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Sistemas de Contención Vehicular: Barandas de Puente. III InterCISEV, Buenos Aires, 19 Septiembre 2.019
Sistemas de Contención Vehicular:
Barandas de PuenteAntonio Amengual
Instituto Vial Ibero-Americano
Asesor Técnico sobre Sistemas de Contención
Sistemas de Contención Vehicular: Barandas de Puente. III InterCISEV, Buenos Aires, 19 Septiembre 2.019
PREÁMBULO
Esta presentación aborda el tema de las barandas (barreras) de puente desde un doble puntode vista:
1. SEGURIDAD VIAL → SISTEMAS de CONTENCIÓN VEHICULAR → ACCIDENTES por SALIDA de VÍA
2. ESTRUCTURAL → PARTE del PUENTE → TRANSMISIÓN de ACCIONES → DISEÑO del PUENTE
Sistemas de Contención Vehicular: Barandas de Puente. III InterCISEV, Buenos Aires, 19 Septiembre 2.019
1. Concepto de Baranda de Puente
2. Baranda de Puente como Barrera de Seguridad
3. Requisitos y Criterios Técnicos para Barandas3.1. Alta Contención3.2. Deformación lateral reducida3.3. Integridad del Puente. Transmisión de cargas3.4. Durabilidad3.5. Cualidades Estéticas
4. Necesidad de medir Cargas
5. Ejemplo de Aplicación a una Baranda Metálica
ÍNDICE
Sistemas de Contención Vehicular: Barandas de Puente. III InterCISEV, Buenos Aires, 19 Septiembre 2.019
1. CONCEPTO de BARANDA de PUENTE (I)
Las Barandas de Puente (llamadas también Barreras de Puente, Pretiles o Parapetos)son Barreras de Seguridad Longitudinales (Barreras de Protección), específicamentediseñadas para ser instaladas en los bordes de tablero de puentes y viaductos,coronaciones de muros de sostenimiento y de otras estructuras similares.
Sistemas de Contención Vehicular: Barandas de Puente. III InterCISEV, Buenos Aires, 19 Septiembre 2.019
1. CONCEPTO de BARANDA de PUENTE (II)
Las barandas de puente, deben serconsiderados como un conjunto, constituido,por las siguientes tres partes:
Losa de Apoyo:
Parapeto (parte emergente)
Anclaje
Armaduras de Refuerzo
Resistencia del Concreto
Geometría
PARAPETO
ANCLAJE
ARMADURACONCRETO
BRIDGE EDGE
1.
2.
3.
A efectos de la certificación/aprobación, el Parapeto emergente y el Anclaje forman parte delproducto. La losa de apoyo forma parte de las condiciones de aplicación del producto.
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NCHRP Report 350 “Recommended Procedures for the Safety Performance Evaluation of
Highway Features”, Transportation Research Board, 1993 & “Manual for Assessing Safety Hardware”(MASH), 2009APPENDIX I. GLOSSARY.Longitudinal Barrier A device whose primary functions are to prevent vehicular penetration and to safely redirectan errant vehicle away from a raodside or median hazard. The three types of longitudinal barriers are roadsidebarriers, median barriers and bridge rails.
NORMA EUROPEA UNE-EN1317-1 (2.011) “Sistemas de
contención para carreteras. Parte 1:Terminología y criterios generalespara los métodos de ensayo”.4 TÉRMINOS Y DEFINICIONES
2. BARANDAS SON BARRERAS DE PROTECCIÓN (I)
Sistemas de Contención Vehicular: Barandas de Puente. III InterCISEV, Buenos Aires, 19 Septiembre 2.019
Desde el punto de vista del tránsito, la PROBABILIDAD de que un vehículo abandonedescontrolado la vía a lo largo de un puente, muro de sostenimiento o estructurasimilar NO ES DISTINTA que en el caso de una banquina lateral o en un separadorcentral.
2. BARANDAS SON BARRERAS DE PROTECCIÓN (II)
La NECESIDAD de CONTENCIÓN y RECONDUCCIÓN de un vehículo que abandoneerrático la vía en un puente NO ES DISTINTA a la necesidad de contención yreconducción en una banquina lateral o en un separador central.
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Para las Barandas de Puente, por tanto, deberían ser deaplicación las mismas normas que para las barreras deprotección: U.S. Reportes NCHRP-350/MASH y la NormaEuropea EN 1317; siendo obligatorio el marcado CE(declaración de constancia de las prestaciones) en el caso dela EN 1317 en la UE
Las Barreras de Protección (en general) se evalúan, clasifican y son aprobadas en base a sucomportamiento ante impacto de vehículos mediante pruebas de choque a escala real(crash-tests)
2. BARANDAS SON BARRERAS DE PROTECCIÓN (III)
Sistemas de Contención Vehicular: Barandas de Puente. III InterCISEV, Buenos Aires, 19 Septiembre 2.019
NIVELES de CONTENCIÓN
ENER
GÍA
CIN
ÉTIC
A T
RA
NSV
ERSA
L (
KJ
)
CONTROL - TEST TB11 CDG: 0,49 m
900 kgN1 N2 H1 H2 H3 H4a H4b
+TB 11 +TB 11+TB 11 +TB 11 +TB 11 +TB 11
572 kJ725 kJ
43 kJ
80 Km/h
20º
1.500 kg
82 kJ
110 Km/h
20º
1.500 kg
127 kJ
70 Km/h
15º
10 t
288kJ
70 Km/h
20º
13 t
65 Km/h
20º
30 t
TB 31 TB 32 TB 51TB 42
462 kJ
80 Km/h
20º
16 t
TB 61 TB 71 TB 81
Energía Cinética Transversal
por Nivel de Contención
según EN 1317
20º
100 km/h
65 Km/h
20º
38 t
2. BARANDAS SON BARRERAS DE PROTECCIÓN (IV)
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C2. LAS BARANDAS DEBEN SER EVALUADAS y APROBADAS SEGÚN NORMAS DE COMPORTAMIENTO A PARTIR DE PRUEBAS DE CHOQUE
C1. LAS BARANDAS DE PUENTE SON BARRERAS DE PROTECCIÓN
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La aplicación específica de las barandas en puentes, determina una serie decaracterísticas particulares o, dicho de otro modo, implica una serie de requisitostécnicos específicos:
El anclaje de una baranda en el tablero de un puente no sólo condiciona el
comportamiento del sistema ante impacto de vehículo sino también la LAINTEGRIDAD DEL TABLERO
El Riesgo de Accidente Grave y Muy Grave normalmente asociado a las
salidas de calzada en puentes, exige el empleo de sistemas de ALTA y MUY ALTA CONTENCIÓN
La disponibilidad, en los bordes de tablero, de un espacio lateral muy estrecho para el funcionamiento del sistema de contención, exige el empleo
de sistemas con DEFORMACIÓN LATERAL REDUCIDA
3. REQUISITOS TÉCNICOS para una BARANDA (I)
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Además de los tres requisitos principales anteriormente citados, que son esenciales para suaplicación en puentes de carreteras, otros dos requisitos adicionales que deben serconsiderados, son:
La larga vida requerida a una estructura de puente, determina la necesidad del
empleo de barandas que garanticen una LARGA DURABILIDAD
La instalación de barandas de puente en el borde del tablero de estructuras que, a menudo, presentan un tratamiento arquitectónico, aconseja
el empleo de sistemas con CUALIDADES ESTÉTICAS
3. REQUISITOS TÉCNICOS para una BARANDA (II)
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Nivel de Riesgo
-V > 100 km/h -Autopistas & Carreteras de Doble Calzada donde V ≤ 100 km/h
-V ≤ 100 km/h-IMD (pesados) > 500 veh/día
-V ≤ 100 km/h-IMD (pesados) ≤ 500 veh/día
-V ≤ 50 km/h
Alto Riesgo para Terceros(Nivel 1) H4b H2 H2 H1
Resto de Niveles(Niveles 2 a 4) H2 H2 H1 -
La implantación de barandas en puentes de carreteras, de acuerdo a los niveles de riesgo deaccidente por salida asociados, exige en muchos casos el empleo de sistemas de Alta Contencióny, en casos especiales, de sistemas Muy Alta Contención (H4b) [Niveles de contención segúnNorma Europea EN 1317]
Richtlinien für passiven Schutz an Strassen durch Fahrzeug-Rückhaltesysteme (RPS), 2009, TGSV (Alemania)
3.1. SELECCIÓN DEL NIVEL DE CONTENCIÓN (I)
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3.1. SELECCIÓN DEL NIVEL DE CONTENCIÓN (III)
Nivel 3 = Áreas a Proteger con un RIESGO ALTO para OCUPANTES:* Obstáculos Rígidos Extensos perpendiculares al tráfico
* Obstáculos Rígidos Individuales Aislados* Pantallas Acústicas, …
Nivel 4 = Áreas a Proteger con RIESGO para OCUPANTES :* Obstáculos Aislados, Cunetas, Desniveles (> 3 m)
* Cursos de Agua de profundidad > 1 m, …
Nivel 1 = Áreas a Proteger con un RIESGO ALTO para TERCEROS:
Nivel 2 = Áreas a Proteger con RIESGO para TERCEROS:
* Plantas Químicas con Sustancias Peligrosas
* Zonas de parada muy concurridas * Vía Férrea de Alta Velocidad adyacente (≥160 km/h)* Edificios Adyacentes con riesgo de colapso, …
* Vías ciclistas y peatonales muy concurridas
* Vía Férrea adyacente con > 30 trenes/día* Carreteras adyacentes con IMD > 500 veh/día, …
Richtlinien für passiven Schutz an Strassen durch Fahrzeug-Rückhaltesysteme (RPS), 2009, TGSV (Alemania)
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3.1. SELECCIÓN DEL NIVEL DE CONTENCIÓN (II)
NIVELES de CONTENCIÓN
ENER
GÍA
CIN
ÉTIC
A T
RA
NSV
ERSA
L (
KJ
)
CONTROL - TEST TB11 CDG: 0,49 m
900 kgN1 N2 H1 H2 H3 H4a H4b
+TB 11 +TB 11+TB 11 +TB 11 +TB 11 +TB 11
572 kJ725 kJ
43 kJ
80 Km/h
20º
1.500 kg
82 kJ
110 Km/h
20º
1.500 kg
127 kJ
70 Km/h
15º
10 t
288kJ
70 Km/h
20º
13 t
65 Km/h
20º
30 t
TB 31 TB 32 TB 51TB 42
462 kJ
80 Km/h
20º
16 t
TB 61 TB 71 TB 81
Energía Cinética Transversal
por Nivel de Contención
según EN 1317
20º
100 km/h
65 Km/h
20º
38 t
Video 1
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ENSAYO TB81 CONTRA BARANDA METÁLICA (H4b)
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Tabla 1. Selección del Nivel de Contención. Orden Circular 35/2014 del Ministerio de Fomento
Riesgo de Accidente1
Intensidad Media (IMD) y Media de Pesados (IMDP) por Sentido
Nivel de Contención
MuyGrave
IMDp ≥ 5.000 H4b
2.000 ≥ IMDp < 5.000 H4b
IMDp < 2.000 H3
Grave
IMD ≥ 10.000 H3
IMDp ≥ 2.000 H3
400 ≥ IMDp < 2.000 H2
IMDp < 400 H1-H2
Normal
IMDp ≥ 2.000 H1-H2
400 ≥ IMDp < 2.000 H1
IMDp < 400 N2-H1
IMDp < 50 y VP ≤ 80 km/h N2
3.1. SELECCIÓN DEL NIVEL DE CONTENCIÓN (IV)
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Accidente Normal: En obras de paso cuando falta alguno de los requisitos de Accidente Grave
Accidente Muy Grave:
Accidente Grave: Casos de Muy Grave cuando falta alguno de los requisitos pero IMD >10.000 y
Apartado 2.2. “Criterios de instalación” del Capítulo 2. Orden Circular 35/2014 del Ministerio de Fomento, España
• Paso sobre Vías Férreas de: Alta Velocidad o de > 6 trenes/h o de 6 trenes/semana transportando sustancias peligrosas.
• Vías Férreas situadas > 1 m por debajo del nivel de calzada• Edificaciones habitadas. Instalaciones conteniendo sustancias peligrosas. Instalaciones de Interés Público.• Pasos sobre Vías Férreas, Autopistas o Carreteras cuando: a) Las Curvas Horizontales o Acuerdos Verticales
son inferiores a los recomendados o b) La Distancia entre Pretiles y Borde de Calzada son inferiores a los recomendados.
• Intersecciones en las que es fácil cometer un error. Intersecciones próximas a pasos superiores. Puntos con una accidentalidad anormalmente elevada.
• V > 60 km/h y c) caída desde estructuras u obras de paso de más de 2 m ó d) de muros de sostenimiento.• V > 80 km/h y a) riesgo de caída a curso de agua de profundidad >1 m o barrancos/zanjas profundas• Invasión de otra calzada con circulación contraria
3.1. SELECCIÓN DEL NIVEL DE CONTENCIÓN (V)
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3.1. SELECCIÓN DEL NIVEL DE CONTENCIÓN (VI)
Puesto que las barandas de puente son, mayormente, barreras de Alta y Muy AltaContención con reducida deformación lateral, suelen representar estructuras muy rígidaspara el impacto de vehículos ligeros.
→ Tanto los reportes NCHRP-350y MASH, como la norma EuropeaEN 1317, exigen la superación deensayos con vehículos ligeros
(ENSAYOS DE CONTROL) a lavez que los ensayos convehículos pesados.
d
Separador Deformable
Las normas exigen que la satisfacción de un Nivel de Contención debe ser COMPATIBLECON LA SEGURIDAD DE LOS VEHÍCULOS LIGEROS (que representan el accidente másfrecuente)
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Video 2
3.1. SELECCIÓN DEL NIVEL DE CONTENCIÓN (VII)
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ENSAYO TB11 CONTRA BARANDA METÁLICA (H4b)
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3.2. DEFORMACIÓN LATERAL de una BARANDA (I)
La elemento de riesgo que protege una baranda de puente es siempre un DESNIVEL VERTICALBRUSCO, excepto cuando exista un obstáculo situado entre la baranda y el borde del puente(caso no muy frecuente).
En el caso general de DESNIVEL VERTICAL, el parámetro relativo a deformación que debe sertomado en consideración es la DEFLEXIÓN DINÁMICA del sistema y no la ANCHURA DETRABAJO.
La condición limitante para determinar la posición lateral admisible para una baranda en eltablero de un puente es que la distancia máxima entre la cara del sistema más próxima altráfico y el borde del tablero sea, como mínimo, la menor de las siguientes longitudes:
Deflexión Dinámica (d) del sistema
Distancia (de) la cara del sistema más próxima al tráfico y el borde del tablero en el ensayo EN 1317/NCHRP-350/MASH.
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3.2. DEFORMACIÓN LATERAL de una BARANDA (II)
Posición durante Ensayo EN 1317-2 : la distancia desde la baranda al desnivel = de
Deflexión Dinámica (d): distancia desde la baranda hasta el desnivel debe ser ≥ d
Ddesn.vert ≥ min { de ; d }Video 1
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C4. BARANDAS DE PUENTE DEBEN TENER DEFLEXIONES DINÁMICAS REDUCIDAS
C3. BARANDAS DE PUENTE DEBEN GARANTIZAR ALTA CONTENCIÓN
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3.3. ACCIONES TRANSMITIDAS AL TABLERO (I)
Cuando un vehículo impacta contra una baranda, el parapeto transmite acciones al
tablero del puente. Tales acciones consisten en fuerzas horizontales y verticalessimultáneas, aplicadas tanto lateral como longitudinalmente que varían de unsoporte/anclaje a otro.
El tablero del puente es un elemento estructural “vulnerable” a dichas fuerzas.
Cuando bien el Entorno Local del Anclaje (E.L.A.) o el tablero colapsan, entoncesla baranda de puente ha fallado en su función de contener al vehículo pero,además, una parte del puente ha sido destruida (lo cual no es aceptable).
Las fuerzas transmitidas al tablero son fuerzas dinámicas (fuerzas “almilisegundo”).
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Acciones Longitudinales
ANCLAJE
POSTE PARAPETO
TABLERO PUENTE
Acciones Transversales
3.3. ACCIONES TRANSMITIDAS AL TABLERO (II)
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3.3. ACCIONES TRANSMITIDAS AL TABLERO (III)
FALLO DEL ENTORNO LOCAL DEL ANCLAJE (E.L.A.)
Entorno Local del Anclaje (E.L.A.)
Incluso en el caso de que la resistencia mecánica del tablero sea suficiente para soportar las fuerzas transmitidas, el E.L.A. puede no ser capaz de resistir y fallar.
Es muy importante asegurar que el E.L.A. en un puente real es igual que el de la losa del ensayo de choque según EN 1317/NCHRP-350/MASH.
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3.3. ACCIONES TRANSMITIDAS AL TABLERO (IV)
FALLO DEL ENTORNO LOCAL DEL ANCLAJE (E.L.A.)
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3.3. ACCIONES TRANSMITIDAS AL TABLERO (V)
FALLOS DE LA LOSA
FALLO ESTRUCTURAL DE LA LOSA DE CIMENTACIÓN cuando el
elemento estructural que es el tablero no tiene suficiente resistencia para soportarlas fuerzas transmitidas por el impacto de un vehículo contra la baranda.
FALLO LOCAL DEL ENTORNO DEL ANCLAJE cuando el Entorno
Local del Anclaje (E.L.A.) no es capaz de resistir o de transmitir al tablero, sinromperse, las fuerzas transmitidas por el impacto de un vehículo contra la baranda.
Por tanto, hay dos tipos de fallo del tablero de un puente donde está ancladouna baranda, como consecuencia de las fuerzas transmitidas al tablero por lacolisión de un vehículo contra la baranda de puente:
Video 3
Video 4
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FALLO ESTRUCTURAL DE LA LOSA
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FALLO DEL ENTORNO LOCAL DEL ANCLAJE
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C5. EL PUENTE PUEDE ROMPERSE POR UN IMPACTO VEHICULAR CONTRA LA BARANDA
C6. LAS CARGAS TRANSMITIDAS POR UNA BARANDA AL PUENTE DEBEN SER CONSIDERADAS
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3.3. NORMAS Y REGULACIONES SOBRE LA TOMA EN CONSIDERACIÓN de las ACCIONES TRANSMITIDAS (I)
• Desde el punto de vista del diseño del puente: Las Acciones debidas a vehículos impactando contra las barandas deben ser consideradas
- EN 1991-2: Eurocódigo 1. Actions on structures. Traffic forces on bridges.
- Norma N·PRY·CAR·Parte 6. Proyecto de Puentes y Estructuras. [003; Apartado E.1.5.1]
• Desde el punto de vista de la evaluación de los sistemas de contención de vehículos (ensayos de choque según EN 1317): Las fuerzas máximas que pueden transmitirse por los anclajes a la cimentación deben ser determinadas.
– Norma Europea EN 1317-1 . [versión 2.011, en vigor]
– Reporte NCHRP 350 (EE.UU.)
• Desde el punto de vista de la aplicación de las barandas en puentes de carreteras:La cimentación del pretil (parapeto, baranda) debe cumplir las condiciones mínimas de la losa de cimentación empleada en los ensayos de choque según EN 1317.
– O.C. 35/2014 de la Dirección General de Carreteras del Ministerio de Fomento, España.
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3.3.1. EUROCÓDIGOS EN 1991-2 (I) ACCIONES EN ESTRUCTURAS. FUERZA DE TRÁFICO EN PUENTES
4.7.3.3 Fuerzas por impacto de vehículos contra sistemas de contención
• (1) Para el cálculo estructural del puente, se deben tomar en cuenta las fuerzashorizontales y verticales que se transmiten al tablero por sistemas decontención de vehículos.
– NOTA 1 − Un Anexo Nacional definirá y clasificará las clases de fuerzas deimpacto y las condiciones relativas a este tipo de colisión. A continuación,
se muestran cuatro clases para las fuerzas horizontales transmitidas.
La fuerza horizontal, que actúa en dirección transversal, puede considerarse aplicada (i) a 100mm por debajo de la cumbre del sistema de contención de vehículos o (ii) a 1 m sobre el nivelde la calzada, tomando la menor de las dos …
Clase Recomendada Fuerza Horizontal (kN)
A 100
B 200
C 400
D 600
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ACCIONES EN ESTRUCTURAS. FUERZA DE TRÁFICO EN PUENTES
NOTA 2 − Los valores de las fuerzas horizontales dados por las clases A Dproceden de medidas de fuerza llevadas a cabo durante ensayos dechoque a escala real contra pretiles. No hay una correlación directa entreestos valores y las clases de comportamiento de los sistemas de contención(N2, H1, H2, H3, H4b, …) ...
NOTA E − La fuerza vertical, que actúa simultáneamente con la fuerza deimpacto horizontal, puede ser definida en un Anexo Nacional.
3.3.1. EUROCÓDIGOS EN 1991-2 (II)
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3.3.2. NORMA N·PRY·AR·6·01·002. PARTE 6. PROYECTO DE PUENTES Y ESTRUCTURAS (I)
La Norma sobre PROYECTOS de CARRETERA, en la Parte 6 “Proyecto de Puentes y Estructuras”,para el diseño de puentes, define dos requisitos para los parapetos vehiculares:
Cargas vivas (003/apartado E.1.5.1 – carga horizontal lateral hacia fuera “P” de 4,5 t(45 kN) que se incrementa con un factor “C” para alturas superiores a 85 cm y que sedivide a partes iguales entre los elementos longitudinales)
h = Altura de la parte superior del parapeto sobre la superficie de rodamiento (cm)
n = Número de elementos longitudinales
Son representativas estas fuerzas ???
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Criterios Geométricos de altura (002/Apartado L.1 – altura del parapeto sobrerodadura entre 70 cm y 105 cm y altura libre sobre guarnición y entre elementoslongitudinales consecutivos no mayor de 35 cm) .
Son representativos estos criterios de altura???
3.3.2. NORMA N·PRY·AR·6·01·002. PARTE 6. PROYECTO DE PUENTES Y ESTRUCTURAS (II)
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3.3.3. NORMA EUROPEA EN 1317-1: 2011 (I)
5.1. Métodos de Ensayo: Lugar de Ensayo
Las cimentaciones, anclajes y fijaciones se comportarán conforme al diseñodel sistema de contención de vehículos (definidos por el fabricante).
El fabricante del sistema de contención deberá proveer detalles de las fuerzas“últimas” que el sistema puede transmitir al tablero del puente a través de losanclajes.
Tales fuerzas “últimas” son aquellas generadas por el colapso del sistemacausado por cualquier impacto concebible y, normalmente, son mayores quelas que se pueden medir durante el ensayo de impacto [según la NormaEuropea EN 1317-2].
Así, las fuerzas “últimas” que pueden transmitirse al tablero del puente seobtendrán por medio de cálculos o ensayos “ad-hoc”(1).
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LOS CÁLCULOS NO SON RECOMENDABLES
Las condiciones a que los SCV (sistemas de contención de vehículos) están sometidos durante los ensayos de choque a escala real según EN 1317 son extremadamente complejas, por las siguientes razones:
• Se producen fenómenos de deformación de materiales a alta velocidad,
• Los límites del comportamiento plástico e, incluso, la rotura son sobrepasados,
• Se producen fenómenos de liberación de uniones, desgaste de rosca, roturas fusibles, roturas de soldaduras, ….
• Existen Coeficientes de Fricción Dinámica entre distintos materiales p.e.: poste-suelo,
Tales fenómenos no pueden ser predichos por análisis numérico con suficiente nivel de confianza
Los resultados de simulación dinámica por ordenador no deben ser aceptados como método paradeterminar las fuerzas transmitidas al tablero, puesto que no existe ninguna validación que garanticesuficiente predictibilidad.
3.3.3. NORMA EUROPEA EN 1317-1: 2011 (II)
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LOS CÁLCULOS NO SON RECOMENDABLES
40
• Fenómenos de deformación del material a alta velocidad
• Deformaciones Plásticas
3.3.3. NORMA EUROPEA EN 1317-1: 2011 (IV)
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3.3.4. REPORTE NCHRP-350
La estructura soporte de una baranda en el ensayo de choque tiene que garantizar la misma resistencia y propiedades que la estructura soporte en un puente real
Recomienda medir las fuerzas transmitidas al tablero por impacto vehicular contra una baranda
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3.3.5 O.C. 35/2014 MINISTERIO de FOMENTO, ESPAÑA (I)
“Cada pretil (baranda) tiene su propia armadurade anclaje que no son intercambiables entredistintos pretiles al poder suponer unaincidencia significativa en los parámetros deensayo (EN 1317)”.
“La definición de la losa en las fichas de cadapretil (baranda) [correspondiente al ensayosegún EN 1317-2] representa el valor mínimode la misma en lo que a armadura, resistenciacaracterística del hormigón y geometría serefiere.
PARAPETO
ANCLAJE
ARMADURAHORMIGÓN
CANTO PUENTE
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CIMENTACIÓN (I)
Losa de Ensayo EN 1317-2:(i) Geometría, (ii) Armadura, (iii) Resistencia Hormigón
Losa de Cimentación de menor resistencia
mecánica
Losa de Cimentación de igual o mayor
resistencia mecánica
INCORRECTO CORRECTO
3.3.5 O.C. 35/2014 MINISTERIO de FOMENTO, ESPAÑA (II)
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CIMENTACIÓN (II)- Comparación Losa Apoyada vs. Losa Volada
Video 5
3.3.5 O.C. 35/2014 MINISTERIO de FOMENTO, ESPAÑA (III)
• Impacto dinámico contra el mismo Poste con idéntico anclaje, misma armadura y mismo hormigón.
• Impacto con misma masa y misma velocidad. Mismo punto de impacto.
• En el primer caso, impacto con poste anclado sobre losa apoyada, en el segundo, con poste anclado sobre losa en voladizo de menor canto que la anterior.
Los resultados de estos ensayos de impacto a reducida escala, demuestran que el comportamientopuede diferir notablemente de ensayar con una losa apoyada o en voladizo, todavía más siconsiderásemos el poste anclado sobre un elemento de concreto enterrado.
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C7. LOSA DEL ENSAYO REPRESENTATIVA PARA DETERMINAR COMPATIBILIDAD CON LAS CONDICIONES REALES
C8. FABRICANTE DE BARANDA DEBE REPORTAR LAS CARGAS ÚLTIMAS
C9. RECOMENDABLE MEDIR CARGAS
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3.4. DURABILIDAD (I)
RECUBRIMIENTO GALVANIZADO
SOBRE ACERO. Para estimar ladurabilidad de cualquier baranda depuente galvanizada en caliente porinmersión según la norma europeaEN ISO 1461, se puede aplicar lanorma europea EN ISO 14713. Eldiagrama permite la predicción de lavida útil hasta primermantenimiento, en años en funcióndel espesor medio de recubrimientogalvanizado, para distintosambientes de corrosión (C2 a C5).
C2 = Exterior: Rural interior país.C3 = Exterior: Urbano interior país o costero suave.C4 = Exterior: Industrial interior país o urbano costero.C5 = Exterior: Industrial muy húmedo o costero muy salino.
Espesor Medio del Recubrimiento Galvanizado (mm)
Vid
a Ú
til (
año
s)
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3.4. DURABILIDAD (II)
RECUBRIMIENTO DÚPLEX SOBRE ACERO.
El tratamiento DÚPLEX es la combinaciónde un recubrimiento galvanizado encaliente por inmersión según EN ISO 1461y una capa externa de pintura al hornocon resinas poliéster (en cualquier colorRAL). Esta capa es resistente a la abrasióny el color es estable al exterior.
La vida media de un tratamiento DÚPLEX es más de 1.5 veces la suma de la vida
media de los tratamientos combinados. Con este tratamiento, una baranda depuente puede durar en un ambiente urbano interior (C3), más de 70 años.
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3.5. CUALIDADES ESTÉTICAS
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3. REQUISITOS TÉCNICOS (5)
D = 0,3 m
725 kJ38 t
65 km/h
1. Alta Contención
2. Reducida Deformación
4. Durabilidad5. Estética
3. Integridad Tablero
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4. LA NECESIDAD DE MEDIR FUERZAS (I)
Tanto las recomendaciones del Eurocódigo, las del reporte NCHRP 350 como losrequisitos de la Norma Europea EN 1317-1:2011 y la OC 35/2014 española, conducen a
la necesidad de medir las fuerzas transmisibles al tablero debidas al impacto deun vehículo contra la baranda de puente, bajo las siguientes condiciones:
Es responsabilidad del fabricante de la baranda de puente informar de lasfuerzas “últimas” que pueden ser transmitidas al tablero por el impacto de unvehículo contra la baranda.
Las fuerzas a medir no son las determinadas durante el ensayo de choque (quetambién se pueden medir) sino las fuerzas “últimas” que pueden sertransmitidas al tablero por cualquier impacto de vehículo (gen. mayores que lasdel ensayo) .
Las fuerzas a medir son fuerzas dinámicas (y no estáticas).
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Ensayo a Escala Reducida – hasta el colapso del sistema
Ensayo a escala Real – sin alcanzar el colapso del sistema
4. LA NECESIDAD DE MEDIR FUERZAS (II)
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La medida de las fuerzas “ultimas” que unabaranda puede transmitir al tablero de unpuente como consecuencia de cualquierimpacto de un vehículo se puede conseguir
con ensayos de impacto dinámicoa reducida escala mediantedistintos dispositivos contra un
conjunto aislado de “poste+anclaje+losa rígida”, con una energía
de impacto suficiente para conducir alsistema hasta su colapso (tanto pordoblado como por rotura controlada), talescomo péndulos, carritos o catapultas.
Medida deFuerzas
V
m
4. LA NECESIDAD DE MEDIR FUERZAS (III)
Célula de Carga
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Impacto Dinámico con Péndulo contra un Poste Rígido
4. LA NECESIDAD DE MEDIR FUERZAS (IV)
Video 6
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4. LA NECESIDAD DE MEDIR FUERZAS (V)
Impacto Dinámico con Péndulo contra un Poste Deformable
Video 7
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4. LA NECESIDAD DE MEDIR FUERZAS (VI)
Impacto Dinámico de un Carrito contra un Poste Aislado
Video 8
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4. LA NECESIDAD DE MEDIR FUERZAS (VII)El método está basado en dos conceptos:
1. Medida Directa (Péndulo–Dinamómetro)
Medición directa, en condiciones bien definidas, controladas y repetibles, de las fuerzas que puede transmitir un SCV a la cimentación. Así, se obtiene una caracterización cuantitativa de la respuesta estructural del SCV, que permite:
– comparación entre sistemas
– aporte de valores de carga para el diseño de puentes
2. Verificación (Pista de Ensayo a Escala Real)
En el diseño de puentes reales, la cimentación de la baranda debe presentar las mismas características que la cimentación del ensayo a escala real según EN 1317 con el objeto de verificar la respuesta cualitativa ante el impacto de vehículos.
Losa
Permanente
de la Pista
de Ensayo
Losa en Voladizo
Carga de Impacto
(vehículo,
escala real)SCV
Sensor de fuerzas y momentos
(6 ejes)
Carga de Impacto
(Péndulo contra
una sub-estructura)SCV
1
2
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4. LA NECESIDAD DE MEDIR FUERZAS (VIII)
A partir de los ensayos de impacto dinámicos, se pueden obtener los valores de las acciones que el SCV transmite a la cimentación:
– Valores de Fuerza por componentes:, Fx , Fy , Fz
– Valores de Momentos por componentes : Mx , My , Mz.
Estas acciones se consideran aplicadas en un punto (P) que corresponde al centro geométrico de las posiciones de todos los elementos de anclaje.
Se definen dos Trayectorias de Impacto:
- Trayectoria L: Longitudinal
- Trayectoria T: Transversal
Y dos alturas de impacto:
- Superior
- Inferior
FY
FZ
MXP
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C10. EXISTEN MÉTODOS EMPÍRICOS PARA DETERMINAR LAS CARGAS ÚLTIMAS (DINÁMICAS) TRANSMISIBLES AL PUENTE POR UN IMPACTO VEHICULAR CONTRA LA BARANDA
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5. EJEMPLO de APLICACIÓN a BARANDA METÁLICA (I)
Nivel de Contención Alta H2
Certificado de Constancia de las Prestaciones (CE) Nº 1826-CPD-08-02-01-DR3 (ASCQUER)
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5. EJEMPLO de APLICACIÓN a BARANDA METÁLICA (II)
288kJENSAYO TB51: Autocar 13 t., 70 km/h, 20º
Comportamiento ante impacto de vehículo pesado
Video 9 Video 10
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5. EJEMPLO de APLICACIÓN a BARANDA METÁLICA (III)
41 kJ Ensayo TB11: Turismo 900 kg, 100 km/h, 20º
Comportamiento ante impacto de vehículo ligero
Video 11
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5. EJEMPLO de APLICACIÓN a BARANDA METÁLICA (IV)
Fijación a la cimentación mediante cuatro pernos químicos (Varillas M20 & Resina HILTI RE 500)
2 Pernos Frontales
2 Pernos Traseros
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5. EJEMPLO de APLICACIÓN a BARANDA METÁLICA (V)
Cimentación de la baranda durante el ensayo EN 1317-2
* Losa de cimentación ligeramente armada
* Resistencia del Concreto 25 N/mm2 (HA-25)
* Canto efectivo de losa de sólo ¡ 20 cm !
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5. EJEMPLO de APLICACIÓN a BARANDA METÁLICA (VI)
Las uniones de la placa base del poste
de la baranda de puente con los dospernos de anclaje frontales, ha sidodiseñada para liberarse de una formacontrolada a partir de cierto nivel decarga. A partir de este momento, laplaca se suelta frontalmente, doblahacia arriba, la altura de la barandaaumenta y cesa la transmisión decargas al tablero del puente.
Mecanismo de fusibilidad en pernos frontales proteger la integridad del tablero del puente
Video 12
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5. EJEMPLO de APLICACIÓN a BARANDA METÁLICA (VII)
Mass 1500 kg
Velocity 35 Km/h
Angle 0 º
Difference in Height
(Hs)
50 mm
Regarding to Neutral
Line (L)
mm
Mass 1500 kg
Velocity 35 Km/h
Angle 90 º
Difference in Height
(Hs)
50 mm
Regarding to Neutral
Line (L)
mm
E11-2250
E11-2249
Medición de las Fuerzas “Últimas” transmisibles al tablero (Impactos superiores)
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FUERZAS
MOMENTO
Ensayo Superior Frontal
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FUERZAS
MOMENTO
Ensayo Superior Lateral
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5. EJEMPLO de APLICACIÓN a BARANDA METÁLICA (VIII)
Medición de las Fuerzas “Últimas” transmisibles al tablero (Impactos inferiores)
Mass 1500 kg
Velocity 35 Km/h
Angle 90 º
Difference in Height
(Hs)
495 mm
Regarding to Neutral
Line (L)
mm
E11-2256
IMPACTOR
OBJETO DE ENSAYO
TEST ITEM
DINAMÓMETRO
DYNAMOMETER
zy xy
x
Hs
LÍNEA NEUTRARESTING POINT
L
Mass 1500 kg
Velocity 35 Km/h
Angle 0 º
Difference in Height
(Hs)
495 mm
Regarding to Neutral
Line (L)
mm
E11-2255
IMPACTOR
OBJETO DE ENSAYO
TEST ITEM
DINAMÓMETRO
DYNAMOMETER
zy xy
x
Hs
LÍNEA NEUTRARESTING POINT
L
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FUERZAS
MOMENTO
Ensayo Inferior Frontal
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FUERZAS
MOMENTO
Ensayo Inferior Lateral
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5. EJEMPLO de APLICACIÓN a BARANDA METÁLICA (IX)
Máximas Fuerzas/Momentos transmisibles por la baranda de puente
E11-2249 E11-2250 E11-2255 E11-2256
Fy (kN) 160 95 83 118
Fz (kN) 78 60 22 70
Mx (kN.m) 71 44 11 22
Máximo
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5. EJEMPLO de APLICACIÓN a BARANDA METÁLICA (X)
Excelente Cualidad Estética
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GRACIAS POR SU ATENCIÓN !
ALGUNA PREGUNTA ?
Antonio [email protected]