Barreras de hormigón - Colegio de Ingenieros Técnicos de Obras

Artículos Técnicos / Seguridad Vial
Barreras de hormigón:
por unas carreteras
más seguras
La alta siniestralidad en las carreteras es una de las principales lacras que las sociedades avanzadas
deben afrontar. Al drama familiar por la pérdida de seres queridos, se suman los costes económicos en
concepto de gastos sanitarios y pago de indemnizaciones. En 2009 hubo en Europa aproximadamente
1.000.000 de heridos en accidentes de tráfico y más de 35.000 personas perdieron la vida en las carreteras, lo que traducido a términos económicos supone un gasto estimado de más de 130.000 millones
de euros anuales.
César Bartolomé Muñoz
Departamento de Prospectiva de OFICEMEN
Jesús Díaz Minguela
Director IECA Noroeste
1. INTRODUCCIÓN
a situación de España es
particular. En el año 2003
partíamos de una cifra de
fallecidos muy elevada,
4.015 muertos anuales;
pero una política de seguridad vial
adecuada ha permitido alcanzar con
un año de antelación el ambicioso
objetivo de la Unión Europea de
reducir en un 50% la cifra de víctimas mortales a finales de 2010. De
hecho, los últimos datos del Balance de Seguridad Vial 2009 presentados por el Ministerio del Interior
demuestran que España ha reducido en seis años un 52,5% el número
de fallecidos, es decir, 2.096 muertos
menos desde 2003.
L
Lejos de caer en la complacencia, es necesario seguir trabajando
para cumplir el nuevo objetivo que
ha propuesto el Consejo Europeo
para la Seguridad en el Transporte
(ETSC): reducir en un 40% los fallecidos y heridos graves en carretera
entre 2011 y 2020 y disminuir el número de niños muertos en un 60%
durante este periodo.
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Las salidas de la vía provocan
aproximadamente el 40% de los accidentes mortales que se producen
en las carreteras, por lo que es necesario reducir el número de accidentes de este tipo mejorando la
infraestructura y aumentando la visibilidad. Ahora bien, cuando este
tipo de accidentes se producen, hay
que intentar minimizar sus consecuencias eliminando los obstáculos
en los márgenes de la calzada o,
si no es posible, instalando sistemas de contención que reduzcan los
efectos del impacto en los ocupantes
y protejan a otros conductores que
circulan en sentido contrario.
La Norma Europea EN 1317 establece los requisitos que deben
cumplir las barreras de seguridad
para los diferentes tipos de vía y tipologías de accidentes.
2. NORMATIVA
El pasado 1 de enero entró en
vigor la Norma Europea EN 1317.
Conjuntamente con la entrada en
vigor de la nueva normativa, se con-
Cimbra
TABLA 1: TIPOLOGÍA DE ENSAYOS DEFINIDOS EN LA NORMA EN1317
ENSAYO
VELOCIDAD DE CHOQUE (km/h)
ÁNGULO DE CHOQUE (º)
MASA DEL VEHÍCULO (kg)
TIPO DE VEHÍCULO
TB11
TB21
TB22
TB31
TB32
TB41
TB42
TB51
TB61
TB71
TB81
100
80
80
80
110
70
70
70
80
65
65
20
8
15
20
20
8
15
20
20
20
20
900
1.300
1.300
1.500
1.500
10.000
10.000
13.000
16.000
30.000
38.000
Turismo
Turismo
Turismo
Turismo
Turismo
Camión
Camión
Autocar
Camión
Camión
C. Articulado
Foto 1: Crash test de un vehículo ligero según la norma EN-1317 (cortesía de Anfabah)
virtió en requisito obligatorio para
su comercialización el marcado CE
de los productos que son objeto del
apartado 5 de dicha norma. Dicho
marcado permite comprobar al prescriptor la validez de las soluciones
que existan en el mercado para cada
tramo de carretera.
La norma EN 1317 clasifica los
sistemas de contención en función
de tres factores: el nivel de contención, la severidad del impacto y la
anchura de trabajo. Con el objetivo
de determinar estos parámetros, la
Cimbra
Foto 2: Crash test de un autobús según la norma EN-1317 (cortesía de Anfabah)
norma establece una serie de ensayos de choque o “crash test” con
turismos, camiones, autocares y camiones articulados a velocidades
comprendidas entre los 65 y 110 km/
h, con un ángulo de choque de entre
8 y 20º y con una masa del vehículo
que varía en el rango de los 900 a
38.000 kg (ver tabla 1).
Generalmente, la caracterización
de un sistema de contención requiere de dos ensayos de impacto: uno
con un vehículo ligero y otro con un
vehículo pesado. Las características
que definen el comportamiento de
los índices biomecánicos (ASI, THIV,
PHD) se obtienen del vehículo ligero
y las características relacionadas con
los desplazamientos del dispositivo
(deflexión dinámica Dd, anchura de
trabajo W) con el más pesado.
El nivel de contención de la barrera, que se define como la capacidad del sistema de retener al vehículo de forma controlada, sin que
este lo rebase, sin vuelcos, sin penetración en el vehículo y sin desprendimientos de partes esenciales,
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TABLA 2: CORRESPONDENCIA ENTRE LOS NIVELES DE CONTENCIÓN
Y EL ENSAYO SUPERADO (EN 1317)
CONTENCIÓN
NIVEL DE CONTENCIÓN
ENSAYOS
T1
T2
T3
N1
N2
H1
H2
H3
H4a
H4b
TB21
TB22
TB41+TB21
TB31
TB32+TB11
TB42+TB11
TB51+TB11
TB61+TB11
TB71+TB11
TB81+TB11
BAJA
NORMAL
ALTA
MUY ALTA
TABLA 3: ANCHURAS DE TRABAJO SEGÚN LA NORMA EN 1317
NIVELES DE ANCHURA DE TRABAJO
VALOR MÁXIMO DE W (m)
W1
W2
W3
W4
W5
W6
W7
W8
0,6
0,8
1,0
1,3
1,7
2,1
2,5
3,5
A
B
C
VALORES DE LOS INDICES DE SEVERIDAD
ASI b 1,0
ASI b 1,4
ASI b 1,9
queda determinado por el ensayo de
mayor gravedad que haya superado
el sistema, tal y como queda reflejado en la tabla 2.
Tabla 2: También mediante estos
ensayos se determina la anchura de
trabajo de los sistemas de contención, que se define como la máxima distancia entre la cara del sistema más próxima al tráfico antes del
impacto y la posición lateral más
desplazada alcanzada por cualquier
parte esencial del sistema durante el
impacto. Los niveles de anchuras de
trabajo se pueden ver en la tabla 3.
pág 40 / enero-abril 2011
THIV b 33 km/h
THIV b 33 km/h
THIV b 33 km/h
En el caso español, a igualdad de
contención y desplazamiento transversal durante el impacto, serán preferibles las barreras con un índice de
severidad A sobre las barreras tipo B,
y las B sobre las C.
En cuanto a los niveles de contención, la exigencia depende del
tipo de accidente que se puede producir cuándo un vehículo abandona
la vía. Cuando el posible accidente
tenga la calificación de “muy grave”,
será necesario disponer una barrera
de seguridad con un nivel de contención muy alto; en el caso de que
el posible accidente sea “grave”, el
nivel de contención exigido será alto; y cuando el tipo de accidente se
califique como “normal”, el nivel de
contención podrá ser también normal.
Un resumen de la clasificación de
los accidentes en función de su gravedad se puede ver en la tabla 5.
TABLA 4: CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CONTENCIÓN (EN 1317)
CLASE
se debe utilizar en cada caso, siendo
esta elección competencia de las administraciones públicas de cada país.
PHD b 20g
PHD b 20g
PHD b 20g
En cuanto a las clases de severidad del impacto, la normativa
define tres parámetros: el índice de
severidad de la aceleración (ASI), la
velocidad teórica de choque de la
cabeza (THIV) y la deceleración de
la cabeza tras el choque (PHD) en
función de los cuales se clasifica a
los sistemas de contención en clase
A, B y C (ver tabla 4).
Disposición de los sistemas de
contención
La normativa europea no define
qué tipo de sistema de contención
En cuanto a los requerimientos
sobre la anchura de trabajo, ésta
queda determinada por la distancia
del obstáculo al borde de la calzada,
debiéndose utilizar barreras con una
anchura de trabajo inferior a la distancia mencionada.
3. CRITERIOS DE SELECCIÓN
DE BARRERAS DE
CONTENCIÓN
Un sistema de contención se define como el elemento situado en el
margen o mediana de una carretera
con objeto de atenuar las consecuencias de los accidentes en los
que el vehículo abandona la calzada
de forma incontrolada.
Sin duda la mejor solución es
construir carreteras con márgenes
benevolentes y eliminar todo tipo
de obstáculos a ambos lados de la
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TABLA 5. TIPOS DE ACCIDENTES SEGÚN LA CIRCULAR OC 321/95 DEL MINISTERIO DE FOMENTO
MUY GRAVE
(Riesgo muy alto para terceros)
• Pasos sobre vías férreas u otras carreteras.
• Vías férreas paralelas.
• Choque con edificaciones habitadas, de servicio público o almacenes de sustancias peligrosas.
• Intersecciones complejas.
• Emplazamientos con accidentalidad elevada.
GRAVE
(Riesgo alto para terceros)
• Choque con pilas de pasos superiores, pórticos o banderolas de señalización, estructuras de edificios, etc.
• Choque con pantallas antiruido.
• Caídas a ríos u otras masas de agua, barrancos y zanjas profundas.
• Invasión de otras vías en sentido opuesto de circulación (medianas). Accesos a puentes o túneles y en
pasos estrechos.
NORMAL
• Choques con obstáculos, como árboles o postes, de más de 15 cm de diámetro o con postes SOS.
• Choques con carteles de señalización o báculos de alumbrado.
• Choques con elementos de drenaje que sobresalgan del terreno.
• Paso por cunetas de más de 15 cm de profundidad.
• Caídas por pendientes pronunciadas.
• Terraplenes de altura superior a 3 m.
calzada, por ejemplo, mediante la
utilización de cunetas vadeables. Sin
embargo, existen circunstancias en
las que no es posible y en las que
es necesario disponer un sistema de
contención debido a la mayor gravedad que tendría un accidente en su
ausencia.
Tras la decisión inicial de disponer un sistema de contención, el
segundo paso consiste en elegir la
tipología de la barrera a colocar. Los
parámetros generales sometidos a
estudio de los sistemas de contención son cinco:
1. Disipación de energía.
2. Posibilidad de redireccionamiento.
3. Posibilidad de ser franqueado.
4. Deformabilidad.
5. Conservación.
Adicionalmente existen otras variables menos técnicas que las citadas con anterioridad como son los
costes de construcción y el nivel de
ocupación del suelo.
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Foto 3: Deformabilidad de las barreras de hormigón prefabricadas (cortesía de Anfabah)
Los criterios de selección están
condicionados por la situación del
sistema de contención. No se exige
los mismos requisitos a las barreras laterales situadas en las márgenes, donde prima la disipación de la
energía, que a las barreras situadas
en las medianas, donde la principal
variable a considerar es la capacidad
de contención (evitando ser sobrepasadas).
En el caso de las medianas, las
barreras de hormigón son el sistema de contención más comúnmente
utilizado. Su popularidad se debe a
su bajo costo, a su efectividad, al mínimo espacio requerido y que, dada
sus características, prácticamente no
necesitan mantenimiento.
En el caso de barreras laterales,
la elevada rigidez de las barreras de
Cimbra
hormigón las ha situado en desventaja con respecto a otros tipos de
sistemas de contención, si bien, el
esfuerzo innovador para adaptarse
a la nueva normativa, ha permitido
desarrollar barreras prefabricadas de
hormigón que disipan gran cantidad
de energía gracias a la deformación
de la barrera en las uniones entre
dos piezas contiguas.
4. BARRERAS DE HORMIGÓN
4.1. Ventajas
Las características de las barreras
de hormigón, tanto prefabricadas
como in situ, les confieren ventajas
técnicas, económicas, medioambientales y sociales frente a otras soluciones. La vida útil de una barrera
de hormigón alcanza los 100 años
y el mantenimiento necesario para conservar su nivel de servicio es
prácticamente nulo. Es más, en el
caso de las barreras continuas que
no se deforman durante el impacto,
la mayor parte de las veces ni siquiera es necesario reparar la barrera tras
el accidente.
Foto 4: Barrera de hormigón in situ continua. Disposición de puntos de iluminación sobre la misma (cortesía de
Britpave)
El beneficio económico de la ausencia de tareas de mantenimiento
y/o reparación es inmediato, pero
los beneficios sociales son muy superiores. Un número significativo de
accidentes se producen en las zonas
de obras y los operarios que en ellas
trabajan son muy vulnerables frente
a los atropellos. En este sentido, eliminar las labores de mantenimiento salva vidas. Además, la reducida
deformabilidad de las barreras de
hormigón proporciona a los trabajadores, cuyas tareas se desarrollan
detrás de las mismas, un nivel de seguridad que no se alcanza con otros
sistemas de contención.
Por otro lado, la Federal Highway
Agency de Estados Unidos estima
que el 10 % de los problemas de
congestión en las carreteras están
directamente relacionados con las
Cimbra
Foto 5: Barrera de hormigón prefabricada (cortesía de Anfabah)
enero-abril 2011 / pág 43
Artículos Técnicos / Seguridad Vial
tareas de mantenimiento. Hay que
empezar a preguntarse cuántas horas productivas se pierden al año en
nuestras carreteras, cuál es el impacto ambiental y económico de los
atascos y qué medidas es necesario
adoptar. La utilización de las barreras de hormigón se erige como una
solución sencilla que contribuye a
minimizar estos problemas.
Desde un punto de vista estrictamente económico, los costes de
fabricación e instalación en el caso
de barreras prefabricadas o de construcción en el caso de barreras in
situ son bajos. Las barreras de hormigón son competitivas para niveles
de contención H2 y son más baratas para niveles de contención H3 y
superiores. Si a los costes iniciales
se les suma los costes de mantenimiento a lo largo de su vida útil, las
barreras de hormigón se convierten
indiscutiblemente en la opción más
barata. Únicamente cuando la exigencia en los niveles de contención
es baja, es decir que no exista ninguna gravedad en el accidente, es
económicamente preferible utilizar
otras soluciones diferentes a las barreras de hormigón.
A estas características hay que
añadir ciertas ventajas que a priori
se pueden considerar como secundarias, pero que tienen una gran
repercusión en los niveles de ocupación del suelo. La mayor rigidez
de las barreras de hormigón implica una menor anchura de trabajo y
se pueden aprovechar para disponer sobre ellas barreras antirruido o
postes de iluminación, lo que reduce
la anchura total de la carretera (y de
los terrenos a expropiar).
Además, la opacidad y altura de
las barreras de hormigón permiten
reducir el riesgo de deslumbramiento de los vehículos que circulan en
sentido contrario, facilitando la circulación continua.
Por último, la continuidad de las
barreras las hace impermeables al
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Foto 6: Encofrado deslizante para la construcción de barreras de hormigón continuas (cortesía de Britpave)
En el caso de
las barreras
continuas que
no se deforman
durante el
impacto, la mayor
parte de las veces
ni siquiera es
necesario reparar
la barrera tras
el accidente
paso de los animales, lo que reduce
el número de accidentes con animales muertos por atropello. Esto, añadido a que el hormigón es un material inerte y reciclable, convierte a las
barreras fabricadas con este material
en una solución óptima desde una
perspectiva medioambiental.
4.2. Barreras de
hormigón in situ
Los sistemas constructivos de
barreras continuas de hormigón han
evolucionado significativamente en
los últimos años. La maquinaria utilizada durante la construcción de
este tipo de barreras consiste en un
encofrado deslizante que se desplaza en la misma dirección de suministro del hormigón, pudiéndose situar la maquinaria tanto a la
derecha como a la izquierda de la
barrera. La alineación y la nivelación
de la barrera se realizan automáticamente, siendo controlado el proceso
mediante un ordenador, por lo que
no es necesaria la nivelación de la
superficie de apoyo, aunque resulta
recomendable.
Este proceso innovador ha permitido desarrollar soluciones en
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TABLA 6: COMPARATIVA DE COSTES Y CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE DIFERENTES TIPOLOGÍAS DE BARRERA
TIPOLOGÍA DE BARRERA
Coste material
Nivel de contención
Índice de severidad
Ancho de trabajo
Barrera metálica
BMSNC2/C de 2 vallas
superpuestas
56,8 euros/m
H1
A
W4 (1,3 m)
Barrera metálica BMDNA2/
C de doble valla para
mediana
57,6 euros/m
H1
A
W6 (1,8 m)
Barrera de hormigón
realizada in situ
57,3 euros/m
H2
A
W1 (0,6 m)
TABLA 7: ESTADÍSTICAS DE ACCIDENTES EN LAS BARRERAS CENTRALES DE LA M25 LONDINENSE.
DESCRIPCIÓN
BARRERA CONTINUA DE HORMIGÓN
BARRERA METÁLICA
Incidentes por km
0,760
2,41
Víctimas por km
0,825
1,162
Ninguno
0,022
0,698
1,020
Víctimas mortales por km
Heridos graves por km
lo que permite que las barreras de
hormigón in situ sean competitivas frente a otros sistemas que no
alcanzan los niveles de contención
que proporcionan las primeras.
Foto 6: Barrera prefabricada de hormigón (cortesía de Anfabah)
hormigón con un nivel de contención alto (H2) y una severidad de
impacto media-baja (tipo B).
Además, su construcción permite
rendimientos superiores a los 12 m3
(34 ml/h), pudiéndose alcanzar los
78 metros lineales a la hora. La productividad depende del tamaño del
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proyecto, de la calidad del hormigón
suministrado, la facilidad de acceso
de los camiones que suministran el
hormigón y el acondicionamiento
del área de trabajo.
Gracias a este sistema constructivo y a su alto rendimiento, los costes
iniciales de construcción son bajos,
Hasta el momento, las experiencias llevadas a cabo con barreras de
hormigón han demostrado que el
mantenimiento necesario es prácticamente nulo. A modo de ejemplo,
hace diez años que se instaló un
nuevo tipo de barrera (“Step barrier”) en la M25 de Londres y todavía no ha sido necesario realizar
ninguna operación de mantenimiento. Por el contrario, fueron necesarias alrededor de 1.200 reparaciones
anuales en las barreras metálicas de
esta misma vía, con un coste medio
unitario por reparación de 3.000 €
(fuente: Britpave, http://www.concretebarrier.org.uk/road-users/didyou-know.html)
Además, un estudio de seguridad llevado a cabo en la misma, ha
demostrado que los niveles de seguridad alcanzados son superiores
a cualquier otra solución alternativa
(ver tabla 7).
Cimbra
Teóricamente, el número de accidentes debería ser independiente
del tipo de sistema de contención
instalado. Sin embargo, las operaciones de mantenimiento influyen
negativamente en la siniestralidad,
aumentando el número de accidentes. En consecuencia, un menor número de intervenciones en la vía
conlleva un índice de accidentalidad
menor. La experiencia londinense
demuestra que el número total de
accidentes (teniendo en cuenta los
accidentes derivados de las operaciones de mantenimiento) es un
70% menor en los tramos con barreras de hormigón que en los tramos
con barrera metálica.
4.3. Barreras prefabricadas
de hormigón
Las barreras prefabricadas de
hormigón añaden a las ventajas tradicionales de la prefabricación (optimización de los materiales, control de la producción, productividad,
etc.), la rapidez y la facilidad en la
colocación, lo que permite que se
puedan utilizar como barreras definitivas o como barreras provisionales en zonas de obra garantizando la
seguridad de los trabajadores gracias
a su alto nivel de contención. Una
vez finalizados los trabajos, las barreras se pueden reutilizar o desplazar de forma sencilla.
Las barreras prefabricadas de
hormigón tienen una longitud media
de entre 5 y 6 metros, se transportan
mediante camiones remolque y se
descargan y colocan en obra mediante grúas. La unión de las piezas
se puede realizar mediante sistemas
sencillos de acoplamiento o mediante barras metálicas. Las barreras
pueden apoyarse sobre pavimentos
bituminosos, solera de hormigón o
directamente sobre el terreno, garantizado el desplazamiento lateral durante los fuertes impactos que
permiten alcanzar índices de severidad tipo B.
Cimbra
das son competitivas para todos los
niveles de contención que abarcan
y, en el caso de niveles H3 o superiores, son la solución más barata
disponible en el mercado.
La experiencia
londinense
demuestra que
el número total
de accidentes
(incluyendo los
derivados de las
operaciones de
mantenimiento)
es un 70% menor
en los tramos
con barreras de
hormigón que en
los tramos con
barrera metálica
El nivel de contención alcanzado
es alto o muy alto, desde valores H2
hasta el máximo H4b que refleja la
norma. Estos niveles se consiguen
gracias a su altura y a su elevada
capacidad de redireccionamiento,
que mediante la geometría permiten
corregir la trayectoria del vehículo.
Desde un punto de vista económico, las soluciones prefabrica-
5. CONCLUSIONES
La sociedad reclama, cada vez
más, una mayor seguridad y una
mayor sostenibilidad para sus carreteras, objetivos que sólo es posible alcanzar por medio de la innovación encaminada a la mejora de
los productos actuales y la aparición de otros nuevos. En este sentido, las posibilidades del hormigón
son muy elevadas, ya que, por sus
propiedades intrínsecas, es uno de
los materiales de construcción más
sostenibles que existe y del que se
están realizando numerosas investigaciones para mejorar su comportamiento.
Las nuevas soluciones de barreras de hormigón in situ y prefabricados que se han desarrollado al abrigo de la norma EN-1317 demuestran este proceso innovador encaminado a superar barreras tecnológicas
que hace pocos años parecían infranqueables. Los bajos índices de
severidad alcanzados, manteniendo
los altos niveles de contención y la
anchura de trabajo reducida son la
mejor prueba de que las barreras de
hormigón cumplen y cumplirán en
el futuro las exigencias en materia
de seguridad vial que la sociedad
demanda.
Además, la sostenibilidad de las
estructuras de hormigón en general y de las barreras en particular
es incuestionable. Una vida útil de
hasta 100 años, nulas operaciones
de mantenimiento, un material reciclable, bajos costes iniciales, bajos niveles de ocupación del suelo y
muchas otras ventajas, convierten a
las barreras de hormigón en la solución más sostenible desde un punto
de vista económico, social y medioambiental. Q
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