Ministerio de Transporte y Obras Públicas

2. Criterios generales para la disposición de Barreras de Contención

Distancia mínima entre barrera y obstáculo/borde de terraplén

Obstáculos

2.1 La distancia barrera - obstáculo potencialmente peligroso deberá ser mayor o igual al ancho de trabajo o zona de intrusión según corresponda, definidos en la Serie 400-403 (DNV, 2011). Estos factores determinan el funcionamiento adecuado de la barrera utilizada. 

2.2 Si la distancia entre la barrera y el obstáculo lo permite, en general se optará por una barrera flexible de forma tal de imponer fuerzas de impacto bajas sobre los vehículos y sus ocupantes. Si el obstáculo está muy cercano a la barrera, se debe adoptar un sistema semirrígido o rígido.

Terraplenes

2.3 Para el emplazamiento de barreras metálicas al borde de un terraplén, se debe asegurar una distancia suficiente para proveer al sistema de apropiadas características operacionales. La distancia mínima recomendada entre el poste y el borde de terraplén será de 0.6m. Ver Figura 2.2. 

2.4 Para defensas que se ubiquen en perfiles de ruta preexistentes donde no sea posible cumplir con la distancia recomendada de 0.6m, y especialmente en el caso de taludes muy empinados, se recomienda estudiar medidas de mitigación, como ser aumentar la longitud de empotramiento, mejorar la capacidad portante del suelo, u otras opciones.

2.5 No obstante lo anterior, y dado que la distancia necesaria para un adecuado soporte de postes está muy relacionada con la pendiente del terraplén, su recubrimiento, el tipo de suelo, las condiciones esperadas de impacto, etc., el equipo  proyectista deberá evaluar cada caso según sus características específicas.

Figura 2.1: Distancia mínima entre elemento de contención-obstáculo

Figura 2.2: Emplazamiento lateral de barreras en terraplenes para un desempeño óptimo.
Fuente (AASHTO, 2011)

Alineación lateral

2.6 En general, es deseable que haya un espacio libre uniforme entre la calzada de circulación y los elementos de la infraestructura vial tales como, baranda de puentes, parapetos, muros y sistemas de contención.

2.7 La alineación lateral uniforme mejora la seguridad en los usuarios al brindar al conductor un cierto nivel de expectativa, lo que reduce la preocupación y la reacción del conductor ante estos elementos. La distancia a partir de la cual un objeto ubicado al borde de la vía no es percibido como un obstáculo que induciría al conductor a reducir la velocidad o cambiar la posición del vehículo en la calzada, se define como “distancia de preocupación”. En la Tabla 2.1 se presentan valores guía recomendados por (AASHTO, 2011). Siempre que sea viable, los sistemas de contención se ubicarán a una distancia mínima igual a la distancia de preocupación, en especial para la implementación de tramos cortos. Para tramos largos y continuos de barrera, esta distancia no es tan crítica, especialmente si el comienzo de la barrera se encuentra más allá de la distancia de preocupación y luego se realiza una transición gradual acercándola a la calzada de circulación. 

2.8 Siempre que la barrera esté implementada fuera de la banquina tendrá un impacto mínimo en la velocidad del conductor o en la posición del vehículo con respecto al carril de circulación. 

2.9 En la práctica, se debe instalar el sistema lo más lejos del tránsito posible. Esta práctica minimiza la probabilidad de que la barrera sea golpeada al proporcionarle al conductor un área máxima de recuperación sin obstáculos y  transitable.

2.10 Por otra parte, es fundamental que los vehículos entren en contacto con la barrera con su centro de gravedad en la altura normal o estándar. Esto reduce la posibilidad de que el vehículo pase por encima de la barrera o quede atascado debajo de ésta, o que el sistema no funcione brindando la contención y el redireccionamiento esperados. Por lo tanto, las pendientes entre el borde de calzada y la barrera deben ser de 1V:10H o más planas, o la barrera deberá situarse lo suficientemente lejana a la calzada de tal forma que la suspensión no se encuentre comprimida o
extendida, y a fin de que el impacto con la barrera se efectúe cercano a su centro de gravedad.

2.11 Por lo tanto en caso de instalar barreras de contención en pendientes mayores a 1V:10H se debe asegurar y justificar que la distancia donde se ubicará el sistema permita que el mismo trabaje de forma adecuada.

Altura

2.12 La altura de una barrera de contención es un aspecto que se debe vigilar con atención, ya que el desempeño del sistema depende de que su disposición sea conforme a la especificada por el fabricante.

2.13 La altura recomendada para las barreras o pretiles de puentes está establecida a partir de los ensayos a escala real que se realizan para aprobar y clasificar un sistema de contención, ver Serie 403 (DNV, 2021), por lo que se debe asegurar que durante su vida útil esta disposición se mantenga constante.

2.14 En general la altura de la parte superior de la valla estará dentro del intervalo 70cm a 85cm. Esta se medirá sobre la línea extendida de la pendiente de banquina sobre la cara frontal de la barrera siempre y cuando la misma se encuentre dentro de los primeros 60cm desde el borde de banquina según Figura 2.3. Más allá de ésta ubicación, se medirá la altura directamente desde el nivel del terreno.

Figura 2.3: Medición de la altura de una barrera

Longitud Requerida

2.15 La longitud requerida (L) es el largo necesario del sistema de contención, suficiente para proteger al usuario de la vía de obstáculos adyacentes. Está determinada por la longitud del obstáculo (Lo) más las longitudes de anticipación de entrada (X1) y de salida (X2), las cuales aseguran la suficiencia estructural del sistema de contención. Se debe agregar además la longitud de los terminales de inicio y/o término según el caso. Ver Figura 2.4.

Figura 2.4: Esquema indicativo de longitudes que componen el largo de una barrera

2.16 A continuación se presenta el método de cálculo de la longitud de anticipación de acuerdo a RDG (AASHTO, 2011), con el cual se deberán calcular las longitudes de los sistemas de contención:

2.17 La longitud total de la barrera queda establecida como: 𝐿 = 𝐿𝑜 + 𝑋1 + 𝑋2 + 𝐿𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙

Calculo de la Longitud de Anticipación (X)

2.18 La Figura 2.5 ilustra las variables que se deben considerar al diseñar de manera efectiva una barrera de contención para proteger a los usuarios de un obstáculo potencialmente peligroso.

2.19 Las variables principales a determinar son la extensión lateral del área de preocupación (La) y la distancia teórica de detención (Lr). El diseñador debe comprender claramente ambos factores para que se utilicen correctamente en el proceso de diseño. 

Figura 2.5: Parámetros para el cálculo de longitud necesaria de una barrera de contención

Lr

Distancia teórica de detención para un vehículo que ha abandonado la calzada. Se mide paralela a la vía desde el punto de inicio de la zona peligrosa hasta el punto donde se supone que el vehículo sale de la carretera. Esta distancia será en general variable según el tipo de vehículo, su velocidad y el coeficiente de fricción neumático-suelo.

LA

Extensión lateral del área de preocupación, es la distancia desde el borde de calzada al borde lejano del obstáculo, o el borde externo de la Zona Libre de Obstáculos (Lc), si el obstáculo se extiende más allá de esta.

Lc

Extensión lateral desde el borde de calzada al borde externo de la zona lateral despejada.

L1

Longitud de barrera tangente a la calzada inmediatamente previo al obstáculo. Esta longitud es variable y será determinada por el diseñador.

Si en esta longitud se incluye una transición, L1 deberá ser por lo menos de igual longitud que la transición.

Si la barrera que se coloca no tiene ángulo de esviaje, L1 es cero.

L2

Distancia lateral desde el borde de calzada a la barrera. Se calcula teniendo en cuenta los criterios mencionados en este ítem.

a:b

Ángulo de esviaje de la barrera. Ayuda a minimizar la reacción del conductor frente a la presencia de un obstáculo en el camino al permitir introducir de forma gradual una barrera paralela a la vía.

Es de mucha utilidad para hacer la transición de una barrera longitudinal con la barrera de un puente o para reducir la longitud total de la barrera necesaria.

Por otra parte, se debe tener en cuenta que cuanto mayor es el ángulo de esviaje, también aumentan los posibles ángulos de impacto y la severidad de los choques. Es por ello que el equipo proyectista deberá siempre consultar las especificaciones del fabricante para determinar si es posible instalar una barrera con determinado ángulo de esviaje.

La Tabla 2.3 presenta recomendaciones para esviajes máximos según las velocidades de diseño y ubicación de la barrera de acuerdo a la distancia de preocupación.

2.20 Con estas variables definidas, la longitud necesaria X se determinará según la ecuación:

2.21 Notar que para la implementación de una barrera en paralelo, esta ecuación se reduce a;

2.22 En caso de barreras con esviaje, la distancia lateral Y se calculará como:

2.23 En cuanto a la longitud requerida de barrera para tránsito circulando en carriles opuestos a la margen del obstáculo, todas las variables se calcularán siguiendo el mismo criterio y con las mismas definiciones, pero considerando que todas las medidas transversales a la calzada se medirán a partir del borde del carril más próximo en la dirección considerada. 

Figura 2.6: Parámetros para el cálculo de longitud necesaria de una barrera de contención en el sentido opuesto al tránsito

Algunas consideraciones para el sistema de contención cuando se diseña según el tránsito en sentido opuesto son:

• Si la barrera está ubicada fuera de la correspondiente Zona Libre de Obstáculos, no será necesaria la inclusión de terminales especiales.
• Si la barrera está ubicada dentro de la Zona Libre de Obstáculos pero el obstáculo no, no se necesitarán longitudes adicionales de barrera pero sí la inclusión de terminales adecuadas.

2.25 Por otra parte, las barreras de contención vehicular requieren, para su correcto funcionamiento de una longitud mínima de instalación. Esta longitud debe ser consultada con el fabricante, ya que depende de las condiciones en la que fue ensayado el sistema. 

2.26 En cualquier caso, para la instalación de sistemas semirrígidos y flexibles, se deberán respetar las longitudes mínimas que se establecen a continuación:

Las longitudes antedichas refieren a las secciones normales del sistema, y no incluyen las longitudes de terminales, las cuales se deben adicionar. 

Para sistemas rígidos, tales como barreras forma F o New Jersey que se encuentren protegiendo una estructura crítica establecida en la Serie 400-403 (DNV, 2021), se deberá considerar una longitud mínima de anticipación de 18m.

Continuidad

Si la distancia entre los elementos extremos de dos sistemas consecutivos de contención de vehículos fuera menor a 50m, los dos sistemas se unirán en uno solo continuo, excepto donde esté justificada una interrupción (ej. un acceso).

Inclinación

En general las barreras se instalarán en orientación vertical. En situaciones con pendiente transversal mayor o igual al 6% en el caso de barreras de hormigón se orientarán perpendiculares a la calzada.

Para mayor información se debe referir al Reporte 894 (National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine, 2019).

3. Bibliografía

• American Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO, (2011). Roadside Design Guide. Estados Unidos.

• Dirección Nacional de Vialidad, (2004). Lámina tipo 267. Ministerio de Transporte y Obras Públicas. Uruguay.
• Ministerio de Fomento, (2014). Orden Circular 35/2014 Sobre Criterios de Aplicación de Sistemas de Contención de Vehículos. Gobierno de España.
• National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine (2019). Performance of Longitudinal Barriers on Curved, Superelevated Roadway Sections, Research Report 894. Washington DC. Estados Unidos.
• Valverde Gonzáles, Germán, (2011). Guía para el análisis y diseño de seguridad vial de márgenes de carreteras. Universidad de Costa Rica.

Anexo A – Ejemplos de Diseño de Barreras

Ejemplo 1

Datos del tramo:

• TPDA: 6200 vpd
• Velocidad: 110 km/h
• Pendiente talud a la derecha de la vía: 1V:6H.
• Pendiente talud en la mediana de la vía: 1V:10H.

Figura A.1: Esquema representativo Ejemplo 1 – Diseño de Barreras

Selección de datos:

• Zona Libre de Obstáculos para pendiente 1V:6H: 9 a 10.5m. Ver Serie 400-401 (DNV, 2021).
• Zona Libre de Obstáculos para pendiente 1V:10H: 9.0 a 10.5m. Ver Serie 400-401 (DNV, 2021). El proyectista elige Lc=9.0m.
• Extensión lateral del área de preocupación LA= Lc=9.0m.
• Distancia teórica de detención Lr= 101m. Ver Tabla 2.2.
• L1 = 13.34m
• Distancia Lateral desde el borde de calzada a la barrera, L2= 3.0m (derecha); 1.8m (mediana)
• Relación de esviaje de la barrera: 15:1. Ver Tabla 2.3.

Discusión:

Para el cálculo de la longitud de la barrera en la banquina derecha, se podría en primera instancia, ubicar el inicio de la sección teórica de despiste 101m antes del cabezal del puente. Luego trazar una recta de 9.0m transversal a la vía representando Lc y unir finalmente mediante una hipotenusa estas rectas. Este último trazo representaría teóricamente el desvío del vehículo en caso de despiste.
Para proteger al usuario del cabezal del puente y del río, la longitud de la barrera debe intersecar la hipotenusa del triángulo resultante.

En base a las variables seleccionadas, se necesita una longitud de anticipación de la barrera de 44.2m. Si se considera una instalación paralela a la calzada, la longitud de anticipación sería 67,3m.

El cálculo de longitud de anticipación para la instalación con esviaje es el siguiente:

El cálculo de longitud de anticipación para la instalación paralela a la calzada es el siguiente:

Por otra parte, del lado de la mediana, el equipo proyectista puede optar por proteger todo el cabezal del puente de la calzada de circulación opuesta aunque esta distancia exceda ligeramente la Zona Libre de Obstáculos recomendada para la pendiente 1V:10H. Esto enfatiza que la distancia ZLO no es un valor preciso y debe utilizarse siempre el juicio de ingeniería para su aplicación.

Ejemplo 2

Datos del tramo:

• TPDA: 3000 vpd
• Velocidad: 110 km/h
• Pendiente del talud al comienzo de la distancia teórica de detención Lr: 1V:6H
• La pendiente hasta Lc es crítica (más pronunciada que 1V:3H)

Figura A.2: Esquema representativo Ejemplo 2 – Diseño de Barreras

Selección de datos:

• Zona Libre de Obstáculos para pendiente 1V:6H: 8.5 a 10m. Ver Serie 400-401 (DNV,
• 2021). El proyectista elige 8.5m.
• Extensión lateral del área de preocupación LA= Lc=8.5m.
• Distancia teórica de detención Lr= 88m. Ver Tabla 2.2.
• Distancia Lateral desde el borde de calzada a la barrera, L2= 2.0m

Discusión:

El obstáculo inicia donde comienza la pendiente crítica y desde allí se debe trazar una recta transversal de distancia LA. Luego desde este punto se extiende otra recta longitudinal indicando la sección de despiste 88m antes del inicio de la pendiente crítica. La hipotenusa de este triángulo indicaría el desvío del vehículo en caso de despiste.

El cálculo de longitud de anticipación en el sentido del tránsito, para la instalación paralela a la calzada es el siguiente:

De forma similar se debe calcular la longitud de anticipación para el sentido contrario al tránsito.
Para ese caso, las medida de LA, deberá ser considerada desde el eje de la calzada y se podrá considerar que la ZLO es para pendiente plana.

La barrera deberá ser anclada en un desmonte o se deberá instalar un terminal adecuado para el tránsito de la vía. Siempre que se opte por el anclaje en un desmonte se debe estudiar el diseño de las cunetas, drenaje y la configuración de la pendiente.

Para este caso, se selecciona un terminal paralelo a la calzada de 15.2m de longitud y ángulo de desvío de 300mm con respecto al borde de calzada.

Luego la longitud total de la barrera será compuesta por la suma de la longitud del obstáculo, las longitudes de anticipación y la de los terminales.

Siempre que sea posible, se deberá optar por nivelar la pendiente e intentar eliminar de esta forma el obstáculo peligroso o reducir la longitud de barrera a emplear.

Debido a que el propósito de colocar una barrera es reducir la probabilidad de que un vehículo llegue a un talud no traspasable u objeto potencialmente peligroso y dado que la pendiente crítica se extiende más allá de la ZLO sugerida, se podría optar por proteger toda la pendiente critica seleccionando una ZLO más grande. Sin embargo, esto siempre será evaluado considerando el beneficio/costo de la barrera adicional.

Ejemplo 3

Datos del tramo:

• TPDA: 850 vpd
• Velocidad: 80 km/h
• Pendiente del talud a la derecha de la vía: 1V:10H

Figura A.3: Esquema representativo Ejemplo 3 – Diseño de Barreras

Selección de datos:

• Zona Libre de Obstáculos para pendiente 1V:10H: 4.5 a 5.0m. Ver Serie 400-401 (DNV,
• 2021). El proyectista elige 5.0m.
• Extensión lateral del área de preocupación LA= 4.6m.
• Distancia teórica de detención Lr= 46m. Ver Tabla 2.2.
• L1 = 7.6m
• Distancia Lateral desde el borde de calzada a la barrera, L2= 1.8m
• Relación de esviaje de la barrera: 21:1. Ver Tabla 2.3.

Discusión:

Si el pilar del puente es el único obstáculo potencialmente peligroso dentro de la Zona Libre de Obstáculos, la longitud de anticipación de la barrera necesaria estará en función de LA, L1, Lr y el ángulo de esviaje seleccionado. El cálculo de longitud de anticipación para la instalación con esviaje es el siguiente:

Notar que si el sistema a emplear es semirrígido y si la longitud de la barrera compuesta por la del obstáculo y la de anticipación es menor que la longitud mínima recomendada por el fabricante o la de la Tabla 2.4, se deberá optar por alargar la longitud de la defensa contemplando los mínimos. Para el caso de sistemas rígidos, se considerará una longitud de anticipación de 18m como mínimo. 

La distancia de separación entre la barrera y el obstáculo peligroso deberá ser igual al ancho de trabajo o zona de intrusión del sistema elegido, como lo establece el ítem 2.1 de esta Serie, de forma tal de permitir la deflexión del sistema sin que el vehículo enganche o vuelque sobre la barrera alcanzando el pilar, de lo contrario se debe rigidizar el sistema de contención.

Para el caso de estructuras críticas como lo establece la Serie 400-403 (DNV, 2021), se debe considerar además de la protección de los usuarios, la protección de la estructura en sí. Si en el cálculo de la estructura no fue prevista la resistencia frente a choques, se deberá considerar proteger la estructura mediante una barrera rígida y alta.

Ejemplo 4

Datos del tramo:

• TPDA: 650 vpd
• Velocidad: 100 km/h
• Pendiente del talud a la derecha de la vía: 1V:6H
• Radio de curvatura horizontal: 450m

Figura A.4: Esquema representativo Ejemplo 4 – Diseño de Barreras

Selección de datos:

• Zona Libre de Obstáculos para pendiente 1V:6 H: 5.0 a 5.5m. Ver Serie 400-401 (DNV, 2021). El proyectista elige 5.5m.
• Factor de ajuste por curvatura: 1.4. Ver Serie 400 – 401 (DNV, 2021)
• ZLO ajustada: 5.5x1.4=7.7m
• Distancia teórica de detención Lr= no aplicable, leer discusión.
• Distancia Lateral desde el borde de calzada a la barrera, L2= 1.2m
• Relación de esviaje de la barrera: no aplicable

Discusión:

La fórmula considerada anteriormente para el cálculo de longitud de anticipación de un sistema de contención tiene como hipótesis que la alineación de la vía es recta. Si un vehículo se desvía del carril de circulación en el borde exterior de una curva, tenderá a seguir un camino de salida tangencial en caso de que el terreno adyacente sea plano y transitable. Por lo tanto, en lugar de utilizar la distancia teórica Lr para el cálculo, se debe trazar una línea desde el borde exterior del obstáculo (o desde el borde exterior de la Zona Libre de Obstáculos, Lc, en caso de que la longitud
transversal del obstáculo sea infinita como en el ejemplo de la figura) hasta un punto tangente a la curva.

Para el caso de curvas con radio de curvatura amplio, si Lr es más corta que la tangente antedicha, entonces se puede usar Lr para el cálculo de la longitud de anticipación. 

Por lo general, no se utiliza ángulo de esviaje en el diseño de un elemento de contención implementado en una curva horizontal.