MECANISMO FUSIBLE PARA LA UNION ATORNILLADA ENTRE LA VALLA HORIZONTAL Y EL POSTE VERTICAL DE SOPORTE DE LAS BARRERAS METáLICAS DE SEGURIDAD PARA

CONTENCIóN DE VEHíCULOS, DE USO EN LOS MáRGENES Y MEDIANAS DE LAS CARRETERAS.

OBJETO DE LA INVENCIóN.-

La presente invención se refiere a un mecanismo fusible aplicable para Ia unión atornillada entre las vallas, vigas o barandas horizontales y el poste vertical de soporte de un sistema metálico de contención de impactos laterales de vehículos o barrera metálica de seguridad, que Ie confiere a dicha unión Ia capacidad de ser liberada o desacoplada de una manera controlada cuando Ia fuerza que actúa sobre ella, como consecuencia de las acciones producidas por el impacto de un vehículo contra Ia barrera de seguridad metálica, supera un cierto valor umbral predeterminado, siendo dicha barrera de seguridad de uso generalizado en los terraplenes laterales y en las medianas de las carreteras y, esporádicamente, en bordes de tablero de puente de carretera, coronación de muro de contención o estructura similar.

ESTADO DE LA TéCNICA.-

Existen en Ia práctica diversos tipos de sistemas de contención de vehículos, entendiendo por tales todo dispositivo instalado en una carretera cuya finalidad sea proporcionar retención y redireccionamiento a un vehículo que, fuera. de control, sale errático de Ia calzada, reduciendo Ia gravedad de los accidentes producidos, de tal manera que se limiten los daños y lesiones tanto para sus ocupantes como para el resto de los usuarios de Ia carretera y otras personas u objetos situados en las proximidades.

Uno de los sistemas de contención más habituales comercia Imente son las barreras metálicas de seguridad, empleadas en márgenes y medianas de las carreteras. Estos sistemas tienen Ia finalidad de resistir impactos de vehículos evitando que los atraviesen y, con ello, garantizar Ia protección a terceros,

permitiendo su redireccionαmiento y deceleración controladas, de tal forma que el vehículo salga estable del impacto y continúe en marcha a una velocidad

- reducida junto al sistema de contención en Ia dirección original del tráfico y, de esta manera, garantizar Ia seguridad de los ocupantes del vehículo y Ia de otros usuarios de Ia vía.

De acuerdo con Ia normativa de aplicación existente (EN 1317-2 en Europa y NCHRP 350 en EE.UU.), las barreras de seguridad y pretiles metálicos se someten, antes de su utilización comercial, a unos ensayos de choque a escala real normalizados en los. que, de forma controlada, se lleva a cabo un impacto entre. un vehículo tipo y un sistema de contención, permitiendo evaluar cualitativa y cuantitativamente su comportamiento. Un sistema de contención cumple satisfactoriamente un ensayo de choque a escala real cuando se cumplen todos los requisitos y criterios de aceptación definidos en Ia normativa, en particular para el nivel de contención, severidad del impacto, deformación y ángulo de salida, y por tanto garantiza unas adecuadas condiciones de seguridad, principalmente, para los ocupantes del vehículo impactado y terceros. Se afirma entonces que un sistema de contención tiene Ia capacidad de contener un determinado vehículo tipo.

De acuerdo con Ia normativa mencionada, un sistema de contención (diseñado específicamente para recibir el choque de vehículos pesados tales como camiones y autocares) debe superar los ensayos de choque a escala real, tanto de turismos y vehículos pesados (turismos pesados, camiones y autocares), como de vehículos ligeros (turismos ligeros). Esto permite que los sistemas de normal y de alta contención también garanticen Ia seguridad de los vehículos más ligeros, que constituyen el tipo de accidente más frecuente. Por ejemplo, según Ia normativa europea EN 1317-2, el nivel de contención normal N2 requiere de Ia superación del ensayo TB32 (impacto de un turismo pesado de 1.500 Kg. de peso, d 1 lOKm/h de velocidad, y con un ángulo de choque contra el sistema de contención de 20°) más el ensayo TBl 1 (impacto de un turismo ligero de 900 Kg. de peso, a lOOKm/h de velocidad, y con un ángulo de choque contra el sistema de contención de 20°).

En Ia práctica, los sistemas de contención comerciales presentan diversas soluciones para actuar ante el impacto tanto de vehículos ligeros como pesados y presentan los siguientes problemas:

Por un Jado, en las barreras de seguridad, todos los elementos constitutivos tienen, generalmente, Ia capacidad de reaccionar de forma similar y en conjunto, mediante deformación, ante un impacto tanto de un vehículo ligero como de uno pesado. Las barreras de seguridad diseñadas para resistir impactos de vehículos pesados (conocidas como de alta contención) presentan, generalmente, mecanismos de funcionamiento capaces de responder con un comportamiento distinto ante al impacto de un vehículo ligero y el de uno pesado. El éxito en el diseño de tales barreras consiste, precisamente, en el compromiso de conseguir un buen comportamiento ante dos tipos de impacto tan diferentes, con Ia misma barrera.

Las barreras de seguridad diseñadas para resistir impactos de turismos pesados (contención normal) presentan, generalmente, mecanismos de funcionamiento capaces de responder de manera progresiva al impacto de turismos con distinto índice de gravedad (energía cinética transversal del impacto) garantizando una deformación máxima' razonablemente reducida ante el impacto de mayor índice de gravedad y, en todos los casos, un nivel de severidad (basado en Ia medición de desaceleraciones en el vehículo durante el impacto) suficientemente bajo y una reconducción adecuada del vehículo a su salida.

. La configuración básica de las barreras de seguridad metálicas corresponde a Ia unión de dos elementos metálicos básicos y otros dos, el tercero y el cuarto, opcionales:

I ⁰ .- La (S) valla(s) o baranda(s), elementos longitudinales dispuesto(s) horizontalménte en uno o varios niveles a determinada altura y de manera ^• continua, cuya función es Ia de contener y guiar el vehículo que Ia impacta, evitando que éste Ia atraviese, limitando Ia deformación transversal y guiándolo de modo que pueda ser redireccionado por el sistema en forma adecuada. La valla puede presentar diferentes configuraciones: uno o varios perfiles

longitudinales de sección abierta o casi-cerrada, en forma de doble o triple onda o en forma de "C" o de "sigma", unidos al poste mediante un elemento separador; cables o varillas metálicas tensadas sujetas directamente al poste; perfiles longitudinales en forma de doble o triple onda unidos en su parte inferior a láminas metálicas con capacidad de movimiento libre y calibradas para oponer una cierta resistencia ante un impacto.

2 ^o .- El poste, dispuesto verticalmente a intervalos regulares y fijado a Ia (s) valla (s) o . baranda(s), cuya función es sostener y mantener la(s) valla(s) o baranda (s) de Ia barrera a una determinada altura durante el impacto. Los postes son generalmente perfiles metálicos de sección en "C", en "U", en "I", en "Sigma", en "Z", secciones tubulares cerradas redonda o rectangulares u otro tipo de sección, que se insertan en un terraplén o mediana de una carretera de manera que una parte de su longitud queda embebida en el terreno o bien a través de una placa con pernos de anclaje insertados en el terreno. Ante el impacto de un vehículo y en función de Ia energía de dicho impacto, el poste se deforma en mayor o menor medida doblándose y/o torciéndose con respecto a Ia sección de empotramiento o de anclaje.

3°.-EI elemento separador es Ia pieza intermedia de conexión que, con frecuencia, se dispone entre una valla o baranda y el poste, cuya función es Ia de:

(I) unir a cierta altura Ia valla o baranda a los postes de fijación,

(II) actuar de elemento distanciador entre dicha valla o baranda y el poste para evitar el enganchamiento en el poste de Ia rueda del . vehículo durante el impacto contra Ia barrera,

(III) mantener Ia altura de Ia valla en contacto con el vehículo durante el impacto, compensando el efecto de abatimiento de Ia valla producido por el poste al deformarse, doblándose hacia atrás y hacia abajo, y [IV) ' atenuar o absorber de parte de Ia energía del impacto y contribuir al redireccionamiénto del vehículo durante el impacto. En este último caso, el separador recibe el nombre de absorbedor de energía. La función absorbedora del separador es característica de las barreras de alta contención puesto que

dichas barreras presentan una estructura básica muy robusta o rígida, compuesta por Ia o las vallas y unos postes robustos dispuestos a corta distancia capaz de contener vehículos pesados y, por ello, dicha estructura resulta demasiado rígida para el impacto de vehículos ligeros. El separador-absorbedor está diseñado específicamente para reducir Ia severidad del impacto de los vehículos ligeros contra estas estructuras básicas rígidas, suavizando en contacto con el poste y favoreciendo el redireccionamiento del vehículo. En unas ocasiones, este . elemento consiste en un componente único o bien un conjunto ensamblado a partir de pletinas y/o perfiles metálicos conformados de forma más o menos compleja, o en perfiles tubulares de sección cuadrada o rectangular, abiertos o cerrados. En otras ocasiones, podemos encontrar barreras en las que no existe separador o absorbedor, estando Ia valla sujeta directamente al poste. En otras situaciones, sobre todo en carreteras pertenecientes q circuitos de carreras deportivas, es posible encontrar otras disposiciones en las que el elemento absorbedor o separador está constituido por cilindros de material '. elástico, resistente rellenos de espuma o material similar colocados entre las vallas y el poste o muro externo; o incluso por una estructura metálica de tipo semi-cercha triangular que actúa al mismo tiempo de absorbedor y de poste, permitiendo el desplazamiento de Ia barrera en caso de impacto. A veces, Ia • capacidad de absorción de energía de una barrera de seguridad se consigue por medio de adaptadores elásticos a modo de funda situados sobre las vallas o barandas.

4°.- Un tirante posterior continuo horizontal que conecta longitudinalmente los postes de Ia barrera por Ia parte posterior de Ia misma, uniendo bien los

. postes consecutivos por su cabeza superior o bien los separadores consecutivos por su parte posterior. El tirante tiene como función Ia de:

(I) distribuir entre varios postes los esfuerzos originados en el impacto, con el objeto de reducir Ia deformación transversal de Ia barrera y

(II) compensar y limitar los esfuerzos de torsión en Ia cabeza de los postes.

Los distintos componentes que constituyen una barrera de seguridad metálica están ensamblados entre sí, normalmente, mediante uniones de tipo atornillado, es decir, de las formadas por un tornillo o bulón con rosca, una tuerca de cierre roscada internamente y una o varias arandelas.

Las barreras de seguridad metálicas diseñadas para distintos niveles de contención y, fundamentalmente, para Ia contención de turismos de distintos pesos a distintas velocidades, frecuentemente, incorporan un elemento distanciador rígido o separador, con el objeto de conseguir unos niveles de deformación de Ia barrera aceptables, así como para mantener Ia estabilidad del vehículo durante y después del impacto, los niveles de severidad dentro de Ia clase más baja (mejor) y dotarla con ^: una adecuada capacidad de redireccionamiento del vehículo a Ia salida. '

La secuencia típica del impacto de un turismo contra una barrera de seguridad metálica, de las constituidas por una valla horizontal continua sustentada en soportes verticales, instalada en el margen o mediana de una carreteras, es Ia siguiente: .

El impacto inicial entre el turismo y Ia barrera se produce entre Ia parte frontal lateral (izquierda o derecha según Ia colisión sea a izquierdas o derechas) del turismo y Ia valla metálica. Como consecuencia de este contacto Ia valla transmite los esfuerzos al poste más cercano qué comienza a deformarse, torciéndose y doblándose hacia atrás. Puesto que el impacto se produce por delante del centro de gravedad del vehículo, éste Ie imprime al vehículo una rotación en sentido redireccionante. Durante este contacto inicial y, en menor grado sucesivamente, el separador

[caso de existir) mantiene las ruedas del vehículo distanciadas de Ia base del poste, para evitar ensanchamientos. Cuando el poste agota su capacidad de deformación, a partir de un determinado ángulo de flexión hacia atrás, es preciso liberar Ia unión entre este poste y Ia valla, para impedir que esta última descienda verticalmente arrastrada por el poste y, al aparecer entonces un cierto desnivel en altura entre Ia valla de contacto y el centro - de gravedad del vehículo, éste se desestabilice, tienda a volcar o a superar transversalmente Ia barrera, con Ia valla casi abatida. Una vez liberada esta unión entre poste y valla, Ia valla se comporta como un elemento sometido a tracción o "cable" transmitiendo esfuerzos longitudinales y transversales de deformación a los postes adyacentes al poste "desacoplado" y propagando, de esta manera, el impacto en Ia dirección de marcha del vehículo. Este mecanismo por el cual Ia unión entre Ia valla o Ia valla-separador y el poste se libera, se conoce con el nombre de "fusibilidad". Una vez desacoplado por fusibilidad el primer poste, el impacto se propaga a medida que el vehículo va redireccionándose en el sentido de Ia marcha, siempre en contacto con Ia valla, y va desacoplando, sucesivamente, los postes consecutivos de Ia valla, que sigue trabajando como un elemento sometido a tracción, hasta que se produce el impacto secundario entre Ia parte trasera del vehículo y Ia valla, el cual al producirse por detrás del centro de gravedad del vehículo, Ie imprime a éste una rotación en sentido contrario a Ia de redirección frenando dicha redirección y produciendo Ia salida del vehículo que se separa del sistema. Durante dicha salida, debido a que el vehículo ha penetrado transversalmente una cierta distancia con respecto a Ia ^' alineación longitudinal ^' de Ia barrera, se puede producir todavía el desacople del último poste de Ia barrera en contacto con el vehículo. Durante el impacto secundario, si Ia altura de Ia valla "suelta" en relación con el vehículo es suficientemente baja,

entonces también se puede producir Ia desestabilización del vehículo y el franqueamiento del sistema.

El mecanismo de fusibilidad de Ia barrera se localiza, normalmente, en Ia unión entre el separador y el poste y consiste, bien en un fenómeno de "rasgado" de Ia cabeza de uno o varios tornillos pasando a través de sendos agujeros del poste o del separador, bien en un "corte" progresivo de membranas de chapa que separan entre sí una serie de agujeros alineados formando parte de las uniones atornilladas, del separador con el poste o del poste con piezas auxiliares de conexión, bien en el desprendimiento de alguna pieza intermedia de conexión, etc.

En caso de que Ia barrera metálica no disponga de separador, el único mecanismo fusible que, hasta Ia presente invención, se ha venido empleando es el del atravesamiento de Ia cabeza del tornillo de unión de Ia valla con el poste, "rasgando" dicha cabeza el agujero alargado de Ia valla correspondiente a esta unión. No obstante, este mecanismo es muy poco controlable y las cargas que producen Ia fusibilidad varían y resultan poco repetibles.

Durante el impacto de un vehículo tipo turismo, el separador cumple su función distanciadora y de mantenimiento de Ia altura de Ia valla en contacto con el vehículo, así como contribuir a conseguir una deformación de Ia barrera (anchura transversal de trabajo) Io más reducida posible. No obstante, el empleo del separador presenta tres inconvenientes:

(i). La disposición de un separador entre Ia valla y el poste introduce un aumento del ancho de Ia barrerá que, cuando el ancho de berma disponible para Ia barrera fuera de Ia calzada es reducido, crea un serio problema de espacio y, en consecuencia, de seguridad para el tráfico.

(¡i). La posición del separador dispuesto horizontalmente entre Ia valla y el poste produce un efecto dinámico de "palanca" sobre Ia cabeza del poste, que distorsiona Ia transmisión de esfuerzos de Ia valla ^' al poste, por las cargas aplicadas

α lα barrera como consecuencia del impacto contra ella de un turismo a cierta velocidad. .

(iii). La disposición del separador supone un coste económico sobre el valor total por ejecución y material de Ia barrera metálica de seguridad.

El empleo en márgenes y medianas de carreteras de una barrera metálica sin separador, más estrecha, robusta y económica, diseñada específicamente para el impacto de turismos, exige Ia incorporación de un tipo especial de unión entre Ia valla y el poste, capaz de proveer al sistema del mecanismo de fusibilidad muy bien controlado (liberación de Ia unión al alcanzar un valor de carga bien determinado y hacerlo en el instante de Ia secuencia de impacto oportuno) Io que, a su vez, debe permitir obtener una respuesta adecuada de Ia barrera ante impacto de un turismo, que garantice los siguientes beneficios:

a) Que evite los enganchamientos del turismo en los postes desacoplados a medida que el vehículo deforma transversalmente Ia barrera y se desplaza longitudinalmente, pasando por encima de ellos. Para ello, es preciso que Ia deformación a torso-flexión del poste antes de su desacople de ^<

Ia valla sea tal que, una vez el vehículo impacta contra dicho poste, éste se haya deformado suficientemente de Ia forma adecuada, quedando Ia sección del poste orientada hacia el turismo en su posición de menor inercia y, en su conjunto, el poste < esté ya notablemente doblado por el empotramiento en el terreno. b) Que evite el arrastre vertical descendente de Ia valla hacia el terreno por el poste al deformarse éste hacia atrás y hacia abajo y mantenga así Ia altura de Ia misma en contacto con el ' vehículo, Io cual permita garantizar Ia estabilidad del turismo durante y después del impacto. c) Que Ia liberación de Ia unión entre poste y valla se produzca en el instante oportuno, ni antes ni después, para que las cargas y deformación consecuencia del impacto se distribuyan en el

mayor número de postes consecutivos posible, limitando así Ia deformación transversal máxima de Ia barrera. Si Ia fusibilidad es prematura, aumenta Ia deformación transversal y puede producirse el embolsamiento del vehículo al predominar el . desplazamiento transversal del mismo sobre su rotación redireccionante. Si Ia fusibilidad es tardía, Ia valla desciende excesivamente, arrastrada por el poste, el vehículo se desestabiliza, puede llegar a atravesar Ia barrera y también aumenta Ia deformación transversal máxima. • ^{• •}

DESCRIPCIóN DE LA INVENCIóN.-

La presente invención proporciona un mecanismo fusible para Ia unión atornillada entre las vallas, vigas o barandas horizontales y el poste de soporte vertical de una barrera metálica de seguridad, que Ie confiere a dicha unión Ia capacidad de ser liberada o desacoplada de una manera controlada cuando Ia fuerza transmitida a ella, como consecuencia de las acciones producidas en Ia barrera por el impacto lateral de un vehículo contra Ia misma, supera un cierto valor umbral predeterminado, consiguiendo respecto al Estado de Ia Técnica las mismas ventajas técnicas que el elemento separador aporta al funcionamiento de Ia barrera de seguridad pero evitando sus inconvenientes y, a Ia vez, mejorando su comportamiento configurando, además, una barrera metálica más estrecha, más robusta y más económica.

Para ello y con el objeto de conseguir las anteriores ventajas respecto al

Estado de Ia Técnica, ha sido necesario conformar un nuevo sistema de unión atornillada directo entre Ia valla y el poste de Ia barrera metálica de seguridad, cuya propiedad principal es su carácter fusible controlado, tanto en magnitud de fuerza como en el tiempo, que proporciona las ventajas técnicas siguientes: '

1 ). Evita los enganchamientos del turismo en los postes desacoplados a medida que el vehículo deforma transversalmente Ia barrera y se desplaza longitudinalmente, pasando por encima de ellos. Para ello, es preciso que Ia deformación a torso-flexión del poste antes de su desacople de Ia valla sea tal

que, una vez el vehículo ¡mpacta contra dicho poste, éste se haya deformado suficientemente de Ia forma adecuada, quedando Ia sección del poste orientada hacia el turismo en su posición de menor inercia y, en su conjunto, el poste esté ya notablemente doblado por Ia zona del empotramiento en el terreno. 5

2). Evita el arrastre vertical descendente de Ia valla hacia el terreno por el poste al deformarse éste hacia atrás y hacia abajo manteniendo así Ia altura de Ia misma en contacto con el vehículo, Io cual permita garantizar Ia estabilidad del turismo durante y después del impacto.

10 ^• . • - •

3). La liberación de la unión entre poste y valla o "fusibilidad" se produce en el instante oportuno, ni antes ni después, para que las cargas y Ia deformación consecuencia del impacto se distribuyan en el mayor número de postes consecutivos posible, limitando así Ia deformación transversal máxima de Ia

15 barrera. Si Ia fusibilidad es prematura, aumenta Ia deformación transversal y puede producirse el embplsamiento del vehículo al predominar el desplazamiento transversal del mismo sobre su rotación redireccionante. Si Ia fusibilidad es tardía, Ia valla desciende excesivamente, arrastrada por el poste, el vehículo se ¹ desestabiliza, puede llegar a atravesar Ia barrera y también aumenta Ia

20 deformación transversal máxima.

La unión atornillada fusible (3) de Ia invención descrita a continuación se integra en una barrera de seguridad metálica compuesta por un elemento horizontal continuo de impacto formado por una o varias vallas o barandas 25. continuas horizontales (1), soportadas a través de dicha unión fusible (3) por elementos verticales de sujeción o postes verticales (2) insertados en el terreno (4) a intervalos regulares, tal como se muestra en Ia Fig. 1 y en Ia Fig..3.

La unión atornillada fusible (3) está configurada (ver Fig. 4) a partir de un 30 tornillo metálico (5) que presenta, a Io largo del vastago roscado (10) y a ^' una cierta distancia de Ia cabeza (9) del tornillo, una sección recta (11) o una zona determinada, preferentemente cilindrica, que ha sido sometida a un tratamiento mecánico, térmico o químico específico, de tal manera que dicha sección (11) o zona del tornillo presenta una resistencia mecánica a Ia rotura sensiblemente

inferior α Ia de todas las demás secciones del resto del vastago (10) del tornillo (5). Esta sección (1 1 ) o zona de menor resistencia mecánica del vastago (10) situada por debajo de Ia cabeza (9) del tornillo metálico (5) de unión (3) entre Ia valla (1 ) y el poste (2) de una barrera de seguridad metálica, recibe el nombre de "sección fusible" y caracteriza al tornillo (5) como un "tornillo fusible" y a Ia unión (3) entre valla (1 ) y poste (2) como una "unión atornillada fusible".

Esta propiedad del tomillo fusible (5) presentando una sección "fusible" (1 1 ) de menor resistencia mecánica, Ia cual se dispone a . Io largo del vastago (10) del tornillo (5) de manera que, una vez ensamblada Ia unión (3) entre valla (1 ) y poste (2), tal como se indica en Ia Fig. 9, Ia sección fusible (1 1 ) queda situada, aproximadamente, en medio de Ia zona de unión entre ambos, de tal forma que cuando un turismo impacta lateralmente contra Ia barrera (ver Rg. 5) los esfuerzos cortantes que, como consecuencia de Ia colisión, se originan sobre el vastago (10) del tornillo (5) de Ia unión (3) entre valla (1 ) y poste (2) se concentran, casi completamente, en Ia sección o zona fusible (1 1 ).

En efecto, cuando un turismo impacta lateralmente contra Ia barrera ejerciendo sobre ésta una cierta fuerza, lateral F (ver Fig.5) ello da lugar a Ia aparición de un par de fuerzas opuestas (T) en Ia barrera debidas a que, por un lado, el poste (2) comienza a deformarse hacia atrás y hacia abajo enclavado y fijo en su empotramiento en el terreno (4) y, por otro lado, Ia valla (1 ) es empujada hacia arriba por el turismo. De esta manera, aparece una fuerza hacia arriba (T) actuando sobre Ia valla (1 ) y otra fuerza hacia abajo (T) actuando sobre el poste (2) y/ el conjunto de ambas fuerzas (T), somete al vastago (10) del tomillo (5) de unión (3) de Ia valla (1 ) con el poste (2) a un esfuerzo de tipo cortante.

La concentración de los esfuerzos cortantes originados por el impacto del turismo contra Ia barrera en una sección (1 1 ) determinada del vastago (10) del tornillo (5) de unión (3) entre Ia valla (1 ) y el poste (2), al presentar dicha sección

(1 1 ) una resistencia mecánica menor, provoca y produce Ia rotura del tornillo (5) justo en dicha sección (1 1 ).

De esta forma, el comportamiento de Ia barrera metálica ante el impacto de un turismo, presenta un mecanismo fusible que permite liberar o desacoplar Ia unión (3) entre Ia valla (1 ) y el poste (2), tal como muestra Ia Figura 2. El turismo penetra lateralmente una cierta distancia en Ia barrera, a Ia vez que es reconducido. y sale del sistema. El. instante preciso dentro de Ia secuencia temporal del impacto y Ia magnitud de Ia fuerza a Ia que se produce el desacople o fusibilidad, serán fundamentales en Ia respuesta de Ia barrera ante el impacto y, consiguientemente, en las consecuencias de éste. Para conseguir una respuesta adecuada es, por tanto, preciso que Ia fusibilidad sea muy controlada, previsible y repetible. -

Una de las ventajas técnicas del mecanismo de fusibilidad objeto de Ia presente invención es que Ia intensidad del tratamiento mecánico o del tratamiento químico que se aplica sobre Ia sección fusible (1 1 ) o zona fusible del tornillo, determina el valor final de Ia resistencia mecánica a rotura que presenta esta sección o zona (1 1 ) y, por tanto, el valor de su diferencia con Ia resistencia mecánica nominal del tornillo (5). De este modo, variando Ia intensidad de dicho tratamiento sobre una sección o zona, se consigue modular el instante y Ia magnitud de Ia fuerza de fusibilidad o desacople de Ia unión (3), que se ha descrito anteriormente.

El tratamiento a que se somete Ia sección o zona (1 1) del vastago (10) del tornillo (5) de unión (3) de Ia valla (1 ) con el poste (2) de Ia barrera de seguridad metálica, para disminuir su resistencia mecánica y convertirla en fusible es, preferentemente, un tratamiento de tipo mecánico o mecanización consistente en Ia ejecución de una garganta cilindrica (12) de menor diámetro que el vastago (10) del tornillo (5), situada a una cierta distancia de Ia cabeza (9), tal como muestra Ia Figura 6. En este caso, Ia relación entre el diámetro de Ia garganta (12) y el diámetro del resto del vastago (10) del tornillo, para un determinado material constituyente, determina el valor de Ia fuerza de fusibilidad y Ia diferencia de resistencia mecánica entre Ia sección o zona fusible y Ia nominal del tornillo.

Una variante constructiva del tratamiento mecánico de fusibilidad (ver Figura 7) es Ia ejecución de una, dos o más ranuras (12') en el vastago (10) del

tornillo (5), α una cierta distancia de Ia cabeza (9), perpendiculares al eje del vastago (10) o ligeramente inclinadas respecto a dicha perpendicular. Dichas ranuras (12') pueden estar situadas todas en una misma sección recta del tornillo, tal como muestra Ia sub-figura 7a o bien pueden estar situadas en secciones rectas distintas y próximas entre sí, tal como muestra Ia sub-figura 7c. En este caso, Ia relación entre el número y profundidad de las ranuras (12') y el diámetro del resto del vastago (10) del tornillo, para un determinado material constituyente, determina el valor de Ia fuerza de fusibilidad y Ia diferencia de resistencia mecánica entre Ia sección o zona fusible y Ia nominal del tornillo. - . . . .

Otra variante constructiva del tratamiento mecánico de fusibilidad (ver Figura 8) es Ia ejecución de una, dos o más entallas (12") en el vastago (10) del tornillo (5), a una cierta distancia de Ia cabeza (9), con los ejes de entalla perpendiculares al eje del vastago (10) o ligeramente inclinados respecto de dicha perpendicular. Dichas entallas (12") pueden estar situadas todas en una misma sección recta del tornillo, tal como muestra Ia sub-figura 8a o bien pueden estar situadas en secciones rectas distintas y próximas entre sí, tal como muestra Ia sub-figura 8c. En este caso, Ia relación entre el número y profundidad de las entallas (12") y el diámetro del resto del yástago (10) del tornillo, para un determinado material constituyente, determina el valor de Ia fuerza de fusibilidad y Ia diferencia de resistencia mecánica entre Ia sección o zona fusible y Ia nominal del tornillo.

La unión fusible (3) entre valla (1 ) y poste (2) conseguida mediante un tornillo fusible (5) con una sección o zona fusible (1 1 ) situada en el vastago (10) a una cierta distancia de Ia cabeza (9), de manera que el vastago (10) atraviesa, sucesivamente, Ia valla (1 ) a través del agujero (13) practicado en ésta al efecto y el poste (2) a través del agujero (14) practicado en éste al efecto, queda situada entre Ia valla (1 ) y el poste (2) una vez ejecutada Ia unión (3) entre valla y poste, tal como se indica en Ia Figura 9, puede incorporar una arandela plana (6), preferentemente rectangular, tal como se muestra en Ia Figura 13, situada en Ia unión atornillada (3) por debajo de Ia cabeza (9) del tornillo (5) y por encima de Ia valla (1 ), estando dicha arandela plaña atravesada por el vastago (10) del tornillo (5) que pasa a través del agujero central (16) practicado en Ia arandela plana (6)

αl efecto. También puede incorporar esta unión fusible atornillada (3) una segunda arandela plana (7) con un agujero central (17), preferentemente

• redondo, tal como muestra Ia Figura 14, situada entre el poste (2) y Ia tuerca de cierre (8).

La ventaja técnica del empleo de estas arandelas planas (6) y (7) en combinación con un tornillo fusible (5) consiste en su contribución a reforzar localmente Ia valla (1 ) y el poste (2) en el entorno de Ia unión fusible (3) para evitar que, como, consecuencia de un impacto de vehículo, se deformen localmente estos elementos, valla y poste, en las proximidades de los agujeros (13) y (14), respectivamente, que forman parte de Ia unión (3) con tornillo fusible (5). La deformación local de Ia valla (1 ) o del poste (2) en el entorno de los agujeros (13) y (14), consumiría una parte poco controlable de los esfuerzos transmitidos a Ia unión fusible (3) y esto perjudicaría el fenómeno de concentración de los esfuerzos deformadores en Ia sección o zona fusible (1 1 ) del tornillo, así como el carácter eminentemente cortante de dichos esfuerzos. Toda esta interferencia (dispersión

^• de esfuerzos transmitidos y pérdida de carácter cortante) provocaría, en definitiva, una perturbación en el control del nivel de fuerza e instante de fusibilidad de Ia

. unión atornillada (3).

La unión atornillada fusible (3) entre valla (1 ) y poste (2), objeto de Ia presente invención, tal como ha sido descrita anteriormente, presenta importantes ventajas técnicas cuando se emplea sobre una barrera de seguridad metálica configurada únicamente por una valla (1 ) horizontal continua y postes (2) verticales de soporte dispuestos a intervalos regulares, tal como Ia que se muestra en Ia Figura 3. Sin perjuicio de Io anterior, el tipo de unión fusible (3) también ofrece las mismas ventajas técnicas cuando Ia barrera de seguridad metálica constituida por Ia valla (1 ) y postes (2) incorpora un tirante posterior (25) unido al poste (2) mediante una unión atornillada (26), preferentemente no fusible, tal como muestra Ia Figura 1 1. ^'

Las mismas ventajas técnicas se pueden conseguir cuando se aplica el tipo de unión atornillada fusible (3) objeto de Ia presente invención, a una barrera de

seguridad metálica con dos vallas (1 ) dispuestas simétricamente, una a cada lado del poste (2), como muestra la Figura 12.

Finalmente, cuando se desee diseñar una barrera de seguridad metálica con un nivel de contención ligeramente superior al de vehículos tipo turismo, tal como el que correspondería a camiones ligeros o autocares ligeros cuyo centro de gravedad está situado a una altura superior a Ia del de un turismo, puede ser necesaria Ia incorporación de una pieza intermedia (15) entre Ia valla (1 ) y el poste (2), tal como muestra Id Figura 10, de manera que Ia envergadura de dicha pieza sea insuficiente para considerarla un auténtico separador, con el único objeto de permitir un pequeño desplazamiento vertical ascendente de Ia valla (1 ) en relación al poste (2), que sea capaz de compensar el desequilibrio entre alturas de centro de gravedad del vehículo y de Ia barrera, necesario para mantener Ia estabilidad del primero y evitar el franqueamiento de Ia segunda. En este caso, pueden ser fusibles tanto Ia unión atornillada (3') entre Ia valla (1 ) y Ia pieza intermedia (15), como Ia unión atornillada (3") entre Ia pieza (15) y el poste, alternativamente, o bien ambas uniones (3') y (3") a Ia vez. Así se permite que haya un cierto desplazamiento ascendente de Ia valla, antes de que se produzca el desacople de Ia unión fusible (3') ó (3").

Otra alternativa constructiva para conseguir Ia fusibilidad controlada de Ia unión (3) entre valla (1 ) y poste (2), consiste en el empleo de una arandela fusible (18) en lugar de un tornillo (5) cuyo vastago (10) presenta una sección o zona fusible (1 1 ), tal como muestra Ia Figura 15. La arandela fusible (18) se dispone por debajo de Ia cabeza del tornillo (5) y por encima de Ia valla (1 ) y es capaz de permitir el paso de Ia cabeza del tornillo (5) a través de su agujero central (19), a partir de un determinado- nivel de fuerza aplicada sobre Ia unión, como consecuencia del impacto de un vehículo contra Ia barrera.

En Ia Figura 15 se muestra cómo el ^' vastago (20) "no fusible" de dicho tornillo

(5) atraviesa, sucesivamente, Ia arandela fusible (18) por su agujero central (19), Ia valla (1 ) por su agujero central (13), el poste (2) por su agujero (14), Ia arandela plana (7) por su agujero central (17) y Ia tuerca de cierre (8).

DESCRIPCIóN DE LOS DIBUJOS

Pαrα complementar Ia descripción que se esta realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte. integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado Io siguiente:

Figura 1 ,- Muestra Ia sección recta de una barrera de seguridad metálica, compuesta por una valla horizontal continua (1 ) sustentada, mediante Ia unión atornillada fusible (3) en un poste vertical (2) insertado en el terreno (4) .

Figura 2.- Muestra, mediante las sub-figuras 2a, 2b y 2c, Ia secuencia típica ' de impacto lateral de un turismo contra una barrera de seguridad metálica, con comportamiento fusible de Ia unión (3) entre Ia valla (1 ) y el poste (2).

. Figura 3.- Corresponde a una vista lateral en perspectiva de un tramo de

^' barrera de seguridad metálica compuesta por una valla (1 ) horizontal continua sustentada, mediante las uniones atornilladas fusibles (3) en sendos postes verticales (2) insertados en el terreno (4), estando esta uniones constituidas por un tornillo fusible (5), una arandela plana rectangular (6) situada por debajo de Ia cabeza del tornillo, una arandela plana cuadrada (7) situada por debajo de Ia tuerca (8) de cierre y apriete.

Figura 4.- Corresponde a una. vista en sección longitudinal meridiana de un tornillo metálico fusible (5), donde se representa Ia cabeza (9), el vastago (10) y Ia sección fusible (1 1 ).

Figura 5.- Corresponde a una representación gráfica mediante dos imágenes, 5a y 5b ^' , de Ia fuerza (F) transmitida al tornillo (5) de Ia unión fusible (3) desde el turismo que impacta lateralmente contra Ia barrera y las tensiones (T) que se producen sobre ésta, en Ia valla (1 ) hacia arriba y en el. poste (2) hacia abajo, sometiendo a esfuerzos cortantes a Ia sección fusible (1 1 ) del vastago (10) del tornillo (5) fusible de Ia unión (3) entre valla (1 ) y poste (2).

Figura 6.- Muestra dos imágenes, sub-figura óa y sub-figura 6b, de un tornillo metálico fusible (5) con una sección fusible materializada por una garganta cilindrica (12) a cierta altura del vastago (10) por debajo de Ia cabeza (9). La sub- figura 6a corresponde a Ia sección meridiana del tornillo fusible (5) y Ia sub-figura 6b a una vista tridimensional del mismo.

Figura 7.- Muestra tres imágenes, sub-figura 7a, sub-figura 7b y sub-figura 7c, de un tornillo metálico fusible (5) con una sección fusible materializada por un par de ranuras (12') ejecutadas a cierta altura, del vastago (10) perpendiculares a él, ^• por debajo de Ia cabeza (9). La sub-figura 7a corresponde a Ia sección meridiana del tornillo fusible (5) con las dos ranuras (12') ejecutadas en Ia misma sección, Ia sub-figura 7b es una vista tridimensional del mismo y Ia sub-figura 7c corresponde a Ia sección meridiana del tornillo fusible (5) con las dos ranuras (12') situadas en dos secciones distintas y próximas entre sí, del vastago (10).

Figura 8.- Muestra tres imágenes, sub-figura 8a, sub-figura 8b y sub-figura 8c,

¹ de un tornillo metálico' fusible (5) con una sección fusible materializada por un par de entallas (12") ejecutadas a cierta altura del vastago (10) perpendiculares a él, por debajo de Ia cabeza (9). La sub-figura 8a corresponde a Ia sección meridiana del tornillo fusible (5) con las dos entallas (12") ejecutadas en Ia misma sección, Ia sub-figura 8b es una vista tridimensional del mismo y la sub-figura 8c corresponde a

Ia sección meridiana del tornillo fusible (5) con las dos entallas (12") situadas en dos secciones distintas y próximas entre sí, del vastago (10).

Figura.9.- Muestra dos imágenes, Ia sub-figura 9a en explosión y Ia sub-figura

9b ensamblada, de Ia unión atornillada fusible entre una valla (1 ) y un poste (2) de una barrera de seguridad metálica, compuesta por un tornillo fusible (5), caracterizado por su sección fusible (1 1 ), atravesando sucesivamente el agujero central (16) de una arandela plana (6) dispuesta por debajo de Ia cabeza del tornillo, el agujero central (13) de Ia valla (1 ), el agujero (14) del poste (2) y el agujero central (17) de una arandela plana (7) dispuesta por debajo de Ia tuerca (8) de cierre y apriete de Ia unión.

Figura 10.- Muestra la sección recta de una barrera de seguridad metálica, compuesta por una valla horizontal continua (1 ) sustentada, mediante una pieza intermedia (15), en un poste vertical (2) insertado en el terreno (4), siendo Ia unión

(3') entre valla y pieza intermedia y/o Ia unión (3") entre pieza intermedia y poste de tipo fusible.

Figura 11.- Muestra Ia sección recta de una barrera de seguridad metálica, compuesta por una valla horizontal continua (1 ) sustentada, mediante Ia unión atornillada fusible (3) en un poste vertical (2) insertado en el terreno (4) y un tirante posterior continuo (25) unido al poste mediante Ia unión (26).

Figura 12.- Muestra Ia sección recta de una barrera de seguridad metálica doble, compuesta por dos vallas horizontales continuas (1 ) y un poste vertical (2), dispuestas simétricamente una a cada lado del poste, y sustentadas, ambas vallas, en éste mediante las uniones atornilladas fusibles (3), estando el poste vertical (2) insertado en el terreno (4).

Figura 13,- Muestra Ia imagen tridimensional de una arandela plana rectangular (6), de las dispuestas debajo de Ia cabeza del tornillo fusible, con su. agujeró central alargado (16). ^'

Figura 14.- Muestra Ia imagen tridimensional deuna arandela plana cuadrada (7), de las dispuestas debajo de Ia cabeza del tornillo fusible, con su agujero central redondo (17). . .

Figura 15.- Muestra dos imágenes, Ia sub-figura 15a en explosión y Ia sub- figura 15b ensamblada, de Ia unión atornillada fusible entre una valla (1 ) y un poste (2) de una barrera de seguridad metálica, compuesta por Ia combinación de un tornillo no fusible (5) y una arandela fusible (18), atravesando el vastago (20) ^' del tornillo, sucesivamente, el agujero central (19) de Ia arandela fusible (18) dispuesta por debajo de Ia cabeza del tornillo, el agujero central (13) de Ia valla (1 ), el agujero (14) del poste (2) y el agujero central (17) de una arandela plana (7) dispuesta por debajo de Ia tuerca (8) de cierre y apriete de Ia unión.

EJEMPLO DE REALIZACIóN DE LA INVENCIóN

Las figuras 1, 3, 6, 9, 1 1 , 12, 13 y 14 muestran una realización particular de Ia , presente invención consistente en una unión atornillada (3) metálica entre Ia valla (1 ) y el poste (2) de una barrera de seguridad metálica, formada por un tornillo (5) metálico de cabeza preferentemente redonda, una arandela plana (6) metálica preferentemente rectangular situada por debajo de Ia cabeza (9) del tornillo, otra

^• arandela plana (7) metálica preferentemente cuadrada situada debajo de Ia

. tuerca, y una tuerca metálica de cierre (8), cuyo tornillo (5) presenta en su vastago (10), a una cierta distancia de Ia cabeza (9), una sección o zona (12) de diámetro menor que el diámetro del vastago (10), preferentemente cilindrica, a modo de garganta que recibe el nombre de sección o zona fusible, al constituir ésta una zona de menor resistencia mecánica que el resto del vastago (10) y el tornillo (5) que presenta en su vastago (10) esta zona a modo de garganta de menor resistencia mecánica, recibe el nombre de tornillo fusible .

. El vastago del tornillo fusible (5) atraviesa, sucesivamente, Ia arandela plana (6) situada debajo de Ia cabeza (9) del tornillo, Ia valla (1 ), el poste (2), Ia arandela plana (7) y. Ia tuerca (8) que es Ia. que cierra y aprieta Ia. unión atornillada (3), como se muestra en Ia Figura 3. Concretamente, dicho vastago (10) atraviesa, sucesivamente, el agujero central (16) de Ia arandela plana rectangular (6), el agujero central (13) de Ia valla (1 ), el agujero correspondiente (14) del poste (2), el agujero central (17) de Ia arandela plana cuadrada (7) y el agujero central de Ia tuerca de cierre (8) y apriete, como se muestra en las Figura 9. •

La posición de Ia sección o zona fusible (12) a Io largo del vastago (10) del tornillo fusible (5) es tal que, una vez ejecutada de manera definitiva Ia unión (3) entre Ia valla (1 ) y el poste (2), tal como se muestra en Ia Figura 9, Ia sección o zona fusible (12) mecanizada en el vastago (10) a modo de garganta, queda confinada aproximadamente en el interior de los agujeros (13) de Ia valla (1 ) y (14) del poste (2) y puede así considerarse que Ia superficie teórica que separa Ia valla ^' (1 ) y el poste (2) "cortaría" el vastago (10) del tornillo (5) de unión entre ambos, en Ia zona fusible (12).

La unión atornillada (3) de tipo fusible controlado, entre valla (1 ) y poste (2), se aplica tanto a una barrera metálica de seguridad configurada únicamente a partir de una valla (1 ) horizontal continua sustentada en postes verticales (2), dispuestos a intervalos regulares e insertados en el terreno (4), tal como se muestra en Ia Figura 1 , como a una barrera metálica que incorpore, además de los anteriores, uno o varios tirantes horizontales continuos posteriores (25), fijados en Ia parte posterior de los postes (2), como se muestra en Ia Figura 11 , o como a una barrera metálica doble, es decir, con dos vallas (1) dispuestas simétricamente a cada lado de los postes (2), como muestra Ia Figura 12.