ES2875771T3 - Sistema de anclaje para un poste de barrera de seguridad - Google Patents
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Abstract
Sistema de anclaje para un poste (1) de barrera de seguridad en un soporte (2) rígido, comprendiendo el dicho poste (1) una cara (1a) frontal y una cara (1b) posterior, comprendiendo el dicho sistema: - una base (3) de poste; - al menos una platina (4, 4a, 4b) de anclaje al soporte (2) rígido; - medios (8, 9, 10) de anclaje de la al menos una platina (4, 4a, 4b) de anclaje al soporte (2) rígido; en el cual la dicha base (3) de poste está acoplada mecánicamente a la dicha al menos una platina (4, 4a, 4b) de anclaje mediante un acoplamiento mecánico, siendo el dicho acoplamiento mecánico un acoplamiento rígido deformable en rotación bajo la acción de una fuerza F aplicada en el poste (1) teniendo una componente horizontal orientada desde adelante hacia atrás del poste, entrando el dicho acoplamiento mecánico en deformación plástica cuando la dicha componente horizontal genera un momento M de fuerza superior a un primer valor S1 umbral en el sistema de anclaje, caracterizado porque - el dicho acoplamiento mecánico está configurado para entrar en rotura por torsión en las zonas (5a, 5b) frágiles del acoplamiento mecánico cuando la dicha componente horizontal de la fuerza aplicada genera un momento de fuerza superior a un segundo valor S2 umbral en el sistema de anclaje, estando las dichas zonas (5a, 5b) frágiles configuradas para que la base (3) de poste sea completamente desacoplada de la al menos una platina (4, 4a, 4b) de anclaje tras la rotura de las zonas (5a, 5b) frágiles, estando los dichos medios (8, 9, 10) de anclaje de la al menos una platina (4, 4a, 4b) de anclaje al soporte (2) rígido configurados para resistir a un momento de fuerza igual al dicho segundo valor S2 umbral; - la al menos una platina (4, 4a, 4b) de anclaje comprende una ranura (7) pasante que se extiende desde la parte delantera hacia la parte posterior de la dicha al menos una platina (4, 4a, 4b) de anclaje hasta una cierta profundidad sin alcanzar el borde posterior; - la al menos una platina (4, 4a, 4b) de anclaje comprende al menos un orificio (6) pasante para recibir los medios (8, 9, 10) de anclaje al soporte (2) rígido, estando el dicho orificio (6) pasante conectado a la dicha ranura (7).
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema de anclaje para un poste de barrera de seguridad
Campo de la invención
La presente invención se refiere al campo técnico de las barreras de seguridad dispuestas a lo largo de las vías de circulación de carreteras para reducir la gravedad de los accidentes.
La presente invención se refiere a un sistema de anclaje para un poste de barrera de seguridad.
Descripción de la técnica anterior
Una barrera de seguridad es una barra dispuesta a lo largo de una vía de circulación de carretera para, en caso de accidente, amortiguar el choque y no devolver el vehículo en el sentido contrario con el fin de que no rebote hacia la vía de la izquierda en las carreteras. Para lograr estos objetivos, es ventajoso diseñar las barreras de seguridad de tal manera que puedan deformarse al chocar con un vehículo con el fin de absorber la energía cinética de este último. Durante una colisión con un vehículo, la energía puede entonces ser absorbida por diferentes partes de la barrera de seguridad. De manera general, una barrera de seguridad tal como se entiende a lo largo de este texto es un dispositivo de contención constituido por elementos verticales anclados en el suelo, los «postes», y elementos horizontales, los «rieles», fijados a estos postes. Estos elementos verticales y horizontales están en general constituidos principalmente de metal, pero se puede considerar cualquier otro material que tenga propiedades mecánicas adecuadas. Por convención, a lo largo de este texto, se designa por «cara delantera» de un poste, la cara del poste, o de uno de los elementos que lo componen, contiguo a la vía de circulación y que se encuentran en general en primera línea en caso de impacto con un vehículo, a la vez que la «cara posterior» es la cara opuesta a la cara delantera. La mayor parte de la energía disipada por una barrera de seguridad es en general absorbida por la deformación de los rieles, a la vez que una cantidad de energía mas limitada también puede ser absorbida por una deformación de los postes y de su sistema de anclaje al suelo.
El documento WO 2015/042656 divulga un sistema de anclaje a un soporte rígido para un poste de barrera de seguridad en el cual el esfuerzo ejercido por el poste sobre los medios de anclaje en caso de impacto es reducido por la presencia de una platina de anclaje que comprende una zona de bisagra capaz de deformarse plásticamente. En efecto, la platina de anclaje comprende en su parte delantera (i) una zona de anclaje que comprende medios de sujeción para acoplar la dicha platina al soporte rígido (ii) y una zona solidaria de la base del poste, estando estas dos zonas separadas por ranuras que se extienden desde la parte delantera de la platina hacia la parte posterior de la misma hasta la zona de bisagra. Cuando se aplica sobre el poste una fuerza que tenga una componente distinta de cero suficiente orientada desde adelante hacia atrás del poste, la zona de bisagra de la platina de anclaje se deforma. Bajo la acción de esta fuerza, la zona solidaria de la base del poste sigue en efecto la rotación del poste provocada por el momento de fuerza asociado a la fuerza de impacto, a la vez que la zona de anclaje de la platina permanece acoplada al soporte rígido. Por tanto, la deformación generada en la zona de bisagra de la platina permite disipar la energía cinética y por lo tanto amortiguar el choque entre el vehículo y la barrera de seguridad, pero también disminuir el esfuerzo soportado por los medios de anclaje que acoplan la platina de anclaje al soporte rígido. Los medios de anclaje, que típicamente comprenden pernos de anclaje colocados en orificios pasantes perforados en la platina de anclaje, son efectos requeridos en tracción durante la aplicación de una fuerza en el poste orientada de adelante hacia atrás. Debido a la deformación plástica de la zona de bisagra, el pico de tracción soportado por estos medios de anclaje es, por lo tanto, reducido, lo que permite preservarlos y/o reducir su número o su resistencia individual con el fin de resistir un nivel de fuerza de impacto determinado sobre el poste. Además, este documento de la técnica anterior revela que el sistema de anclaje comprende ventajosamente un dispositivo de parada, tal como una muesca en la parte posterior del poste, que permite limitar la amplitud de rotación del poste y por lo tanto la deformación plástica de la zona de bisagra. Esto tiene por efecto aumentar la resistencia del poste de la barrera de seguridad una vez que la deformación plástica de la zona de bisagra ha alcanzado una amplitud máxima permitida. A pesar de la disipación de energía que se produce durante la deformación de la zona de bisagra, los esfuerzos transmitidos a los medios de anclaje permanecen por lo tanto elevados y el valor máximo de estos depende en gran medida de las particularidades del vehículo que entra en colisión con la barrera de seguridad y sobre todo de la energía cinética de este último en el momento del impacto.
Sin embargo, cuando la barrera de seguridad se coloca en una obra de ingeniería civil tal como un puente o un dique, es en general muy conveniente limitar a un valor máximo los esfuerzos transmitidos por los medios de anclaje al soporte rígido con el fin de preservar este último. En efecto, en un tal caso de figura, el soporte rígido hace en general parte de una estructura compleja de ingeniería civil. Es entonces costoso y difícil de reparar en caso de daño generado por los esfuerzos excesivos al nivel de los medios de anclaje. Con el fin de limitar los esfuerzos transmitidos al soporte rígido a través de los medios de anclaje, existen los denominados sistemas «de fusible», en los cuales el poste se desacopla del soporte rígido más allá de un valor umbral de esfuerzos transmitidos a los medios de anclaje. Tales sistemas para controlar el valor máximo de los esfuerzos transmitidos al soporte rígido se describen, por ejemplo, en el documento US2010/0293870. Estos sistemas de anclaje incluyen una placa de anclaje solidaria de la base del poste que está anclada en el suelo a través de pernos de anclaje insertados en orificios pasantes perforados en la dicha placa. Cada perno de anclaje está en contacto directo con el suelo y se cierra con
ayuda de una tuerca apretada por encima de la placa de anclaje. Se coloca una arandela que comprende un orificio que se puede deformar entre la tuerca de cierre de los pernos de anclaje y la placa de anclaje. En caso de un impacto suficiente en la barrera de seguridad y por lo tanto de un momento de fuerza suficiente transmitido a la base del poste, el orificio de la arandela se deforma y se rompe bajo la tensión que le transmite a través de la tuerca de cierre. En este momento, la placa de anclaje y, por lo tanto, el poste, se desacoplan del suelo ya que la tuerca de cierre tiene un tamaño inferior al de los orificios pasantes en la placa de anclaje. Por lo tanto, este desacoplamiento que se produce más allá de un valor umbral de esfuerzos transmitidos al sistema de anclaje permite preservar el soporte en el cual se ancla el poste a través de la placa de anclaje. Al final de un tal proceso de desacoplamiento, tanto el poste como los medios de anclaje están al menos parcialmente dañados, lo que impide que se vuelvan a utilizar posteriormente. Además, el valor umbral de esfuerzo que se puede transmitir al sistema de anclaje y la cantidad de energía disipada en el sistema de anclaje antes del desacoplamiento son relativamente reducidos ya que están directamente conectados a las capacidades de resistencia mecánica limitadas de las arandelas presentes entre la placa de anclaje y la tuerca de cierre.
Además, los pernos de anclaje que comprenden las arandelas deformables divulgadas en el documento US2010/0293870 son únicamente «fusibles» en tracción. Por consiguiente, en caso de fuerza suficiente ejercida sobre el poste, solo la parte delantera de la placa de anclaje se desacopla del soporte rígido. Los pernos de la parte posterior de la placa de anclaje, por su parte, están requeridos en compresión en caso de impacto de un vehículo contra la barrera de seguridad. Teniendo en cuenta que no hay pernos fusibles en compresión en el sistema de anclaje divulgado, el poste permanece, por consiguiente, en general parcialmente acoplado al soporte rígido incluso después de un importante impacto entre un vehículo y la barrera de seguridad. Como se explica en el documento, la ausencia de desacoplamiento total permite aumentar el poder de retención de la barrera de seguridad ya que el poste parcialmente desacoplado sigue siendo un obstáculo al paso del vehículo. Sin embargo, esta ausencia de desacoplamiento total combinada con la flexión del poste que entra en deformación puede en algunos casos tener efectos nefastos, en particular si el vehículo todavía posee una energía cinética suficiente después del desacoplamiento parcial del poste y que su centro de gravedad sea más elevado que la altura de la barrera de seguridad después del desacoplamiento parcial del poste. En efecto, una tal configuración puede conducir a un vuelco del vehículo por basculación por encima de la barrera de seguridad. Además, más allá de la basculación del vehículo que puede generar, la ausencia de desacoplamiento total de un poste también puede causar un franqueamiento del vehículo que atraviesa la barrera de seguridad sin basculación. Con estos sistemas de la técnica anterior, en efecto se pudo observar que entre los postes requeridos durante una colisión entre un vehículo y la barrera de seguridad, los postes que soportan la mayor deflexión angular se convierten, en efecto, en más elementos que facilitan el franqueamiento de la barrera de seguridad por el vehículo como dispositivos de retención, debido al esfuerzo que su peso ejerce sobre los elementos horizontales de la barrera de seguridad y por lo tanto debido a la disminución de este último que generan.
Resumen de la invención
Un objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema de anclaje en un soporte rígido para un poste de barrera de seguridad que permita limitar a un valor umbral el valor de los esfuerzos transmitidos al soporte rígido con el fin de preservarlo, maximizando a la vez la cantidad de energía disipada durante un impacto.
Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema de anclaje en un soporte rígido para un poste de barrera de seguridad que se pueda implementar en las obras de ingeniería civil existentes, tales como puentes o diques, sin necesidad de adaptación de trabajos de ingeniería civil.
Otro objetivo de la invención es proporcionar un sistema de anclaje para una barrera de seguridad que minimice los riesgos de vuelco de un vehículo que entra en colisión con la barrera de seguridad.
Otro objetivo de la invención es proporcionar un sistema de anclaje que comprende medios de anclaje al soporte rígido que pueden ser reutilizados tras un impacto que haya provocado un daño del poste.
La presente invención se define en la reivindicación independiente adjunta. Los modos de realización preferidos se definen en las reivindicaciones dependientes.
Según un primer aspecto, la invención se refiere a un sistema de anclaje para un poste de barrera de seguridad en un soporte rígido, comprendiendo el dicho poste una cara delantera y una cara posterior, comprendiendo el dicho sistema:
- una base de poste;
- al menos una platina de anclaje al soporte rígido;
- medios de anclaje de la al menos una platina de anclaje al soporte rígido; en el cual la dicha base de poste está acoplada mecánicamente a la dicha al menos una platina de anclaje mediante un acoplamiento mecánico, siendo el dicho acoplamiento mecánico un acoplamiento rígido deformable en rotación bajo la acción de una fuerza F aplicada sobre el poste que tiene una componente horizontal orientado desde adelante hacia atrás del poste, entrando el
dicho acoplamiento mecánico en deformación plástica cuando la dicha componente horizontal genera un momento M de fuerza superior a un primer valor S1 umbral en el sistema de anclaje,
en el cual,
- el dicho acoplamiento mecánico está configurado para entrar en rotura por torsión en las zonas frágiles del acoplamiento mecánico cuando la dicha componente horizontal de la fuerza aplicada genera un momento de fuerza superior a un segundo valor S2 umbral en el sistema de anclaje, estando las dichas zonas frágiles configuradas para que la base del poste sea completamente desacoplada de la al menos una platina de anclaje después de la rotura de las zonas frágiles, estando los dichos medios de anclaje de la al menos una platina de anclaje al soporte rígido configurados para resistir a un momento de fuerza igual al dicho segundo valor S2 umbral;
- la al menos una platina de anclaje comprende una ranura pasante que se extiende desde la parte delantera hacia la parte posterior de la dicha al menos una platina de anclaje hasta una cierta profundidad sin alcanzar el borde posterior;
- la al menos una platina de anclaje comprende al menos un orificio pasante para recibir los medios de anclaje al soporte rígido, estando el dicho orificio pasante conectado a la dicha ranura.
Según un modo de realización ventajoso, los medios de anclaje de la al menos una platina de anclaje al soporte rígido están configurados para permanecer en su límite de elasticidad cuando un momento de fuerza igual al dicho segundo valor S2 umbral es aplicado sobre el sistema de anclaje.
Según un modo de realización ventajoso, las zonas frágiles del acoplamiento mecánico entre la base de poste y la al menos una platina de anclaje comprenden una soldadura parcial entre la base del poste y la al menos una platina de anclaje.
Según un modo de realización ventajoso, las zonas frágiles del acoplamiento mecánico entre la base de poste y la al menos una platina de anclaje comprenden una zona con un espesor inferior al de la base de poste y de la platina de anclaje.
Según un modo de realización ventajoso, el sistema comprende dos platinas de anclaje laterales dispuestas alrededor de la base de poste, estando las dichas zonas frágiles posicionadas en las interfaces entre cada platina de anclaje lateral y la base de poste.
Según un modo de realización ventajoso, el sistema según la invención comprende una platina de anclaje central acoplada a una base de poste que comprende dos partes laterales dispuestas alrededor de la dicha platina de anclaje central, estando las dichas zonas frágiles posicionadas en las interfaces entre la platina de anclaje central y cada una de las dos partes laterales de la base de poste.
Según un modo de realización ventajoso, la dicha ranura comprende un borde tangente al orificio pasante, estando el dicho borde en posición media con respecto al orificio pasante y a una zona frágil del acoplamiento mecánico. Según un modo de realización ventajoso, los medios de anclaje de la al menos una platina de anclaje al soporte rígido comprenden pernos de anclaje, comprendiendo los dichos pernos de anclaje tornillos y tuercas.
Según un modo de realización ventajoso, los pernos comprenden arandelas insertadas entre las tuercas y la al menos una platina de anclaje.
Según un segundo aspecto, la invención se refiere a un poste anclado en un soporte rígido con ayuda de un sistema de anclaje tal como el descrito anteriormente.
Según un tercer aspecto, la invención se refiere a una barrera de seguridad anclada en un soporte rígido que comprende una pluralidad de postes tales como los descritos anteriormente y una pluralidad de elementos horizontales que conectan los dichos postes entre sí.
Breve descripción de las figuras
Estos aspectos de la invención y otros aspectos complementarios se explicarán con más detalle a través de ejemplos y con referencia a los dibujos adjuntos:
La Figura 1 representa un modo de realización de un poste que comprende una base de poste y platinas de anclaje según un modo de realización de la invención;
La Figura 2 es una ampliación de la zona de anclaje del poste representado en la Figura 1;
La Figura 3 representa un modo de realización del sistema de anclaje según la invención que comprende el poste representado en las Figuras 1 y 2 en el cual se aplica una fuerza F de impacto, justo antes de que se produzca la rotura;
La Figura 4 representa el sistema de anclaje representado en la Figura 3 en el cual la fuerza F de impacto provocó la rotura del acoplamiento entre la base de poste y las platinas de anclaje;
La Figura 5 representa una vista en sección esquemática de la zona de anclaje del poste de las Figuras 1 y 2;
La Figura 6 representa una vista en sección esquemática de la zona de anclaje de un poste en otro modo de realización del sistema de anclaje según la invención;
La Figura 7 representa una barrera de seguridad que comprende sistemas de anclaje según la invención;
Las figuras no están dibujadas a escala.
Descripción detallada de modos de realización preferidos
Por lo tanto, la invención se refiere a un sistema de anclaje para un poste 1 de barrera de seguridad en un soporte 2 rígido, comprendiendo el dicho poste 1 una cara 1a delantera y una cara 1b posterior, comprendiendo el dicho sistema de anclaje:
- una base 3 de poste;
- al menos una platina 4 de anclaje al soporte 2 rígido
- medios de anclaje de la al menos una platina 4 de anclaje al soporte 2 rígido;
en el cual la dicha base 3 de poste está acoplada mecánicamente a la dicha al menos una platina 4 de anclaje mediante un acoplamiento mecánico, siendo el dicho acoplamiento mecánico un acoplamiento rígido deformable en rotación bajo la acción de una fuerza F aplicada al poste 1 que tiene una componente horizontal orientada desde adelante hacia atrás del poste, entrando el dicho acoplamiento mecánico en deformación plástica cuando la dicha componente horizontal genera un momento de fuerza superior a un primer valor S1 umbral en el sistema de anclaje, en el cual el dicho acoplamiento mecánico está configurado para entrar en rotura por torsión en las zonas 5a, 5b frágiles del acoplamiento mecánico cuando la dicha componente horizontal de la fuerza aplicada genera un momento de fuerza superior a un segundo valor S2 umbral sobre el sistema de anclaje, estando las dichas zonas 5a, 5b frágiles configuradas para que la base 3 del poste sea completamente desacoplada de la al menos una platina de anclaje después de la rotura de las zonas 5a, 5b frágiles, estando los dichos medios de anclaje de la al menos una platina 4 de anclaje al soporte 2 rígido configurados para resistir un momento de fuerza igual al dicho segundo valor S2 umbral.
En el sistema de anclaje según la invención, el poste 1 comprende por lo tanto una base 3 de poste acoplada a al menos una platina 4 de anclaje con ayuda de un acoplamiento mecánico, estando la dicha al menos una platina 4 de anclaje acoplada al soporte 2 rígido con ayuda de medios de anclaje.
En las Figuras 1 y 2 se representa un modo de realización de un poste 1 compatible con el sistema de anclaje según la invención. En este modo de realización, dos platinas 4a, 4b de anclaje laterales están acopladas mecánicamente a la base 3 de poste que está en posición media con respecto a las dos platinas 4a, 4b de anclaje. En estas figuras, las platinas 4a, 4b laterales están acopladas a la base 3 de poste mediante soldaduras. En otros modos de realización, las platinas 4a, 4b laterales y la base de poste 3 pueden ser partes integrantes de una misma pieza. Los medios de anclaje al soporte 2 rígido de la platina 4 de anclaje pueden adoptar diferentes modos de realización. En la Figura 3, los medios de anclaje de las platinas 4a, 4b laterales comprenden pernos insertados en orificios 6 pasantes perforados en las dichas platinas 4a, 4b laterales. Estos pernos comprenden tornillos 8 parcialmente forzados en el soporte 2 rígido al cual se fijan por medios mecánicos y/o químicos. Las tuercas 9 son utilizadas para cerrar los pernos por encima de las platinas 4a, 4b laterales. Las arandelas 10 también se pueden insertar entre las tuercas 9 y las platinas 4a, 4b laterales.
Por lo tanto, en la Figura 3 se representa en su totalidad, un modo de realización del sistema de anclaje. En esta figura, el poste 1 está además sometido a una fuerza F que comprende una componente orientada según un vector director-x2, es decir, orientada desde la cara 1a delantera, hacia la cara 1b posterior del poste.
Por lo tanto, esta fuerza genera un momento M según un eje x1 en el sistema de anclaje, y por lo tanto provoca la deformación en rotación del acoplamiento mecánico entre las platinas 4a, 4b laterales y la base 3 de poste. En el modo de realización representado en la Figura 3, las platinas 4a, 4b laterales están diseñadas de tal manera que los esfuerzos causados por la fuerza F y transmitidos por la base 3 de poste generen una deformación en torsión de la parte de las platinas 4a, 4b laterales fijada a la base 3 de poste. Esta deformación es la consecuencia de una mayor rigidez estructural de la base 3 de poste con respecto a la de las platinas 4a, 4b laterales. Esta diferencia de rigidez estructural puede tener por origen la utilización de materiales de diferentes calidades para las platinas 4a, 4b laterales y la base 3 de poste. También puede ser una consecuencia de la forma de estos elementos o de una diferencia de espesor entre ellos. En la Figura 3, las platinas 4a, 4b laterales incluyen una ranura 7, que se extiende desde el borde delantero hacia la parte posterior de cada platina 4a, 4b lateral hasta una cierta profundidad sin
alcanzar el borde posterior. Esta ranura 7 debilita estructuralmente las platinas 4a, 4b laterales que luego son más fácilmente deformares en torsión cuando se aplica un momento M en el sistema de anclaje.
La deformación de las platinas 4a, 4b se representa en la Figura 3. Una tal deformación es observable cuando el momento M generado por la fuerza F tiene un valor suficientemente elevado. Además, cuando el valor del momento M se vuelve superior a un primer valor S1 umbral, el acoplamiento mecánico entre las platinas 4a, 4b y la base 3 de poste entra en deformación plástica. Esta deformación plástica en torsión es responsable de una importante disipación de energía en el sistema de anclaje y por lo tanto permite evacuar una parte de la energía cinética del vehículo, y por lo tanto reducir su velocidad en el momento del impacto.
Si la colisión entre el vehículo y la barrera de seguridad es tal que la fuerza F genera un momento M que tiene un valor superior a un valor S2 umbral en el sistema de anclaje, el acoplamiento mecánico entre las platinas 4a, 4b laterales y la base de poste entre una rotura en las zonas 5a, 5b frágiles del dicho acoplamiento mecánico. Esta rotura por torsión se produce cuando la deformación plástica en torsión en las platinas 4a, 4b laterales alcanza un cierto nivel más allá del cual la tensión para continuar deformando plásticamente las platinas 4a, 4b laterales se vuelve demasiado elevada para soportar por las zonas frágiles, que entonces entran en rotura. Esta rotura permite por lo tanto limitar los esfuerzos transmitidos por los medios de anclaje de las platinas 4a, 4b laterales al soporte 2 rígido a un valor máximo. De esta manera, el soporte 2 rígido es preservado de daños que pueden ocurrir en caso de excesivos esfuerzos generados por los medios de anclaje de las platinas 4a, 4b laterales. El valor S2 umbral del momento antes de la rotura, que por lo tanto está directamente conectado a los esfuerzos máximos transmitidos por los medios de anclaje al soporte 2 rígido antes de la rotura, puede ser modulado siguiendo las propiedades de resistencia mecánica a la rotura de las zonas frágiles 5a, b. Además, las zonas 5a, 5b frágiles están configuradas para que su rotura provoque un desacoplamiento total entre la base 3 de poste y las platinas 4a, 4b laterales. Por tanto, estas zonas 5a, 5b frágiles están ventajosamente localizadas en el conjunto de la interfaz entre la base 3 de poste y las platinas 4a, 4b laterales de manera que al final del proceso de rotura, las platinas 4a, 4b laterales y la base 3 de poste se hayan convertido en entidades distintas. Estas zonas 5a, 5b frágiles pueden ser realizadas de diferentes maneras. En las Figuras 1 - 4, las zonas 5a, 5b frágiles corresponden a una soldadura entre las platinas 4a, 4b laterales y la base 3 de poste. Esta soldadura puede ser una soldadura parcial, es decir, una soldadura que no se extiende sobre todo el espesor de la interfaz de las platinas laterales - base de poste, con el fin de obtener un valor S2 umbral adecuado para el momento M. Cuando las platinas 4a, 4b laterales y la base 3 de poste son partes integrantes de una sola pieza, las zonas 5a, 5b frágiles pueden corresponder a las zonas de espesor más delgado con respecto al espesor de las platinas 4a, 4b laterales y de la base 3 de poste.
Esta rotura da como resultado un desacoplamiento total entre las platinas 4a, 4b laterales y la base 3 de poste. Por lo tanto, el poste está completamente desolidarizado del soporte 2 rígido al final del proceso de rotura. Un tal desacoplamiento total, representado en la Figura 4, permite por lo tanto evitar interacciones entre la barrera de seguridad y el vehículo que podrían tener efectos no deseados sobre la estabilidad de este último. Para un valor S2 umbral determinado, el ángulo a máximo de deflexión que el poste 1 puede soportar antes de que el acoplamiento mecánico entre en rotura puede ser modulado siguiendo las propiedades de deformación mecánica del dicho acoplamiento. En el modo de realización representado en las Figuras 1 - 4, este ángulo a máximo de deflexión está gobernado principalmente por la rigidez estructural en torsión de las platinas 4a, 4b laterales, que depende del material utilizado, del espesor de las platinas, así como del emplazamiento exacto y la profundidad de la ranura 7. En el modo de realización representado en las Figuras 1 - 4, se pudo observar que la disminución de la rigidez estructural en torsión debido a la presencia de la ranura 7 en las platinas laterales, combinada con la modulación del valor de esfuerzo de rotura por torsión de las zonas 5a, 5b frágiles, permitió obtener una disipación de energía en la deformación plástica del acoplamiento mecánico sustancialmente igual a la disipación de energía en los sistemas de anclaje de fusibles de la técnica anterior, pero esto para un valor de esfuerzos transmitidos al soporte 2 rígido dos veces menos importante que el observado para estos sistemas de la técnica anterior. Por consiguiente, al mismo nivel de energía disipada durante un impacto, el sistema de anclaje según la invención permite una preservación mucho mejor del soporte 2 rígido, lo que es muy apreciable en las obras de ingeniería civil.
Con el fin de lograr esta rotura del acoplamiento mecánico bien definida en las zonas 5a, 5b frágiles, es importante que los medios de anclaje de las platinas 4a, 4b al soporte 2 rígido puedan soportar los esfuerzos generados por el valor S2 del momento M. En efecto, los medios de anclaje, que típicamente comprenden pernos de anclaje, tales como los representados en las Figuras 3 - 4, deben resistir para que se produzca el desacoplamiento al nivel de las zonas 5 frágiles. La ausencia de rotura o rompimiento de los tornillos y tuercas de anclaje bajo la acción del momento M de fuerza igual a S2 permite en efecto, garantizar un desacoplamiento total del poste 1 por la rotura de las zonas 5a, 5b frágiles. Esta resistencia suficiente de los medios de anclaje permite también impedir las interacciones imprevisibles entre estos y el soporte 2 rígido, que podrían ser perjudiciales para la misma. Los medios de anclaje que, por lo tanto, típicamente comprenden pernos de anclaje, deben, por consiguiente, tener propiedades de resistencia mecánica suficientes para soportar los esfuerzos que deben transmitir al soporte 2 rígido hasta un valor S2 del momento de fuerza. En un modo de realización ventajoso, los medios de anclaje están diseñados y dimensionados para permanecer en su límite de elasticidad hasta el valor S2 del momento de fuerza que provoca la rotura de las zonas 5a, 5b frágiles. Esto significa que los diferentes elementos que constituyen los medios de anclaje sufren únicamente deformaciones elásticas, sin, por lo tanto, entrar en plasticidad, para los valores de esfuerzo transmitidos durante la rotura del acoplamiento mecánico. De esta manera, la integridad de los medios de anclaje es totalmente preservada al final del proceso de rotura del acoplamiento mecánico entre las platinas 4a, 4b laterales y
la base 3 de poste. Por consiguiente, tras un accidente destructivo para el poste 1, estos medios de anclaje pueden ser reutilizados para anclar un nuevo poste 1 que remplaza el anterior en el soporte 2 rígido.
La Figura 5 es una vista en sección esquemática de la zona de anclaje de un poste 1 según un modo de realización de la invención. Por lo tanto, las platinas 4a, 4b laterales se acoplan a la base 3 de poste que está en posición central. Las zonas 5a, 5b frágiles del acoplamiento mecánico están situadas en las interfaces entre la base 3 de poste y las platinas 4a, 4b laterales. Como ya se ha explicado anteriormente, en los modos de realización expuestos en las Figuras 1 - 4, las zonas 5a, 5b frágiles son soldaduras, eventualmente parciales, entre las platinas 4a, 4b laterales y la base 3 de poste. En otros modos de realización, cuando las platinas 4a, 4b laterales y la base 3 de poste son partes integrantes de una misma pieza puede ser una zona con un espesor reducido. Las partes 31 y 32 representan las paredes delantera y posterior del poste 1 que están ancladas en su base 3.
La Figura 6 es una vista en sección esquemática de la zona de anclaje de un poste 1 según otro modo de realización. En el mismo, las platinas 4a, 4b laterales son remplazadas por una única platina 4 central acoplada a una base de poste en dos partes 3a y 3b laterales. Una zona 5a, 5b frágil se encuentra en cada interfaz entre la base de poste en dos partes 3a, 3b y la platina 4 central. La platina 4 central comprende ventajosamente dos orificios 6 pasantes para recibir los medios de anclaje al soporte 2 rígido. También pueden ser considerados los modos de realización con un solo orificio pasante en la platina 4 central. Las partes 31a, 32a y 31b, 32b representan las paredes delantera y posterior del poste 1 que están ancladas en las partes 3a y 3b laterales de la base de poste. Lo que se ha dicho anteriormente con respecto a los modos de realización que comprenden una base 3 de poste central y las platinas 4a, 4b de anclaje laterales es directamente transferible a este modo de realización que comprende una única platina 4 de anclaje central y una base de poste en dos partes 3a y 3b laterales.
Como se discutió anteriormente, al menos una ranura 7 es ventajosamente mecanizada en las platinas 4, 4a, 4b de anclaje. Por lo tanto, esta ranura es ventajosamente pasante según un eje x3, a través del espesor de la placa, y se extiende según un eje x2, desde el borde delantero de la platina hasta una cierta profundidad hacia la parte posterior, sin alcanzar el borde posterior. Esta ranura 7 permite reducir la rigidez estructural de la platina en torsión. Como se representa en las Figuras 5 - 6 , la ranura 7 está ventajosamente conectada al orificio 6 pasante utilizado para anclar la platina al soporte 2 rígido. En efecto, esta configuración resultó ser interesante ya que se pudo observar que, en caso de impacto de un vehículo sobre los rieles de una barrera de seguridad, los diferentes postes 1 implicados en la amortiguación del choque están sometidos a los diferentes esfuerzos. En efecto, por ejemplo, en el caso de choque violento, se genera un momento S2 de rotura en determinados postes 1 particularmente expuestos al choque y, por lo tanto, provoca su desacoplamiento del soporte 2 rígido. Sin embargo, se pudo observar que este momento S2 de rotura no es necesariamente alcanzado para el conjunto de postes 1 implicados en la colisión. Debido a la rigidez de los rieles de la barrera de seguridad, en efecto, los postes 1 relativamente alejados del lugar del choque pueden estar implicados en la amortiguación del vehículo. Por lo tanto, para estos postes 1 que no están sometidos a un momento S2, el desacoplamiento por rotura de las zonas 5a, 5b frágiles no puede producirse. Sin embargo, pudo ser observado que era conveniente desacoplar estos postes a pesar de todo, del soporte 2 rígido, para evitar interacciones entre la barrera de seguridad y el vehículo que puedan tener efectos no deseados sobre la estabilidad de este último. En estos postes 1 para los cuales no se alcanza el momento S2 de rotura, la presencia de la ranura 7 conectada al orificio pasante ofrece una posibilidad adicional de obtener un desacoplamiento entre el poste 1 y el soporte 2 rígido. En efecto, bajo la acción de algunos esfuerzos, las platinas 4, 4a, 4b pueden deformarse de manera que aumenten el ancho de la ranura 7 y que permitan el paso del tornillo 8 de anclaje a través de la misma. El desacoplamiento entre el poste 1 y el soporte 2 rígido es entonces obtenido mediante un movimiento de traslación según el eje x2 de la base 3 de poste todavía acoplada a las platinas 4, 4a, 4b de anclaje. Por tanto, se pudo observar que este modo de desacoplamiento ha sido requerido algunas veces de manera preferencial con respecto al modo de desacoplamiento por rotura en torsión de las zonas 5a, 5b frágiles, en el caso de una fuerza de impacto orientada exclusivamente según el eje x2, pero insuficiente para generar un momento M de fuerza superior al valor S2 umbral. Por lo tanto, en caso de una componente lateral de la fuerza F de impacto, según el eje x1, además, de nuevo predomina el modo de desacoplamiento por rotura en torsión de las zonas 5a, 5b frágiles. Por lo tanto, la conexión de la ranura 7 al orificio 6 pasante de las platinas 4, 4a, 4b de anclaje, añade una posibilidad de desacoplamiento entre el poste 1 y el soporte 2 rígido lo cual resulta útil al menos para algunos tipos de colisión, con el fin de preservar el soporte 2 rígido.
En las Figuras 5- 6, cada ranura 7 conectada a un orificio 6 pasante de una platina 4 de anclaje, 4a, 4b comprende ventajosamente un borde 7a, 7b que se extiende según un eje 11a, 11b paralelo a x2 y tangente al orificio 6 pasante. Además, el eje 11a, 11b está en posición media con respecto a la zona 5a, 5b frágil del acoplamiento mecánico y el orificio 6 pasante. Por posición media, se entiende que el eje 11a, 11b, además de ser tangente al orificio 6 pasante, está situado entre el orificio 6 pasante y la zona 5a, 5b frágil. En otras palabras, el borde 7a, 7b de la ranura 7 se extiende según un eje 11 que está paralelo a x2 y tangente al orificio 6 del lado de la zona 5a, 5b frágil. De esta manera, la ranura 7, en general más estrecha que el orificio 6 pasante, está conectada al orificio 6 pasante, estando a la vez desplazada hacia la zona 5a, 5b frágil con respecto al centro del orificio 6 pasante. Esta configuración para las platinas 4, 4a, 4b de anclaje ha resultado particularmente ventajosa. En efecto, durante la deformación del acoplamiento mecánico entre las platinas 4, 4a, 4b de anclaje y la base 3, 3a, 3b de poste bajo la acción de un momento M de fuerza, la mayor parte de la deformación observable es asegurada por la parte de las platinas 4, 4a, 4b de anclaje que se encuentran entre el eje 11 del borde 7a, 7b y la zona 5a, 5b frágil, tal como se representa en la Figura 3. Posicionando el borde 7a, 7b de la ranura 7, conectada al orificio 6 pasante,
tangencialmente a este orificio, se impide la aparición de un brazo de palanca generado por la parte deformada de la platina contra los medios de anclaje de la platina al soporte 2 rígido, es decir, el tomillo 8 y la tuerca 9 representados en las Figuras 3 - 4. En efecto, la presencia de un tal brazo de palanca sería una posible causa de daño para estos medios de anclaje, lo que podría impedir que sean reutilizados posteriormente para anclar un nuevo poste 1.
La Figura 7 representa una barrera de seguridad que comprende postes 1 anclados a un soporte 2 rígido, que es aquí una viga de hormigón o de metal, con ayuda de un sistema de anclaje tal como se describió anteriormente. De los elementos horizontales, los tubos 12 conectan entre sí diferentes postes 1.
Claims (11)
1. Sistema de anclaje para un poste (1) de barrera de seguridad en un soporte (2) rígido, comprendiendo el dicho poste (1) una cara (1a) frontal y una cara (1b) posterior, comprendiendo el dicho sistema:
- una base (3) de poste;
- al menos una platina (4, 4a, 4b) de anclaje al soporte (2) rígido;
- medios (8, 9, 10) de anclaje de la al menos una platina (4, 4a, 4b) de anclaje al soporte (2) rígido;
en el cual la dicha base (3) de poste está acoplada mecánicamente a la dicha al menos una platina (4, 4a, 4b) de anclaje mediante un acoplamiento mecánico, siendo el dicho acoplamiento mecánico un acoplamiento rígido deformable en rotación bajo la acción de una fuerza F aplicada en el poste (1) teniendo una componente horizontal orientada desde adelante hacia atrás del poste, entrando el dicho acoplamiento mecánico en deformación plástica cuando la dicha componente horizontal genera un momento M de fuerza superior a un primer valor S1 umbral en el sistema de anclaje,
caracterizado porque
- el dicho acoplamiento mecánico está configurado para entrar en rotura por torsión en las zonas (5a, 5b) frágiles del acoplamiento mecánico cuando la dicha componente horizontal de la fuerza aplicada genera un momento de fuerza superior a un segundo valor S2 umbral en el sistema de anclaje, estando las dichas zonas (5a, 5b) frágiles configuradas para que la base (3) de poste sea completamente desacoplada de la al menos una platina (4, 4a, 4b) de anclaje tras la rotura de las zonas (5a, 5b) frágiles, estando los dichos medios (8, 9, 10) de anclaje de la al menos una platina (4, 4a, 4b) de anclaje al soporte (2) rígido configurados para resistir a un momento de fuerza igual al dicho segundo valor S2 umbral;
- la al menos una platina (4, 4a, 4b) de anclaje comprende una ranura (7) pasante que se extiende desde la parte delantera hacia la parte posterior de la dicha al menos una platina (4, 4a, 4b) de anclaje hasta una cierta profundidad sin alcanzar el borde posterior;
- la al menos una platina (4, 4a, 4b) de anclaje comprende al menos un orificio (6) pasante para recibir los medios (8, 9, 10) de anclaje al soporte (2) rígido, estando el dicho orificio (6) pasante conectado a la dicha ranura (7).
2. Sistema de anclaje según la reivindicación 1 en el cual los medios (8, 9, 10) de anclaje de la al menos una platina (4, 4a, 4b) de anclaje al soporte rígido están configurados para permanecer en su límite de elasticidad cuando un momento de fuerza igual al dicho segundo valor S2 umbral es aplicado en el sistema de anclaje.
3. Sistema de anclaje según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el cual las zonas (5a, 5b) frágiles del acoplamiento mecánico entre la base (3) de poste y la al menos una platina (4, 4a, 4b) de anclaje incluyen una soldadura parcial entre la base (3) de poste y la al menos una platina (4, 4a, 4b) de anclaje.
4. Sistema de anclaje según una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2 en el cual las zonas (5a, 5b) frágiles del acoplamiento mecánico entre la base (3) de poste y la al menos una platina (4, 4a, 4b) de anclaje incluyen una zona con un espesor inferior al de la base (3) de poste y de la platina (4, 4a, 4b) de anclaje.
5. Sistema de anclaje según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende dos platinas (4a, 4b) de anclaje laterales dispuestas alrededor de la base (3) de poste, estando las dichas zonas (5a, 5b) frágiles posicionadas en las interfaces entre cada platina (4a, 4b) de anclaje lateral y la base (3) de poste.
6. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende una platina (4) de anclaje central acoplada a una base de poste que comprende dos partes (3a, 3b) laterales dispuestas alrededor de la dicha platina (4) de anclaje central, estando las dichas zonas (5a, 5b) frágiles posicionadas en las interfaces entre la platina (4) de anclaje central y cada una de las dos partes (3a, 3b) laterales de la base de poste.
7. Sistema de anclaje según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual la dicha ranura (7) comprende un borde (7a, 7b) tangente al orificio (6) pasante, estando el dicho borde (7a, 7b) en posición media con respecto al orificio (6) pasante y a una zona (5a, 5b) frágil del acoplamiento mecánico.
8. Sistema de anclaje según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual los medios de anclaje de la al menos una platina (4, 4a, 4b) de anclaje al soporte (2) rígido comprenden pernos de anclaje, comprendiendo los dichos pernos de anclaje tornillos (8) y tuercas (9).
9. Sistema de anclaje según la reivindicación 8, en el cual los pernos comprenden arandelas (10) insertadas entre las tuercas y la al menos una platina (4, 4a, 4b) de anclaje.
10. Poste anclado en un soporte (2) rígido con ayuda de un sistema de anclaje según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.
11. Barrera de seguridad anclada en un soporte (2) rígido que comprende una pluralidad de postes (1) según la reivindicación 10 y una pluralidad de elementos (12) horizontales que conectan los dichos postes (1) entre sí.
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