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Integrantes:
Aravena, Ezequiel Israel 98.162
Bru, Matías Joaquín 92.101
Elijis, Sofía Einat 99.689
Peralta Serra, Facundo Mateo 403.958
Profesora:
Claudia Alejandra Davila
Curso: 2D2
Carrera: Industrial
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Contenido
Introducción .................................................................................................................. 3
Reseña histórica ........................................................................................................... 4
Diseño y materiales ...................................................................................................... 4
Tipos y distribución de cargas ................................................................................... 5
Temperatura de trabajo ............................................................................................. 6
Entorno de trabajo ..................................................................................................... 6
Proceso de fabricación .............................................................................................. 7
Seguridad de la pieza ................................................................................................ 9
Disponibilidad del material ......................................................................................... 9
Costos ..................................................................................................................... 11
Normas ....................................................................................................................... 12
Comparaciones con otros materiales .......................................................................... 13
Relación con temas vistos en clase ............................................................................ 13
Conclusión .................................................................................................................. 15
Bibliografía: ................................................................................................................. 16
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Introducción
En el presente trabajo, abordaremos el análisis de las barreras New
Jersey de hormigón armado, son componentes esenciales para la seguridad vial.
Explicaremos en detalle el material de fabricación de estas barreras,
considerando factores como la carga que soportan, la temperatura y entorno de
trabajo, el proceso de fabricación y las normativas aplicables a nivel nacional e
internacional. Para realizar el desarrollo del mismo quisimos hacerlo de la
manera más completa posible y es por eso que fuimos a la obra en donde tenían
una pequeña planta de producción para poder tener un contacto directo.
Esta investigación también relaciona los conocimientos adquiridos en
clase, respaldando con referencias relevantes. Además, compararemos el
hormigón armado con materiales alternativos y justificamos su elección.
Este estudio es fundamental para comprender cómo se selecciona y
fabrica un componente crítico de la infraestructura vial y su contribución a la
seguridad en las rutas de nuestro país.
Seleccionamos este elemento estructural por sobre otros en virtud que la
incorporación de estos elementos en el diseño vial tiene muchas ventajas. Si
bien como describiremos en lo sucesivo, es un elemento principalmente que
atiende la Seguridad Vial, también es clave en el diseño de distintos proyectos,
ya que su incorporación, permite unir las calzadas de una autovía por ejemplo y
disminuir de esta manera los anchos de la zona de camino, esto es
sustancialmente importante en zonas de montaña donde la intervención
ambiental es muy alta, permitiendo de esta manera disminuir el impacto en las
sierras, en nuestro bosque nativo y preservando la áreas protegidas.
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Reseña histórica
El uso de las barreras de hormigón, como las conocidas barreras New Jersey,
ha aumentado significativamente desde su aparición. Aunque no se sabe con
certeza dónde se usaron por primera vez, se cree que se implementaron en
California en la década de 1940 para reducir accidentes de camiones fuera de
control.
Las barreras de hormigón se utilizan en todo Estados Unidos, Canadá y muchos
otros países, principalmente en medianas angostas y lugares con alto tráfico.
Tienen diversas aplicaciones, soporte de postes de iluminación y señales, y
contención de cables de servicios públicos, y en el ámbito del transporte
ferroviario para separar la zona de vías de los conglomerados urbanos.
En Argentina, se han utilizado en la red de accesos a Buenos Aires, como el
Acceso Norte y la Autopista Ricchieri, y actualmente se ven cada vez más en las
autopistas y rutas del país donde los espacios para ampliar carriles son cada vez
más acotados.
Diseño y materiales
En Argentina, las barreras New Jersey se fabrican predominantemente utilizando
dos tipos de hormigón: H-8 y H-21. El hormigón H8 como base para nivelar la
zona donde se construirán, el conocido hormigón de limpieza y H-21 se eligen
cuidadosamente según las exigencias de cada proyecto.
El hormigón H8 es una mezcla que presenta una resistencia a la compresión de
alrededor de 8 MPa (megapascales). Esta resistencia es adecuada para muchas
aplicaciones, en la participación de la construcción de estas barreras y como
enunciamos en el párrafo anterior, se coloca para generar una superficie
perfectamente nivelada, plana y limpia para poder instalar los elementos que
permitirán la construcción de la barrera propiamente dicha.
Por otro lado, el hormigón H21 es una mezcla con una resistencia a la
compresión de aproximadamente 21 MPa. Esta mayor resistencia se utiliza en
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casos donde se requiere una mayor capacidad de carga y resistencia a impactos
más severos.
La elección de utilizar hormigón H21 para las barreras New Jersey en Argentina
se basa en el análisis estructural y que debe garantizar que estas estructuras
cumplan con los estándares de seguridad vial establecidos en las normas
nacionales . Estos materiales proporcionan la resistencia necesaria para
contener vehículos, absorber impactos sin dañarse, cumpliendo de esta manera
con el objetivo de preservar la seguridad.
Tipos y distribución de cargas
Los tipos de cargas a los que están sometidos las barreras new Jersey de
hormigón armado son:
Carga estática: Las barreras New Jersey están diseñadas para soportar cargas
estáticas, como la carga de la propia barrera y cualquier carga lateral producida
por la inclinación de la calzada, ejemplo en una zona de curva.
Las barreras de hormigón NO
absorben la energía del impacto por
deformación, sino que por su
geometría canaliza la energía de
choque mediante el sistema de
suspensión del vehículo, y produce
que se levante moderadamente por
la cara expuesta de la barrera,
transformando parte de la energía
cinética del móvil en energía
potencial, devolviéndolo hacia la
calzada por la cual circula, evitando
así que atraviese al carril contrario.
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Carga dinámica: estas acciones aparecen en las zonas sísmicas, pero por la
naturaleza del elemento y que funciona como una gran viga, no son incluidas en
el análisis de las hipótesis de carga.
Carga de impacto: Las barreras New Jersey están diseñadas para absorber y
redirigir la energía de un impacto vehicular. La forma y la resistencia del
hormigón armado se utilizan para minimizar los daños al vehículo y a sus
ocupantes, al tiempo que evitan que el vehículo atraviese la barrera cruzándose
al carril contrario o ingrese a zonas peligrosas.
Carga deslizante: La carga deslizante se refiere a la fricción entre los neumáticos
de un vehículo y la superficie de la barrera durante un impacto. Es importante
que la barrera proporcione suficiente resistencia a la carga deslizante para evitar
que un vehículo se deslice por la barrera y cause daños adicionales.
Temperatura de trabajo
El reglamento que regula la calidad del hormigón, CIRSOC 201-05 (CENTRO
DE INVESTIGACIÓN DE LOS REGLAMENTOS NACIONALES DE
SEGURIDAD PARA LAS OBRAS CIVILES) limita la temperatura máxima de
colocación del hormigón a 30°C, para lo cual las prácticas más usuales y
recomendadas son el riego con agua de los acopios de los agregados gruesos,
que son los que mayor temperatura aportan al hormigón, y el uso de hielo en
reemplazo parcial del agua de mezclado. La temperatura mínima para la
elaboración y colocación son 5 °C en ascenso.
Entorno de trabajo
El entorno de trabajo generalmente involucra el contacto con el medio
ambiente, ya que estas barreras se utilizan principalmente en carreteras y
autopistas al aire libre. Algunas de las condiciones a las que están expuestas
son:
• Exposición al aire: Las barreras New Jersey están expuestas al aire
ambiente durante todo su ciclo de vida, desde la fabricación hasta su
instalación en la carretera. El hormigón utilizado en su fabricación debe
ser duradero y resistente a la intemperie para resistir la exposición
prolongada al aire y a las condiciones climáticas.
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• Atmósfera corrosiva: En áreas costeras o industriales, donde el aire
puede contener salinidad o sustancias químicas corrosivas, es
importante utilizar materiales resistentes a la corrosión en la fabricación
de las barreras de hormigón o aplicar recubrimientos protectores para
prolongar su vida útil.
• Exposición al agua: Las barreras New Jersey también pueden estar
expuestas a la lluvia, la humedad y el agua de la carretera.
• Clima extremo: En áreas con climas extremadamente fríos o cálidos, el
hormigón utilizado debe tener características de resistencia y expansión
térmica adecuadas para evitar agrietamientos y daños debidos a cambios
bruscos de temperatura.
• Exposición al tráfico y carga dinámica: Además de las condiciones
ambientales, las barreras New Jersey también están expuestas a cargas
dinámicas causadas por vehículos que pasan cerca de ellas. Deben
diseñarse y fabricarse para resistir estas cargas sin deteriorarse con el
tiempo.
Proceso de fabricación
El proceso de fabricación de las barreras New Jersey cuenta con los siguientes
pasos:
1) Preparación de Zona: El proceso comienza con la nivelación del terreno,
se colocan unas reglas para dar la altura y el ancho de la base. Se realiza
el mojado y luego se vierte hormigón H-8, se pasa una regla y se alisa la
superficie.
2) Preparación de la armadura: Una vez fraguado el hormigón de limpieza,
se montan las armaduras de hierro sobre separadores, previamente
armadas en los obradores y trasladados a la zona de obra.
3) Preparación de moldes: El proceso comienza con la preparación de
moldes que tienen la forma característica de las barreras New Jersey.
Estos moldes son generalmente de acero y están diseñados para crear
secciones de barrera de hormigón uniformes y duraderas. Se anclan al
piso y se sujetan de manera adecuada.
4) Mezcla de hormigón: Se prepara una mezcla de hormigón H-21 utilizando
cemento, agregados como arena y piedra, agua y en el caso de esta
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empresa le agregan Sikament - 90 E (aditivo). En plantas instaladas en
obradores. En algunos casos se compran directamente a proveedores
instalados en las cercanías a la obra.
El aditivo Sikament - 90 E es un producto que cuenta con las siguientes
características:
En el hormigón fresco:
● Mejora la trabajabilidad del hormigón facilitando así la colocación y
compactación de las mezclas.
● Disminuye la exudación del agua y evita la segregación de los
materiales con lo que se consigue una mejor terminación.
● Rango de asentamiento ideal entre 60 – 150 mm
● Trabajabilidad extendida durante 60 minutos.
● Permite una reducción considerable del contenido de agua del 6% al
18%.
● No provoca incorporación de aire.
En hormigón endurecido:
● Se obtiene un importante incremento de resistencias mecánicas a
compresión manteniendo constante la trabajabilidad y el contenido de
cemento.
● Mejora la compacidad y durabilidad del hormigón.
● Mayor módulo de elasticidad y menos retracción por secado
5) Vertido en moldes: La mezcla de hormigón se vierte en los moldes
preparados de manera uniforme, estos suelen ser de madera o acero,
donde esto permite que el hormigón tome la forma deseada y conserve
esa forma hasta que se endurezca lo suficiente para mantenerse por sí
solo.
6) Compactación: El hormigón se compacta dentro de los moldes para
eliminar las burbujas de aire y garantizar que la mezcla esté densa y libre
de huecos. Esto se hace típicamente mediante vibración con dispositivos
mecánicos. Para mejorar su terminación superficial, se dan pequeños
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golpes con mazas de caucho sobre la estructura de los moldes, esto
permite eliminar las burbujas atrapadas.
7) Desmoldado: Después de que el hormigón ha alcanzado la resistencia
requerida, las secciones de barrera se desmoldan con cuidado de los
moldes de acero o madera.
8) Curado: Una vez que las secciones de barrera se han vertido y
compactado en los moldes, se inicia el proceso de curado. El curado es
esencial para permitir que el hormigón adquiera su resistencia y
durabilidad. Las secciones de barrera, una vez desmoldadas, se
humedecen por un período de tiempo específico para permitir que el
hormigón se endurezca adecuadamente.
Seguridad de la pieza
La forma NJ de las barreras de carretera se elige para minimizar daños en
accidentes. En choques leves, permite que las ruedas trepen por la parte más
baja. En choques más fuertes, actúa como una barrera de múltiples etapas,
absorbiendo la energía del impacto y redirigiendo el vehículo para evitar daños
graves. La barrera debe estar cerca de la carretera para prevenir vuelcos. Se
solía redondear la barrera, pero esto ya no es necesario. El zócalo vertical y las
aberturas de drenaje deben ser considerados para evitar problemas.
Disponibilidad del material
Materia Prima Nacional para la Construcción en Argentina
En Argentina, la construcción vial y la infraestructura desempeñan un papel
central en el desarrollo del país. La producción de materiales de construcción es
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esencial para el crecimiento de la industria y, en consecuencia, para el progreso
de la nación. Algunos de los materiales más importantes para la construcción
provienen de diversas regiones de Argentina y son extraídos de fuentes
naturales en todo el país.
El Cemento CPC40 es un componente crucial en la producción de concreto y
mortero, y es extraído de la Cementera Avellaneda en la provincia de San Luis.
Este cemento se caracteriza por su alta resistencia y durabilidad, lo que lo
convierte en un material esencial para la construcción de estructuras sólidas en
todo el país. En la provincia de córdoba encontramos la cementera Holcim, que
compite en el mercado a su vez con la cementera Loma Negra ubicada en
Olavarría. Las 3 son las que abastecen de cemento a todo el país.
Las Arenas Gruesas y Arenas Finas utilizadas en una amplia variedad de
aplicaciones provienen de la Cementera San Nicolás en Anisacate, Córdoba. La
arena gruesa proporciona estabilidad y resistencia a las mezclas de concreto,
mientras que la arena fina es esencial en la producción de mortero y otros
compuestos de construcción.
El Triturado 6-12 (Granza), un agregado importante en la producción de
hormigón de alta calidad, se extrae de la Cantera El Diquesito en La Calera,
Córdoba. Este material proporciona la textura y resistencia necesaria para
proyectos de construcción exigentes.
Las Piedras 6-19 y 6-30 también se obtienen de la Cantera El Diquesito en La
Calera, Córdoba. Estos agregados pétreos son esenciales para la construcción
de carreteras, pavimentos y estructuras que requieren durabilidad y resistencia.
Para mejorar la manejabilidad del hormigón y facilitar su bombeo, se utilizan
Aditivos para Hormigones Bombeables, como el aditivo Sika E90. Este
componente contribuye a la eficiencia en el vertido y la trabajabilidad del mismo.
El hierro se provee directamente de la acería, en este tipo de proyecto donde los
consumos de estos elementos son tan altos, se realizan acuerdos comerciales
directamente con la fábrica, el cual consiste en un estricto programa de
abastecimiento y acuerdos financieros para el pago del mismo. En este caso de
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estudio la proveedora es ACERBRAG ubicada en la localidad de Bragado
provincia de bs as. Se utilizan barras de acero de dureza natural ADN-420-
Normal.
Finalmente, el agua utilizada en la producción, proviene de perforaciones
subterráneas realizadas por la empresa en el lugar de emplazamiento en
Córdoba. El acceso a agua de calidad es esencial en la mezcla de hormigón y a
la cual se le realizan análisis que están establecidos y fijados por los pliegos.
Costos
El proceso de fabricación de las barreras New Jersey de hormigón armado
involucra una serie de costos que desempeñan un papel fundamental en su
producción. Estos costos no solo determinan la rentabilidad del proyecto, sino
que también influyen en la competitividad de la empresa en el mercado y si es
conveniente usar este tipo de barreras o buscar otras alternativas. En esta
sección, examinaremos cómo los costos impactan a la empresa en la fabricación
de estas barreras, desde la inversión inicial hasta los gastos operativos.
Costos de fabricación de Barrera de Hormigón Armado New Jersey se tienen
que tener en cuenta los costos de los siguientes elementos:
● Cemento
● Piedra
● Arena
● Hierro
● Aditivos
● Agua
● Elaboración y Transporte
● Mano de obra
$/𝑚^3
Costos por 𝑚^3 en %
16000
46%
10000
29%
5000
14%
4000
11%
35000
100%
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Normas
IRAM
1541
Hormigón de cemento pórtland. Hormigón fresco. Muestreo
IRAM
1553
Hormigón de cemento pórtland. Preparación de las bases de probetas
cilíndricas y testigos cilíndricos, para ensayo de compresión.
IRAM
1612
Cemento pórtland. Determinación de la consistencia normal.
IRAM
1573
Hormigones y morteros Método de determinación de la calidad del
agregado fino.
IRAM
1622
Cemento pórtland. Métodos de determinación de las resistencias a la
compresión y a la flexión
IRAM
1627
Agregados. Granulometría de los agregados para hormigones.
IRAM
1713
Hormigón de cemento pórtland. Determinación del factor de
espaciamiento de poros. (En estudio)
IRAM
1694
Hormigón de cemento pórtland. Método de ensayo de la dureza
superficial del hormigón endurecido mediante la determinación del
número de rebote,empleando el esclerómetro de resorte.
IRAM-IAS
U 500-103
Acero. Método de ensayo de doblado.
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Comparaciones con otros materiales
Características
para analizar
Hormigón
Madera
Metal
Plástico
Dureza
Alta
Baja
Alta
Baja/media
Resistencia al
fuego
Alta
Baja
Muy alta
Baja
Resistencia a la
intemperie
Alta
Media/baja
Alta
Media
Resistencia a la
fatiga
Media
Baja
Alta
Media
Costos
Medios/altos
Bajos/medio
Medios/altos
Bajos
Deformidad
Baja
Media
Baja/media
Media/alta
Colocación
Necesidad de
maquinaria
pesada
Sencilla
Compleja
Sencilla
Producción
Proceso
complejo/
producción
insitu
Poco
compleja
Proceso
complejo/traslado
pesado
Traslado
ligero
Absorción al
impacto
Alta
Baja
Media/alta
Baja
Relación con temas vistos en clase
• Al trabajar con hormigón podemos asegurar que es un material adecuado para
su actividad por contar propiedades ventajosas como la durabilidad, capacidad
de ser fabricado in situ, flexibilidad de diseño porque este puede ser moldeado,
económicamente bajo. También hemos estudiado sus desventajas como ser un
material con baja resistencia a la tracción, poca ductilidad y tiene cierta
contracción.
• Para el armado de las barreras se utiliza el hormigón armado. Sus ventajas a la
hora de manipularlo es que no se necesitan obreros calificados ni herramientas
específicas.
Como desventaja tiene que es un material muy pesado por ende los traslados
son complicados a pesar que la fabricación se realiza in situ, corre un riesgo en
el momento del transporte y este puede deformarse.
• Para controlar que el hormigón fabricado cumpla con las reglamentaciones se
le aplica un ensayo destructivo de compresión en donde se coloca el hormigón
en probetas cilíndricas con la finalidad de saber con mayor precisión el
comportamiento del mismo frente a esfuerzos de compresión uniaxiales.
• El ensayo de compresión del hormigón es una evaluación para medir la calidad
del hormigón utilizado para la construcción y garantizar que cumpla con todos
los estándares requeridos.
Proceso:
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1) Preparación de muestras: se extraen cilindros de hormigón de la mezcla utilizada
directamente para la construcción. Estos cilindros (moldes) tienen medidas
específicas.
2) Curado de muestras: las muestras se curan, en este caso, en piletas con agua.
3) Colocación en la maquina de ensayo: a las muestras se las colocan en la máquina
de ensayo de compresión. Esta máquina tiene dos placas, una fija y la otra móvil
y está diseñada para aplicar carga de manera uniforme y controlada a la muestra.
4) Aplicación de la carga: Se aplica gradualmente una carga axial a la muestra. La
carga se aplica de manera continua hasta el fallo de la muestra (grieta, rotura) ya
que es un ensayo destructivo.
5) Registro de datos: durante el ensayo se registran datos como la carga aplicada y
la deformación que esta causa en la muestra. Estos datos se utilizan para calcular
la resistencia a la compresión del hormigón.
6) Cálculo de resistencia a la compresión: la resistencia a la compresión se calcula
dividiendo la carga máxima soportada por la muestra entre la sección transversal
original de la muestra.
• Como vimos al comienzo de la materia, la normalización es muy importante ya
que unifica criterios, aseguran la compatibilidad de productos, repuestos,
permiten la transferencia tecnológica, protegen la seguridad, calidad, etc.
Al seguir estas normas, se garantiza que el hormigón utilizado en las barreras
cumpla con estándares específicos de resistencia y durabilidad.
• En el caso de barreras New Jersey, se espera que el hormigón tenga la
resistencia adecuada para cumplir su función de contener vehículos y absorber
impactos. Las normas aplicadas al hormigón de las barreras New Jersey son
críticas para garantizar la seguridad vial. La resistencia adecuada del hormigón
es esencial para proteger a los conductores y pasajeros en caso de impacto.
Se busca que el hormigón de las barreras New Jersey tenga la durabilidad
necesaria para resistir condiciones climáticas y ambientales, reduciendo la
necesidad de mantenimiento y asegurando una vida útil prolongada.
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Conclusión
En conclusión, las barreras de hormigón armado de New Jersey son estructuras de
seguridad vial que han demostrado ser muy efectivas para proteger tanto a los
conductores como a los peatones en las rutas y autopistas. Como resultado del uso de
hormigón armado, estas barreras ofrecen resistencia y durabilidad, lo que las hace
capaces de resistir los impactos de vehículos y reducir los daños causados por
accidentes. Además, el diseño inclinado y la altura adecuada ayudan a los vehículos a
redirigir de manera segura y evitar vuelcos.
Este trabajo nos ayudó a comprender y comprender el papel crucial que juegan las
ciencias de los materiales en nuestra sociedad al brindar la información necesaria para
desarrollar y mejorar los materiales que utilizamos en nuestra vida diaria. Estas
ciencias ayudan a diseñar productos más seguros, eficientes y sostenibles al
comprender las propiedades y comportamientos de los materiales. Las ciencias de los
materiales impulsan el progreso y la innovación en todos los aspectos de nuestra
sociedad, desde medicina y tecnología hasta mejoras en construcción y transporte.
Estas ciencias también ayudan a la conservación del medio ambiente al promover el
uso responsable de los recursos naturales y las prácticas de reciclaje y reutilización.
En resumen, las ciencias de los materiales son cruciales para el desarrollo humano y
el bienestar social porque nos permiten crear un mundo más seguro, eficiente y
sostenible.

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