1 ELEMENTOS DE CONCRETO EN LA NORMATIVIDAD DE LA SEGURIDAD VIALDirección General de Caminos y Ferrocarriles – MTC - IV Seminario de Normatividad y Gestión de Infraestructura Vial 03 de octubre 2008 ELEMENTOS DE CONCRETO EN LA NORMATIVIDAD DE LA SEGURIDAD VIAL Ing. Manuel Gonzáles de la Cotera

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3 El concreto en los elementos de protección para la seguridad vialElementos de concreto blanco Texturado de los Pavimentos Concreto permeable Sardineles Barreras

4 Propiedades del Pavimento de ConcretoLa construcción puede realizarse con equipo de tamaño reducido, disponible en empresas de diferente magnitud, utilizando mano de obra no especializada y materiales locales, o fácilmente disponibles. Su adecuación a lugares donde la Administración históricamente no es propensa a realizar trabajos de conservación. El reducido costo anual de la estructura, por su larga vida útil.

5 Las condiciones de seguridad se incrementan por la reflexión de luz.La contribución del concreto al ahorro energético, por su bajo consumo de combustible fósil. Recogen un constante desarrollo tecnológico.

6 CONCRETO BLANCO

7 El Concreto Blanco El concreto blanco, en las estructuras de protección de la seguridad vial, ofrecen condiciones excepcionales en términos de visibilidad y reflectancia. La mayor visibilidad característica de los elementos de concreto blanco, es e specialmente importante durante la noche y en circunstancias de lluvias. El índice de reflectancia del concreto blanco es el doble que en los concretos grises, mejorando la iluminación de los sectores de riesgo.

8 superiores al concreto normal.El costo de los elementos del concreto blanco son superiores al concreto normal. Es posible colocar una capa de mortero de cemento blanco sobre una matriz de concreto gris. Las ventajas colaterales del concreto blanco son: Se limpia fácilmente Su reparación se efectúa sin diferencia de color y tono del elemento original. Es mas económico a largo plazo que la pintura. Es posible un tratamiento eficaz anti grafiti.

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15 MEZCLAS DE CONCRETO BLANCO EN BARRERAS DE MEDIANA Y DE PUENTEAdministración Departamento del Transporte de Texas Departamento del Transporte de Nueva Jersey Autoridad de Autovías del Estado de Nueva York Cemento Portland blanco 335 kg 385 kg 360 kg Arido grueso 1185 kg 1100 kg 535 kg (20mm) 535 kg (12mm) Arido fino 650 kg 680 kg 695 kg arena para hormigón arena blanca Agua 140 l 165 l 150 l Aire ocluido 0,065% 0,2% 0,15% peso cemento Reductor de agua 0,3% 0,16% (reductor de agua de alta eficacia)

16 TEXTURADO

17 El texturado superficial del pavimento permite una mayor adherencia de los vehículos, facilitando su conducción, mejorando su capacidad para el frenado y asegurando cualidades antideslizantes; en especial cuando el pavimento esta mojado.

18 La aplicación de textura al pavimento de concreto, es consecuencia de los estudios efectuado a partir de la década del cincuenta, debido al incremento del volumen de tráfico y el aumento de la velocidad de los vehículos. La primera realización se efectúo en Inglaterra en 1956 y en EE.UU. en el estado de California en 1960.

19 La adherencia entre el neumático y el pavimento es básica para la circulación de vehículos con seguridad. La resistencia al deslizamiento disminuye al aumentar la velocidad. En la circulación los cambios de velocidad, sea por aceleración o frenado y el cambio de dirección, como los giros del vehículo, son posibles por la fuerza de rozamiento entre los neumáticos y el pavimento. Si la fuerza del rozamiento es insuficiente no se puede conducir. Cuanto mayor sea el rozamiento menor peligro de deslizamiento.

20 Estadística recopilada por el Departamento de Transporte de Illinois. Impacto de seguridad en la reconstrucción de la autopista Edens Tipo de accidente Accidentes antes de la reconstrucción, 1974 a 1977 Accidentes después de la reconstrucción Cambio, porcentaje Total de accidentes Sistema 62282 59869 - 3.9 Edens 4216 3249 - 22.9 Accidentes fatales 196 181 - 7.7 12 11 - 8.3 Accidentes agravados 15016 13677 -8.9 1296 1001 -22.8 Condiciones húmedo nieve/hielo 15122 16470 8.9 1438 851 - 40.8 Colisión fuera de la pista, con objeto fijo 7590 7769 2.4 861 510

21 Horizontal (vertical) Microtextura 0-0,5 mm 0-0,2 mm Tipos de Textura Longitudes de onda Amplitudes Horizontal (vertical) Microtextura 0-0,5 mm ,2 mm Macrotextura 0,5-50 mm ,2-10 mm Megatextura mm mm

22 La Microtextura El rozamiento entre los neumáticos y el pavimento se produce por al fuerza de adherencia debida a interacciones moleculares en función de la microestructura del pavimento.

23 La microtextura depende de la textura superficial de los áridos, cumple función de adherencia entre neumático y el pavimento, actuando en consecuencia sobre la resistencia al deslizamiento.

24 Aplicación del yute para obtener la microtextura

25 La macrotextura La macrotextura actúa principalmente en pavimentos de alto tránsito, con velocidades superiores a 60 kilómetros/hora y específicamente cuando el pavimento esta mojado. Su acción se produce por la deformación debida al histéresis elástica del neumático. La rugosidad restablece el contacto neumático-pavimento, restableciendo la adherencia.

26 Incrementa la resistencia a la rodadura.Mejora la visibilidad nocturna al reflejar la luz de los faros. Mejora la visibilidad de las marcas de seguridad vial.

27 Tipos de Macro EstructuraLa Textura Longitudinal Mejor calidad de rodadura Menor ruido Mayor adherencia en curvas La Textura Transversal Mayor resistencia de frenado Drenaje transversal Mayor ruido

28 Texturado TransversalEspaciamiento de ½ a 1 pulgada. Altura de 1/8 a 3/16 de pulgada Espesor de 0.80 a 1.25 de pulgada Texturado Longitudinal Espaciamiento de ¾ pulgada. Altura de 3/16 de pulgada Espesor de 3/32 a 1/8 de pulgada

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31 1.- Longitudinal artificial turf and transverse tine Métodos para producir la macrotextura en el pavimento fresco, los que en orden según los mejores resultados, de mayor a menor según ACI. 1.- Longitudinal artificial turf and transverse tine (Turf artificial longitudinal y punta transversal) 2.- Transverse tine (Punta transversal) 3.- Transverse broom (Escoba transversal) 4.- Longitudinal artificial turf (Turf artificial longitudinal) 5.- Longitudinal tine (Punta longitudinal) 6.- Longitudinal broom (Escoba longitudinal)

32 Cepillo de cerdas plásticas

33 Macrotextura longitudinal obtenida mediante cepillo de cerdas plásticas

34 Influencia de la textura y de la velocidad en el coeficiente de resistencia al deslizamiento

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36 CONCRETO PERMEABLE

37 El concreto permeable contiene agregados gruesos, de estrecha granulometría, con poco o ningún fino, e insuficiente pasta de cemento para rellenar los vacios entre las partículas de agregado grueso. Este concreto de baja relación agua-cemento y bajo asentamiento, se mantiene unido por la pasta de cemento en los puntos de contacto del agregado grueso.

38 Las primeras realizaciones corresponden al Japón, país de superficie montañosa, con precipitaciones que hacen factible la reducción de la escorrentía en las ciudades. En los Estados Unidos, la Environmental Protection Agency (EPA) propicia su empleo, y en el presente año, el American Concrete Institute (ACI) ha establecido un código de buenas prácticas para este tipo de pavimentos. En Europa también existen numerosas experiencias en calzadas urbanas con este material.

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40 Principales Ventajas:La superficie rugosa a nivel macro, permite una mejor conducción a alta y baja velocidad. La permeabilidad del concreto elimina el riesgo de hidroplaneo (aquaplaning). Reduce el ruido producido por la rodadura del vehículo, debido al impacto del neumático sobre el pavimento, gracias a la absorción acústica de su superficie porosa.

41 El concreto permeable posee un alto contenido de vacíos (20% a 35%) y alta permeabilidad facilitando que el agua fluya. La resistencia a compresión de mezclas varía de 35 a 280 kg7 cm2 (3.5 a 27.5 Mpa) Las tasas de drenaje varían de 100 a 900 litros por minuto por metro cuadrado.

42 El pavimento de concreto permeable se mezcla y moldea en la obra con equipos convencionales de pavimentación y se compacta con rodillos. En obras pequeñas, se pueden utilizar reglas vibratorias o rodillos manuales.

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47 Capa delgada de rodadura de hormigón poroso dispuesta sobre base de hormigón compactado

48 SPECIFICATION FOR PERVIOUS CONCRETE PAVEMENTACI SPECIFICATION FOR PERVIOUS CONCRETE PAVEMENT Report by ACI Committee 522

49 Mezcla Típica Material Contenido Cemento 180 a 360 kg/m3 Agregado grueso 1400 a 1600 kg/m3 Agregado fio 100 a 200 kg/m3 A/C 0.35 a 0.45

50 EJEMPLOS DE SECCIONES CON CAPA DE RODADURA DELGADA DE HORMIGÓN POROSOCalle León-Bollée (París) Tramo de ensayo en la autovía M-50 (eje de Culebro (Madrid) Tramo de ensayo en la carretera N-525, entre Herne y Galmaarden (Bélgica) 5 cm hormigón poroso 20 cm hormigón 25 cm hormigón compactado 20 cm suelo-cemento 4 cm hormigón poroso 18 cm hormigón armado continuo

51 Ejemplos de Secciones de Utilizando Capas Gruesas de HormigónAvenida de la Puerta de Vitry, París (1992) Villamayor (Salamanca) 1994 Carretera C-605 Segovia- Zamarramala 1997 16 cm hormigón poroso 22 cm hormigón pobre 25 cm hormigón poroso Riego de sellado + geotextil 25 cm grava cemento 25 cm subbase granular 23 cm hormigón poroso Lechada bituminosa + geotextil 25 cm suelo cemento Reciclado del firme Existente con 2% de cemento en un espesor de 20 – 30 cm

52 Características PESO ENTRE 1600 A 1900 kg/m3 RESISTENCIA A COMPRESION DE 35 a 280 KG/CM2 PERMEABILIDAD 120 a 200 litros/minuto/m2 7.2 mm/hora/m2 a 12.0 mm./hora/m2

53 SARDINELES

54 SARDINELES DE CONCRETOEl sardinel de concreto constituye un elemento cuya función es delimitar un área de tránsito, encausando eventualmente los vehículos, por su naturaleza generalmente se construye longitudinalmente al borde de un pavimento.

55 En Perú la función del sardinel no esta bien delimitada por lo cual en la mayoría de los casos sirve únicamente para confinar un pavimento o vereda.

56 Los pavimentos pueden distinguirse en los siguientes tipos:Sardineles barrera Sardineles montables y Sardineles confinables

57 La altura es la siguiente:Sardineles Barrera Los sardineles barrera tienen el objeto de impedir que el vehículo salga del carril por el cual transita desviando la llanta y encausándolo. Se caracterizan por su geometría, conservando su sección prismática y un corte angular en la zona superior en el lado que da al carril. La altura es la siguiente: en ruta mín. en estacionamiento máx. Automóvil Camioneta Camión El espesor mínimo se recomienda de 20 cm

58 Sardineles Montables Permiten ser remontados por los vehículos sin daño a las llantas u otra parte del mismo. Se caracterizan por una pendiente máxima de 45º precedida de un escalonamiento. 20 cm para camionetas y camiones. Altura / mínima Automóvil Camioneta Camiones Espesor 20 cm

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60 BARRERAS DE SEGURIDAD

61 Barreras de seguridad de concreto:Se definen así los sistemas de contención de vehículos, fabricados en concreto y emplazados en la mediana o en los márgenes de carreteras y vías urbanas, para evitar que un vehículo se salga del cauce de circulación, reduzca la velocidad y se reoriente sin daño. Estos sistemas, no están diseñados para impactos frontales.

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65 Razón de Ser 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.

66 Curvas pronunciadas luego de un tramo recto. Soluciones Típicas Súbitas restricciones del ancho de la vía. Curvas pronunciadas luego de un tramo recto. Cortes profundos cercanos a la calzada. Terraplenes altos cercanos a la calzada. Protecciones peatonales o de estructuras. Medianas angostas en calzadas contiguas.

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68 Método de construcción; Número de lados aptos para el impacto; Clasificación Las barreras de seguridad de hormigón (concreto) se clasifican de acuerdo con los siguientes criterios: Método de construcción; Número de lados aptos para el impacto; Capacidad de contención; Perfil transversal.

69 Criterio del método de construcciónEn función de su método de construcción, se clasifican en: Continuas (fabricadas "in situ" mediante encofrados deslizantes o fijos), Prefabricadas Modulares (fabricadas con encofrados perdidos).

70 Criterio del número de lados aptos para el impacto En función de este número de lados, se clasifican en barrera simple y barrera doble. La barrera simple tiene una sección transversal que presenta un solo lado apto para el impacto. La barrera doble tiene una sección transversal con ambos lados aptos para el impacto.

71 Criterios de capacidad de contención En función del tipo de vehículo que es capaz de contener, se pueden clasificar en normales y especiales, siendo esta última una barrera cuyo comportamiento frente al impacto ha sido mejorado, con el fin de poder resultar eficaz ante el impacto de vehículos pesados.

72 Criterio del perfil transversal En función del tipo de perfil transversal las barreras se clasifican en: perfil “New Jersey”; perfil “F” perfil “New Jersey recrecido”. Las figuras 1 a 3 muestran las formas de dichos perfiles.

73 Fig. 1 - Perfil “New Jersey” Fig. 2 - Perfil “F”

74 Fig. 3 - Perfil “New Jersey recrecido

75 Mecanismos de ReacciónEn 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.

76 Si esta resistencia inicial es vencidaSi 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.

77 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.

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79 Las características técnicas tomadas en consideración de acuerdo a la terminología CEN/TC226/WG1 a:El “nivel de contención” (por ejemplo, nivel de energía absorbible) La “severidad del impacto” (la severidad del impacto en términos de energía transferidos a la barrera). La “deformación del sistema de restricción” (el ancho de la deformación total sufrida por la barrera a continuación del impacto).

80 La Regulación define las pruebas de choque a las cuales debe estar sujeta la barrera, basadas en las características de desempeño son definidas 11 pruebas, caracterizadas por la masa y velocidad del vehículo colisionador, y por el ángulo (estándar) correspondiente al impacto vehículo-barrera.

81 Is = ½ (P/g) (v senβ)2 Índice de Severidad Donde :Is = Indice de severidad (KNm); P = Peso del vehículo (KN); g = aceleración de la gravedad (m/s2) v = velocidad de impacto (m/s): β = ángulo de impacto β

82 Aplicación de las BarrerasEl uso de las barreras corresponde a los siguientes parámetros: - Magnitud del Indice de Severidad, se clasifican en diferentes clases. Tipo de Tráfico, se clasifica de acuerdo al porcentaje de vehículos pesados que se preveen para la vía. Tipo de vía. Según la norma oficial a la clasificación de vías de acuerdo a la norma oficial que las caracterice, incluyendo vías extraurbanas y vías urbanas.

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