Modelización de cunetas contra desprendimientos con CRSP-3D

Abstract

Los desprendimientos en las carreteras son un grave riesgo para los usuarios. Cada año se destinan ingentesrecursos en el mantenimiento de taludes ymedidas deestabilización y protección para mitigar el riesgo asociado a los desprendimientos. Las áreas de captación (cunetas)son una de las medidas deprotección más efectivas y económicas paracontener y restringir la caída de bloques en los viales. Su efectividad depende directamente del criterio de diseño. Los trabajos anteriores están basados en estudios empíricos. En1963 Ritchie definió los primeros gráficos y ábacos de diseño, estableciendo la distancia de impacto de los bloques en función de la altura e inclinación del talud. Aunque este trabajo todavía está vigente, tiene ciertas limitaciones. Su modelo se basa en geometrías de taludmuy restringidasyen una cuneta profunday muy inclinada,que reduce la seguridad de la carreteraycomplica las labores de mantenimiento.El equipo de Pierson creóuna nuevaserie de gráficos en 2001 basados en ensayos de campo sobre distintas configuraciones talud-cuneta.Sin embargo, su estudio presenta algunas deficiencias: las situaciones evaluadas se limitan a un tipo específico de material, tamaño y forma de roca y las dimensiones propuestas para obtener un determinado porcentaje de rocas retenidas son muy amplias. Por tanto, los costes asociados a este diseño resultan elevados. El presente trabajo aplica un modelo de simulación (CRSP-3D)aun amplio número de configuraciones talud-cunetayun mayor número de variablesque los estudios previos. En concreto:A)Se han considerado 5alturas de talud, 5pendientes de taludy 3 cunetas con diferente pendiente; además, los taludes altos (>18m) incorporan una berma intermedia de 1m de anchoa 12m de altura.B) Se han manejado 4materialesdistintos; roca dura y roca blandapar el talud,hormigón para la cuneta y asfalto para el pavimento; las propiedades de estos materiales (densidad, elasticidad y rugosidad) se establecieron de acuerdo a la metodología propuesta en CRSP-3D y adaptándola al conocimiento empírico de cada uno de los materiales estudiados. C)Seha considerado un amplio lote de bloques con varias combinaciones posibles de geometría 2(esfera, cubo, cilindro) y tamaño (0,31; 0,62 y 0,94m de diámetro); en total se han examinado 270 casos posibles en roca dura y 180 en roca blanda. D) Se han lanzado los bloques de manera aleatoria,a lo largo de todo el talud,con una velocidad inicial nula. Como resultado del análisis numérico se presentauna serie de ábacos de fácil manejo que pueden resultar útiles,tanto para el diseño de infraestructuras,como para evaluar la efectividad de las cunetas ya existentes. Los gráficos propuestos ofrecen una estimación de las dimensiones requeridas para la cuneta en función de la relación entre la distanciaóptima de parada y el porcentaje acumulado de bloques a lo largo de la trayectoria.Todos los diseños propuestos satisfacenun porcentaje de retención específico (95%).