Proyecto, dimensionamiento y comprobación estructural de barreas de hormigón tipo New Jersey

Abstract

Los requerimientos en materia de seguridad vial y el creciente interés en reducir la siniestralidad en carreteras, llevan a diseñar sistemas de contención cada día más complejos. La presente tesina pretende dar una visión global sobre las barreras de seguridad en España y los métodos, procedimientos y normativas para calcular y dimensionar estas estructuras. El funcionamiento de las barreras de contención varía mucho en función de su tipología. Las barreras ancladas al terreno no sufren deformación apreciable, en cambio las barreras formadas por bloques discretos unidos sufren desplazamientos que pueden llegar en algunos casos a los dos metros. En 2011 se ha redactado una nueva normativa, la UNE-EN1317 “Sistema de contención para carreteras” en la que se especifican una serie de ensayos normalizados, y unos requerimientos para cumplir un cierto nivel de contención. También es interesante tener en cuenta las “Recomendaciones sobre sistemas de contención de vehículos”, en las que hay un catálogo con secciones normalizadas y criterios de buen uso para utilizar cada nivel de contención en situaciones determinadas. En las normativas de acciones sobre estructuras hay apartados para tener en cuenta impactos sobre este tipo de estructuras. Hay incluso algunas normas, como el Eurocódigo, en la que se exponen métodos para casos simplificados que nos permiten encontrar acciones estáticas equivalentes. Además de métodos experimentales como el método de Olson, Post y McFarland, que se basa en ensayos realizados en los años 70 sobre barreras de seguridad y es uno de los más utilizados. En esta tesina, se sugieren dos nuevas formas de cálculo de fuerzas estáticas equivalentes, que pueden servir para su uso y dimensionamiento en barreras de contención. Uno se basa en la solución de la ecuación dinámica del movimiento, utilizando para ello un sistema de dos grados de libertad para modelizar el impacto vehículo-barrera. Para solucionar este sistema de ecuaciones de ha utilizado el método de integración directa de NewsMark, se puede consultar el script creado en Matlab en el Anejo 1 de este documento. El otro método es una simplificación del método propuesto por el Eurocódigo. La forma singular de las barreras tipo NewJersey hace que los vehículos “escalen” por la pendiente inferior de la estructura, convirtiendo la energía cinética que poseen en energía potencial. Con este método se tiene en cuenta esta pérdida de energía. Una vez se tienen las acciones estáticas equivalentes para cada nivel de contención, se realiza el dimensionamiento de la barrera. La estructura al tener funcionalidad hasta la rotura requiere métodos que se basen en la rotura. Uno de estos métodos es el basado en las líneas de rotura, llamado ecuaciones de Hirsch. Con este método se buscan patrones de rotura que sean cinemáticamente admisibles y mediante la igualación del trabajo interno con el externo se encuentra una cota superior de la resistencia de la estructura. Por último, se realizan comprobaciones de secciones normalizadas y se cuantifica su resistencia aplicando una acción estática equivalente y comprobando su carga última de rotura.