivel de severidad I
Capa de Asfalto 28 cm
REQUISITOS TÉCNICOS
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SISTEMA SIMÉTRICO
H2
W3
A / B
Nivel de protección 70
Nivel I
Asfalto 28 cm
REQUISITOS TÉCNICOS
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DISEÑO
ESTUDIO DE LA
CIMENTACIÓN
ENSAYOS A ESCALA REAL
EN 1317
UNE 135900
TECNICAS ELEMENTOS
FINITOS
METODOLOGÍA
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DISEÑO
ESTUDIO DE LA
CIMENTACIÓN
ENSAYOS A ESCALA REAL
EN 1317
UNE 135900
TECNICAS ELEMENTOS
FINITOS
METODOLOGÍA
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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.
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DISEÑO
ESTUDIO DE LA
CIMENTACIÓN
ENSAYOS A ESCALA REAL
EN 1317
UNE 135900
TECNICAS ELEMENTOS
FINITOS
METODOLOGÍA
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TB51 TB11EN 1317
TM.3.70TM.1.70
UNE 135900
ELEMENTOS FINITOS
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TB51: Autocar 13 Tn, a 70 Km/h y 20º
ELEMENTOS FINITOS
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TB11: Turismo ligero de 900 Kg, a 100 Km/h y 20º
ELEMENTOS FINITOS
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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
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IMPACTO MANIQUÍ a 70 km/h y 30º en el Poste:
ELEMENTOS FINITOS
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IMPACTO MANIQUÍ a 70 km/h y 30º en el Vano:
ELEMENTOS FINITOS
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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
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DISEÑO
ESTUDIO DE LA
CIMENTACIÓN
ENSAYOS A ESCALA REAL
EN 1317
UNE 135900
TECNICAS ELEMENTOS
FINITOS
METODOLOGÍA
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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
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MODELIZACION ENSAYOS DINÁMICOSENSAYOS ESTÁTICOS
ESTUDIO DE LA CIMENTACIÓN
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• Evaluar espesor de la capa de fresado.
• Fuerzas de interacción poste-asfalto.
• Comportamiento poste-influencia en la anchura de trabajo.
MODELIZACIÓN
ESTUDIO DE LA CIMENTACIÓN
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ENSAYO ESTÁTICO conforme a la NORMA UNE 135 124.
OBJETIVOS:- Comprobar la capacidad resistente de la
cimentación propuesta- Analizar interacción poste-material
- Deformación poste
ESTUDIO DE LA CIMENTACIÓN
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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
ESTUDIO DE LA CIMENTACIÓN
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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
ESTUDIO DE LA CIMENTACIÓN
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ESTUDIO DE LA CIMENTACIÓN
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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=
ESTUDIO DE LA CIMENTACIÓN
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ENSAYOS DINÁMICOS, Camión a 30 Km/h , compatible con la velocidad transversal del ensayo TB51
Comprobar estado final del
poste y material cimentación.
ESTUDIO DE LA CIMENTACIÓN
OBJETIVO:
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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 %
ESTUDIO DE LA CIMENTACIÓN
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DISEÑO
ESTUDIO DE LA
CIMENTACIÓN
ENSAYOS A ESCALA REAL
EN 1317
UNE 135900
TECNICAS ELEMENTOS
FINITOS
METODOLOGÍA
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ENSAYOS A ESCALA REAL
TB11
EN 1317
UNE 135900
TM.3.70TM.1.70
TB51
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Anchura de trabajo objetivo
ENSAYOS A ESCALA REAL
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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
ENSAYOS A ESCALA REAL
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ENSAYOS A ESCALA REAL
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
ENSAYOS A ESCALA REAL
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Los daños sobre el sistema son muy reducidos, afectando a apenas a 4 metros de barrera
ENSAYOS A ESCALA REAL
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Se obtiene nivel severidad Ipara el nivel de protección 70
ENSAYOS A ESCALA REAL
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Se obtiene nivel severidad Ipara el nivel de protección 70
ENSAYOS A ESCALA REAL
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• 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