MANUAL DE LANZAMIENTO Y MONTAJE DE LAS TRABES ARMADAS DE ACERO DEL PUENTE CHILOTA
INTRODUCCION : La con constr strucc ucción ión metál metálica ica ha evo evoluc lucion ionado ado con consid sidera erable blemen mente te a partir partir de la invenc invención ión progresiva de materiales, medios de unión, y sistemas constructivos, en particular desde mediados del siglo XVIII. A la inicial utilización de hierro fundido, en secciones macizas o huecas, se siguió con la popularización del uso del hierro forjado, de mejores propiedades especialmente para elementos de entrepiso. Se comenzó la utilización de perfiles laminados desde la tercera década del siglo XIX, antes de la invención del acero, a mediados de la década de 1850. Sucesivamente se han utilizado como sistemas de unión de las piezas metálicas, remaches, soldaduras y pernos especiales. Desde 1850 se introdujo el proceso de laminación en frío que ha conducido a la disponibilidad de rollos y perfiles de pequeños espesores. Igualmente se ha verificado una continua mejoría en los procesos metalúrgicos de modo que las condiciones mecánicas y de durabilidad de los materiales metálicos han progresado permanentemente. permanentemente. El acero, aleación de hierro, carbono, silicio, fósforo, azufre, manganeso y otros elementos, se constituyó en un material indispensable para edificaciones y obras civiles.
Descripción del del sistema de construcción construcción metálica A partir de materiales producidos industrialmente, o de materiales primarios, las fabricaciones metálicas se efectúan en los talleres o en las obras, según las condiciones de los proyectos. A partir de placas, rollos, perfiles abiertos, tubería estructural, perfiles laminados, perfiles electro soldados se elaboran, con base en diseños detallados, piezas que conforman esqueletos estructurales capaces de soportar condiciones de servicio predeterminadas por los arquitectos e ingenieros estructurales. Las materias primas mencionadas se combinan en cada diseño para configurar conjuntos mayores, mediante uniones de taller o campo. Las más utilizadas son las soldaduras, los remaches y los pernos de unión.
Equipo necesario necesario En los sitios de fabric fabricaci ación ón de los con conjun juntos tos metáli metálico coss se requie requiere re cumpli cumplirr las etapas etapas principales de trazado, corte, doblado, armado, soldadura, remachado, galvanizado y pintura, antes del despacho de las piezas al sitio de montaje.
En la obra, típicamente las operaciones de montaje son las de replanteo, izaje, plomado y nivelación, elaboración de uniones (soldadura, apernado, remachado). Complementariamente, están las actividades de colocación de pisos colaborantes y fundida de concreto en columnas cajón.
Mano de obra El pers person onal al requ requer erid idoo en fabr fabric icac ació iónn incl incluy uyee traz trazad ador ores es,, arma armado dore res, s, sold soldad ador ores es o remachadores, pintores. El personal para montaje en obra incluye montadores y soldadores o remachadores. Del personal mencionado, debe señalarse que para las uniones más importantes de las piezas o la estructura, según su diseño, se requiere en muchos casos precalificación de soldadores, consistente en pruebas individuales que verifiquen su pericia para los tipos de unión en que van a emplearse.
Características Características de los materiales Los más comunes en nuestro medio incluyen perfiles y planchas en acero ASTM A-36, con 36 KSI de límite de fluencia. Igualmente se utilizan perfiles estructurales en acero ASTM A572, grado 50, con 50 KSI. Para conjuntos de perfiles de acero formados en frío con lámina delgada, crecientemente utilizados en edificaciones de pequeña y mediana altura, se utilizan aceros de 33 KSI (calibres 18 y superiores) y de 50 KSI (calibres 16 e inferiores). Comúnmente se utilizan electrodos para soldaduras de fabricación y montaje de los tipos E60XX y E70XX que corresponden a procesos y equipos de aplicación sencillos, con resistencias superiores de la soldadura sobre la del material de las piezas que une. Para condicion cond iciones es especiale especialess existen existen clases clases de soldadura soldadura apropiadas apropiadas para altos esfuerzos, esfuerzos, que requ requie iere renn adec adecua uado do dise diseño ño de deta detall llee de las las unio unione nes, s, de defi defini nici ción ón prev previa ia de los los procedimientos de soldadura, y del uso de equipos especiales para aplicación aplicación de la misma. La ingeniería de soldaduras define las condiciones de referencia para la confiabilidad de este tipo de unione uniones. s. Los planes planes de asegu aseguram ramien iento to de calid calidad ad,, comune comuness en los fabric fabricant antes es más establecidos, contemplan una atención preferencial a este aspecto tanto en fabricación como en montaje.
Nuevos desarrollos desarrollos en materiales materiales La industria siderúrgica internacional, estimulada por el mercado ampliado que la apertura económica y el desarrollo está planteando, está dirigiendo sus esfuerzos hacia economías y reciclaje de energía y a acrecentar la seguridad de las edificaciones entre otros objetivos. Una meta muy importante continúa siendo la mejora en la eficiencia de la construcción para reducir obra de mano y acortar tiempos de edificación. Las innovaciones siderúrgicas han permitido la introducción de nuevos aceros que aportan durabilidad, calidad decorativa, econom economía ía de manten mantenimi imient ento, o, alta alta precis precisión ión dimens dimension ional al y ligere ligereza za requer requerida idass para para la
edif edific icac ació ión. n. Las Las soci socied edad ades es indu indust stria riale less y las las soci socied edad ades es en desa desarr rrol ollo lo acre acreci cien enta tann continuamente el consumo percápita de acero, proceso que se refuerza especialmente en las zonas sísmicas como Japón por las especiales propiedades del acero para uso estructural. Algunos de los más recientes desarrollos de nuevos productos de acero se relacionan a continuación, indicando sus campos de aplicación: Secciones laminadas con superficies corrugadas para mejorar adhesión del concreto al perfil estructural. Barras de acero revestidas con resinas epóxicas para protección anticorrosiva en áreas costeras. Barras de acero con extremos roscados para uniones al tope de varillas. Acero producido mediante el proceso de control termomecánico para obtener muy altas propiedades de resistencia y excelente soldabilidad. Aleaciones resistentes de acero a altas temperaturas para mejorar la resistencia al fuego de diversas estructuras. Láminas galvanizadas en caliente para resistencia a la corrosión. Láminas revestidas con aleaciones para casos especiales de corrosión. Láminas electro galvanizadas para mejorar el pintado de las superficies.. Láminas prepintadas con patrones y colores y figuras para uso interior y exterior. Columnas cajón para aprovechar propiedades de las secciones y mejorar propiedades acústicas y resistencia al fuego. La construcción metálica no solamente se enfoca a grandes estructuras industriales y de infraestructura, sino que también abarca todo tipo de edificaciones siendo importantísima la labor que se desarrolla en los países industriales para la mayoría de las edificaciones no residenciales de baja altura.
Construcción compuesta acero-concreto acero-concreto Se utilizan actualmente, en todo el mundo, en forma extensa sistemas compuestos de acero y concreto para la construcción de edificios, puentes y otras estructuras de obras civiles. La investigación y desarrollo en este campo para mejorar la economía y eficiencia de las estructuras, para implementar técnicas de diseño y construcción, para incorporar materiales nuevos o materiales redesarrollados, y el avance en métodos para rehabilitación y refuerzo de estructuras existentes, contribuyen al avance de los conocimientos en este campo. Desdee fina Desd finale less del del sigl sigloo XIX XIX en Esta Estado doss Un Unid idos os y Euro Europa pa empe empeza zaro ronn a desa desarr rrol olla lars rsee experiencias que buscaban aprovechar las mejores condiciones mecánicas y constructivas de los dos materiales, trabajando en conjunto. Así aparecieron los prototipos y pruebas de los conectores de corte que vinculan en muchos casos los dos componentes. Alrededor de los años 50 se impulsó decididamente el uso de los pisos metálicos corrugados (Steel-Deck) que contribuyó a aligerar el peso de las estructuras y a acelerar los procesos constructivos. A principios de la década de los setenta se intensificó el uso de columnas mixtas en edificios de altura en Norteamérica y Europa. Además, se inició el uso de núcleos rígidos en concreto mediante encofrados deslizantes en combinación con esqueletos de acero, especialmente aptos para zonas sísmicas. sísmicas.
La utilización apropiada de estas técnicas requiere no solamente un trabajo especializado de dise diseño ño,, sino sino la opti optimi miza zaci ción ón en el uso uso de los los comp compon onen ente tess asoc asocia iada da a las las diná dinámi mica cass condiciones de los mercados de los insumos. En nuestro medio ya se están utilizando estos sistemas con éxito y se prevé su rápida difusión, como aconteció en las áreas geográficas donde se originaron.
Comportamiento estructural Las estructuras metálicas, por su bajo peso, y por su material, son muy eficaces en luces amplias. Requieren sin embargo controlar la esbeltez de sus miembros ya que la estabilidad lateral por pandeo es muy importante, dada la sección reducida de los elementos estructurales metá metáli lico cos. s. En cons consec ecue uenc ncia ia,, cont contri ribu buyyen a la acci acción ón de conj conjun unto to los los elem elemen ento toss de arriostramiento, bien sea en los planos de los pórticos, bien sea en las secciones transversales de los entrepisos o cubiertas livianos. El control de vibraciones es muy importante para otorgar a los espacios de uso condiciones aceptables, aceptables, por lo que se requiere que los entrepisos cumplan determinadas condiciones de rigidez. Las secciones compuestas de acero-concreto son muy eficientes cuando aprovechan la resistencia a la compresión de este último material. Así acontece en las columnas cajón, rellenas en concreto, y en los conjuntos de vigas con conectores de corte a los tableros de piso en concreto reforzado. Una cara Una caract cter erís ísti tica ca fund fundam amen enta tall del del acer aceroo es su duct ductil ilid idad ad,, prop propie ieda dadd que que le perm permit itee importantes deformaciones en el rango inelástico, sin fracturarse. Esto equivale a que la estructura de acero tiene una alta capacidad de absorber y disipar energía lo que le da mejores condiciones de resistencia y de durabilidad en ciclos repetidos de carga.
Incidencias de la nueva norma NSR-98 Esta norma, que actualiza el CCCSR-84, dedica título especial (F) a las construcciones metálicas metálicas,, dond dondee en particula particularr se extiende extiende la reglament reglamentació aciónn anterior anterior sobre sobre construcc construcción ión en lámina lámina delgad delgada, a, a partir partir de la exper experien iencia cia No Norte rteame americ ricana ana.. El nue nuevo vo cód código igo establ establece ece condiciones que son mucho más exigentes para todo tipo de estructuras que las reglamentadas anteriormente. No solamente actualiza lo relativo a las fuerzas sísmicas y de viento, que generalmente dominan el diseño de edificios de varios pisos, con valores superiores a los anteriores, sino que, siguiendo las pautas internacionales, para todos los casos limita las deriva derivass o despla desplazam zamien ientos tos relati relativos vos de los nivele niveless estruc estructur turale aless con el objet objetoo de hacer hacer compatibles las deformaciones de la estructura con las de los materiales de acabado interiores y exteriores. Esto se obtiene, para cualquier material y tipo estructural, mediante la adecuada rigidización de los conjuntos, lo que, además, se logra también mediante la combinación de sistemas y materiales estructurales. El NSR-98 aporta una más completa variedad de tipos y subtipos que reglamenta respecto de sus rangos de utilización, reconociendo, en general, que los esqueletos de acero son más dúctiles que las mamposterías estructurales y que compiten adecuadamente adecuadamente con sistemas estructurales en concreto reforzado.
Sin duda, uno de los mayores efectos del nuevo código, sobre la próxima práctica de diseño estructural es la de exigir un análisis y diseño que comprueben sus condiciones de idoneidad estructural para los elementos denominados no estructurales. En consecuencia, el peso y forma de anclaje de estos sistemas a la estructura principal se convierten en factores que estimulan el uso de sistemas livianos, aptos para recibir sin dañarse los efectos de las solicitaciones estructurales. En la construcción tradicional de nuestro medio, que combina estructuras en concreto y divisiones y cerramientos en mampostería se da el caso de que estos últimos tienen una contribución a la carga muerta total inferior a la que aporta el peso propio de la estructura. En contraste, en la construcción metálica, el peso propio de la estructura es tan bajo que no result resultaa efica eficazz (aunqu (aunquee puede puedenn diseña diseñarse rse y const construi ruirse rse para para tal sobrec sobrecarg arga), a), espec especifi ificar car tabiquerías tradicionales de alto peso propio. En estos casos, la suma de bajo peso estructural y de sistemas livianos de subdivisión da grandes ventajas en pequeñas columnas, aparte de muy importantes reducciones en cimentación. Por ello, las más altas exigencias estructurales que el nuevo código impone a fachadas y subdivisiones, se suman para hacer que los esqueletos de acero sean progresivamente progresivamente más competitivos.
CAPITULO
I
DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA
GENE GENER RALID ALIDA ADES DES :
TIPO IPO DE PUENT UENTE E Y CARA ARACTER CTERÍÍSTIC STICA AS GENE GENERA RAL LES
El “PUENTE CHILOTA” es un puente de construcción compuesta de 30 metros de luz , que consta de un solo tramo simplemente apoyado sobre estribos de concreto armado tipo cajón, dispuestos en las dos márgenes del río Chilota. El tablero de este puente consiste en una losa superior de concreto armado, integrada con un conjunto de trabes armadas de acero dispuestas en el sentido longitudinal de la estructura. Las características básicas de este puente son las siguientes :
PUENTE CHILOTA
NOMBRE DEL PROYECTO PROYECTO
:
UBIC UBICAC ACIÓ IÓN N: MICROZONA TRAMO CARRETERA UBICACIÓN DISTRITO PROVINCIA DEPARTAMENTO
: : : : : :
SIERRA VIZCACHAS – UMAJALSO KM. 132 + 793 CARUMAS MARISCAL NIETO MOQUEGUA
CARACTERÍSTICAS CODIGO RIO CURSO COTA DE ALTITUD COTA OTA DE ALT ALTITU ITUD DEF. DEF. COTA FONDO DE RIO COTA DEL NAME LECHO DE RIO ALTURA DE GALIBO LUZ REFERENCIAL LUZ DEFINITIVA MARGENES TIPO SUB-ESTRUCTURA SUPERESTRUCTURA SECCION CALZADA
: : : : : : : . : . : : : : : : :
004-ZS-E-PECT RIO CHILOTA DERECHA A IZQUIERDA EJE PUNO 4,377.12 m.s.n.m. (Rasante actual) 4,38 4,380. 0.880 m.s. .s.n.m. n.m. (Ra (Rasant santee De Defi finnitiv itivaa) 4,375.30 m.s.n.m. 4,376.60 m.s.n.m. ALTURA A PLATAFORMA : 5.50 m. 2.20 Metros 20.00 METROS 30.00 METROS Ambas sobre grava arenosa con piedra Estribos de Concreto Armado Vigas de Alma Llena con tablero de Cº Aº 07.20 M. (Términos de Referencia)
SECCI ECCION ON CAL CALZAD ADA A DE DEF.: SECCION DE VEREDAS : BARANDAS : CARGA REFERENCIAL SOBRECARGA S/C DE DISEÑO
: : :
NUMERO DE VIAS : LECHO DE RIO : LONGITUD DE DE AC ACCESOS : 1.1
SUPERESTRUCTURA
1.1. 1.1.ll
9.60 9.60 m. (Pl (Plaano An Anccho Típ Típic icoo de de Pue Puent ntees Elaborado por el PECT el 19-03-2002) 00.60 M. Concreto Armado (p (parapeto y postes) y Tubos de Acero. C-30 (Norma Francesa) Total 60 Tn. (T (Términos de Referencia) R. M. Nº Nº 375-98-MTC/15.02 Decreto Supremo Nº 013-98-MTC O+ C4-RB3, (2 vehíc. De 48 Tn. Por Por Vía) 02 ALTURA A PLATAFORMA : 04 M. 80 me metros – Margen De Derecha 82 metros – Margen Izquierda
:
Losa Losa Supe Superi rior or del del Tabl Tabler eroo : La losa superi superior or del Tabler Tableroo de este puente puente con consis siste te en una losa losa sólida sólida o maciza maciza de 24 cm. de espesor espesor total de 9.50 metros metros de ancho ancho efectivo efectivo total y 30.60 metros. de longitud total. Esta losa se encuent encuentra ra apoyada apoyada e integrada integrada sobre cinco cinco trabes armadas armadas de acero dispuestas en el sentido longitudinal del puente las cuales se encuentran arriostradas por seis vigas diafragmas I de acero, espaciadas en promedio a 6.00 m. dispuestas dispuestas en el sentido sentido transversal. El refuerzo principal de esta esta losa consiste consiste en dos lechos lechos uno uno superior superior y el otro inferior inferior de varillas varillas de 5/8 de pulgada de diámetro (barras número 5), espaciadas a 20 cm, dispuestas perpendicularmente perpendicularmente al sentido del tránsito vehicular del puente; en este sentido la separación entre los ejes de las trabes armadas longitudinales del puente es de 2.15 metros. Para efectos de un adecuado drenaje pluvial del tablero , la losa de calzadura tiene un diseño diseño geométrico geométrico a dos aguas con pendiente pendientess de 3% hacia ambos ambos costados del eje central longitudinal del puente; la sobrealtura de esta losa en su sección central es 14.25cm. En los extremos de esta losa, que son las zonas mas bajas bajas de la sección sección de calzada calzada del puente, puente, se han proyectado proyectado ductos ductos de drenaje con Tubos de Fierro negro de 4 pulgadas de diámetro dispuestos a separaciones separaciones de 3.00 metros. Sobre la losa superior del tablero del puente se colocará una carpeta asfáltica de protección de 2 pulgadas de espesor.
1.1.2.1.1.2.- Trabes Trabes Armadas Armadas de de Acero Acero : Las vigas vigas principale principaless que soportan soportan el peso propio del tablero tablero superior superior de concreto armado y la carga viva móvil que ha de transitar sobre el puente, consisten en cinco trabes armadas de alma llena de acero, dispuestas en el sentido longitudinal de la estructura, con separaciones de 2.15 metros, entre ejes. Las trabes trabes armadas armadas de acero acero están conformad conformadas as por un patín superior superior de 40 cm. de ancho y 2.50 cm. de espesor, un patín inferior de 0.50 cm. de ancho y 2.5 cm. de espesor y un alma de 1.35 m. de altura y 1.5 Cm. de espesor, armados para configurar configurar una una sección sección transversal transversal I. En la zona central central de las trabes armadas se ha dispuesto una platabanda de refuerzo de 45 cm. de ancho y 2.50 cm. de espesor, de 18 metros de longitud total e integrada por debajo del patín inferior de la sección transversal. Para reforzar el alma delgada de estas trabes armadas, se han diseñado 2 tipos de atiesadores que van dispuestos en el sentido vertical y transversal a la sección de estas estructuras; en los extremos de las trabes armadas se han de disponer dos atiesadores dobles (en ambos costados del alma) de apoyo de ½ pulgada de espesor, 6 pulgadas de ancho, 135 cm. de altura, separados a 0.50 metros; en las zonas intermedias de las trabes armadas se han de disponer atiesadores doble (por ambos costados del alma de la sección transversal) intermedios de 3/8” de espesor, 6 pulgadas de ancho, ancho, 135 cm. cm. de altura, altura, con separac separacione ioness de 1.00 metros. metros. Para lograr lograr una integración efectiva entre las trabes armadas de acero y la losa superior del tablero del puente, sobre el patín superior de las primeras, se han de fijar conectores tipo perno con cabeza de 5/8” de diámetro y 3 pulgadas de longitud. El número y separación de estos conectores se han calculado para resistir con seguridad las fuerzas cortantes horizontales que se generan en la superficie de contacto de la losa superior de concreto armado con las trabes armadas de acero. Para lograr estructuras resistentes y rígidas en las trabes armadas de acero, todas las uniones y conexiones entre las diferentes piezas metálicas serán soldadas. Debido al bombeo de drenaje de la losa superior del tablero, los fondos de las trabes armadas se encuentran ubicadas a niveles diferentes, pero se mantienen perfectamente horizontales pata evitar problemas con sus apoyos sobre los estribos dispuestos en ambas márgenes del río. Las propiedades mecánicas del ACERO SDER PERU PG – EC 35 (St 2-3, DIN 17100) a utilizarse en las trabes armadas son : Designación : PG – EC 35 ó St 2-3, DIN 17100 Esfuerzo Mínimo de fluencia : Fy = 34.00 Kg/mm 2 3400 Kg/cm2.
Resistencia Mínima a la tracción
:
Alargamiento mínimo en la falla
:
1.1. 1.1.33 Viga Vigass Diaf Diafra ragm gmaas
R = 48.00 Kg/mm 2 4800 Kg/cm2. Lo = 16 %
:
Para arriostrar transversalmente y lograr un eficiente trabajo conjunto de todas las trabes armadas longitudinales del puente, se han diseñado un conjunto de vigas diafragma diafragma de acero, acero, espaciadas, espaciadas, en promedio, promedio, a 6.00 metros. Estas vigas diafragma que en total son seis, son de sección transversal I de 70 cm. de peralte total y patines superior e inferior de 30 cm. de ancho. Los patines tienen un espesor de 2.00 cm., mientras que el espesor del alma es 1.50 cm. Estas vigas diafragma van conectadas horizontalmente en las zonas centrales del peralte de las trabes armadas exteriores; todas las conexiones requeridas entre las trabes armadas armadas y vigas diafragma diafragma también son soladadas. soladadas. Las propiedades mecánicas del ACERO SDER PERU PG – EC 35 (St 2-3, DIN 17100) a utilizarse en las vigas diafragmas son : Designación : PG – EC 35 ó Esfuerzo Mínimo de fluencia :
1.2
Resistencia Mínima a la tracción
:
Alargamiento mínimo en la falla
:
SUB-ESTRUCTURA
St 2-3, DIN 17100 Fy = 34.00 Kg/mm 2 3400 Kg/cm2. R = 48.00 Kg/mm 2 4800 Kg/cm2. Lo = 16 %
:
1.2. 1.2.11 Estr Estrib ibos os de Apoy Apoyoo : Para apoyar el tablero del puente en sus dos extremos se han proyectado dos estribos de concreto armado tipo cajón, con paredes de 0.25 m. de espesor. Los cajones con tapa del cuerpo central de los estribos se mantendrán vacíos, mientras que los cajones abiertos de las alas de protección serán rellenados con el material de la zona, sin realizar ningún tipo de compactación que pueda dañar la estructura circundante. El propósi propósito to del relleno relleno de estos estos cajones cajones abiert abiertos os es dob doble; le; por un lado, lado, increm incremen entan tan la estab estabili ilidad dad de los estrib estribos os contr contraa fenóme fenómeno noss de volteo volteo y deslizamiento. Por otro, evitan que por accidente accidente las personas que transitan por este sector puedan caer dentro y sufrir daños físicos.
Como es usual en este tipo de estructura, los estribos están compuestos por un cuerpo central y dos alas inclinadas de protección. El cuerpo central de estos estribos tiene una longitud de 10.80 m. en la parte superior y 12.46 m. en la parte inferior; la altura total de este cuerpo central es de 7.83 m., medida desde la rasante de la vía, hasta el fondo de la zapata. Las dos alas de protección del estribo tienen una longitud total de 10.20 m. en la zona de contacto con el relleno de los accesos del puente; estas alas se hallan dispuestas en planta con inclinaciones de 45º C con respecto al cuerpo central del estribo. Las dos paredes longitudinales longitudinales de las alas de los estribos tienen una altura variable. Las paredes interiores tienen una altura que varía de 7.47 m. en la zona de unión con los cuerpos centrales centrales de los estribos, a 3.87 m. en los extremos extremos libres; las paredes exteriores de contacto con el río Chilota tienen una altura que varía de 5.75 m, en los extremos libres. El espesor total de las alas y cuerpo central de los estribos es de 1.25 m. La cajuela de apoyo del estribo tiene un ancho de 1.00 m. y una longitud de 10.10 m. Sobre esta cajuela se vaciarán bloques rectangulares de concreto de 0.70 x 0.75 m, y espesor de 0.065 m. y 0.130 m, para apoyar adecuadamente los fondos de las vigas principales principales (trabes armadas de acero) acero) del puente. Las paredes delanteras de los cuerpos centrales de los estribos tienen un talud de inclinación inclinación hacia hacia fuera con el propósito propósito de incrementar incrementar la estabilidad estabilidad y resistencia de estas estructuras. El cuerpo central y las alas de cada estribo van apoyadas sobre zapatas de concreto armado de 0.60 m. de espesor. Por debajo de las zapatas y a todo lo largo de los cuerpos centrales de los estribos se han diseñado espolones de concreto armado de 0.60 m. de espesor y 0.80 m. de altura, con el propósito de mejo mejora rarr la segu seguri rida dadd de los los estr estrib ibos os cont contra ra fenó fenóme meno noss de volt volteo eo y deslizamiento.
1.2.2 .2.2 Plac lacas de de Ap Apoyo oyo
:
Como se refir Como refirió ió ante anteri rior orme ment nte, e, para para apoy apoyar ar adec adecua uada dame ment ntee los los fond fondos os horizontales de las tres vigas principales interiores del tablero del puente, es necesario vaciar sobre la cajuela de los estribos de ambas márgenes del río bloques de concreto simple. Adicionalmente a estos bloques de apoyo, se han diseñado placas placas recubiertas de Neopreno de 40 x 50 Cm. Cm. , y 4.8 cm. de espesor total consistentes en tres planchas metálicas exteriores de 3 mm d espesor cada una y el neopreno de 12 mm de espesor entre las placas; para ser colocadas por debajo de las cinco trabes armadas de acero del puente, en ambos estribos de apoyo. Estas Estas placas de Neopreno han de cumplir cumplir tres funciones funciones principales :
a) b) c)
Dist Distri ribu buir ir las las pres presio ione ness caus causad adas as por por el el peso peso y carg cargaa móvi móvill del del table tablero ro del puente sobre la parte superior de las cajuelas de apoyo de los dos estribos. Permitir que se produzcan los desplazamientos desplazamientos horizontales originados por cambios térmicos, sin causar ningún tipo de daño en la estructura del puente. Amortiguar los efectos causados por las vibrac raciones del puente, indu induci cida dass por por even eventu tual ales es movi movim mient ientos os sísm sísmic icos os de mode modera rada da intensidad.
Para evitar que las placas de neopreno se desplacen de sus posiciones previstas en el diseño, se ha considerado conveniente alojarlos dentro de molduras de concreto, dispuestas sobre las cajuelas de apoyo de los estribos y en los fondos de los extremos de las vigas principales del tablero. Adicionalmente las dos superficies de las placas de neopreno irán pegadas a las superficies de contacto de concreto con Resina Epóxica. El uso del Neopreno para apoyos de puentes tienen tres ventajas importantes, son económicos, efectivos y no requieren de mantenimiento mayor. A)
ECONOMÍA Debido a la sencillez del proyecto, facilidad de fabricación y bajo costo de los materiales. Los apoyos de neopreno no tienen partes móviles, constan simplemente de una placa o más de neopreno de 2.5 cm aproximadamente de espesor colocada entre la trabe y la corona de la pila o estribo.
B)
EFECTIVIDAD Una ventaja muy importante del apoyo de neopreno es su efectividad como medio para la transferencia de la carga. Cuando soporta cargas de compresión la placa de hule, absorbe las irregularidades ir regularidades de la superficie y de esa manera las imperfecciones salientes como las hundidas que tiene la superficie de concreto todas soportan la carga. No hay manera de que el el apoyo sea inutilizado por la corrosión corrosión y que se transmita así un empuje excesivo a la pila o estribo sobre los que apoya la trabe.
C)
MANTENIMIENTO La tercera ventaja importante de un apoyo de neopreno es que necesita menos conservación que cualquier otro elemento del puente. El neopreno actualmente se usa para apoyos de puentes por dos razones impo importa rtant ntes es:: tien tienee las las prop propie ieda dade dess físic físicas as que que se requ requie iere renn y es altamente resistente al deterioro debido al intemperismo.
A continuación se enumeran las características representativas del Neopreno: 1.1.-
2.-
Resi Resist sten enci cia. a. La resi resist sten enci ciaa del del neop neopre reno no a la comp compre resi sión ón es mas mas que que suficiente para soportar cargas de puentes. Cuando el proyecto se ha hecho adecuadamente, el apoyo de neopreno puede soportar cargas a la comp compre resi sión ón de hast hastaa 70 Kg Kg/c /cm2 m2.. Ad Adem emás ás la mayor ayor part partee de la deformación plástica tiene lugar en los primeros diez días de carga. Durabilidad. En su resistencia al deterioro en neopreno es marcadamente superior al hule natural y a cualquier otro hule sintético y que pudiera satisfacer los requisitos físicos de las placas de apoyo para puente. La vida útil de un neopreno es de aproximadamente aproximadamente 40 años. Sin darle ningún tipo de mantenimiento hasta 35 años.
Cuando un apoyo de neopreno se somete a la acción de una carga se deforma verticalmente. La deformación vertical no debe exceder del 15% del espesor antes de ser comprimido el apoyo. Cuando la deformación en compresión es mayor mayor que 15% se produc producen en esfue esfuerzo rzoss intern internos os dentr dentroo del neopr neopren enoo que que acele aceleran ran la rapide rapidezz de la deform deformaci ación ón plásti plástica ca y acele aceleran ran la rapide rapidezz del agrietamiento debido a intemperismo 1.3
DISEÑO ES ESTRUCTURAL
:
1.3. 1.3.11 SOLI SOLICI CITA TACI CION ONES ES DE DE DIS DISEÑ EÑO O : Para el diseño estructura del tablero y estribos de apoyo de este puente se tomaron en cuenta las siguientes solicitaciones solicitaciones : a)
Cargas Gravitacionales Verticales , las cuales fueron calculadas con los siguientes pesos volumétricos : Concreto Simple : 2,200 Kg/m3 Concreto armado : 2,400 Kg/m 3. Carpeta asfáltica : 2,000 Kg/m3 Barandas metálicas : 8,000 Kg/m 3. Rellenos de tierra : 1,900 Kg/m3. Trabes armadas y vigas de acero : 8,000 Kg/m 3
b)
Carga Viva Móvil ..- se consideró consideró la más desfavorable desfavorable de las siguientes siguientes : •
Carga de la Norma Francesa C-30, que consiste en dos vehículos por vía del puente con un peso total de 30 toneladas métricas cada uno. Esta carga de 30 toneladas se distribuye en los tres ejes de estos vehículos con valores de 6 toneladas, 12 toneladas y 12 toneladas.
•
c)
Carga del Reglamento de la AASHTO, consistente en Semitrailer semejante al HS20 pero con un peso total de 50% mayor, por cada vía del puente. Este nuevo vehículo HS, tiene un peso total de 49.08 toneladas, que se distribuye en los tres ejes con valores de 5.45 toneladas, 21.82 toneladas y 21.82 toneladas. Cargas equivalentes equivalentes al vehículo vehículo especial 1.50 * HS20 : Carga uniformemente distribuida de 1.428 T/M. por vía Carga concentrada para cortantes de 17.70 toneladas por vía Carga concentrada para momentos de 12.25 toneladas por vía.
Impacto de la Carga Viva Móvil : 15.24 I = ≤ 0.30 L + 38 L = Luz del puente en metros
d)
Chequeo de cargas : El chequeo de cargas de las estructuras es para un convoy de dos vehículos por vía D.S. 375-98-MTC/15.02 Las estructuras del puente se han diseñado y verificado para la carga viva móvil siguiente : 1.50 * HS20 = semitrailer con peso del 50% mayor al HS20 Peso Peso total total = 49.09 49.09 tonela toneladas das,, distri distribui buido do en tres tres ejes ejes en la forma forma siguiente : P
4P 4.27
5.45 Tn.
4P 4.27
21.82 Tn.
21.82 Tn.
Como el Puente tiene una Luz = 30.00 metros, se consideró como carga normal o frecuente dos vehículos de 1.50 * HS20 por vía o sus correspondientes correspondientes cargas equivalentes (una carga distribuida + una carga concentrada). Las estructuras del puente Chilota de 30 metros de luz fueron revisadas para una carga viva móvil móvil excepcional, consistente consistente en un convoy de dos dos vehículos de 150 * HS20 por vía se consideró como una condición excepc excepcion ional al de carga carga,, para para la cual, cual, el reglam reglament entoo de la AASHTO AASHTO permite incrementar los esfuerzos permisibles de diseño del concreto y del acero acero estruc estructur tural, al, en relac relación ión a los valor valores es prescr prescrito itoss para para las condiciones regulares o frecuentes de carga.
e)
Fuerzas Laterales de Fricción : Ff = 0.05 R D R D = Reacción para las cargas permanentes del tablero
f)
Fuerzas Laterales de Frenado : Fl = 0.05 R L R L = Reacción para las cargas vivas móviles del tablero Las fuerzas de fricción están aplicadas al nivel de los dispositivos de apoyo sobre las cajuelas de los estribos, mientras que las fuerzas de frenado se consideran aplicadas a una altura de 1.83 metros por encima del nivel de la calzada de rodadura del puente.
g)
Presiones de Viento (Normas de la AASHTO) : Sobre el tablero del puente : 245 Kg/m 2. La fuerza total no debe ser menor de 447 Kg/m a lo largo de la longitud del tablero. Sobre la carga viva del tablero : 149 Kg/m, aplicada normalmente al eje longitudinal de la estructura y localizada a una altura de 1.83 metros sobre la calzada. Para el caso de puentes de luces menores a 38.10 metros, la Norma especifica que se pueden usar los siguientes valores, en lugar de los más precisos, dados dados anteriormente : i)
Vien Viento to Sobr Sobree la Estr Estruc uctu tura ra (W) (W) : Sentido transversal : 245 Kg/m2 Sentido longitudinal : 59 Kg/m2 Las dos fuerzas se aplican simultáneamente en el centro de gravedad del área expuesta.
ii)
Viento Sobre la Carga Viva (WL) : Sentido transversal : 149 Kg Kg/m Sentido longitudinal : 60 Kg Kg/m. Las dos fuerzas se aplican simultáneamente a 1.83 metros sobre la calzada.
iii) iii)
Fuer Fuerza za del del vie vient ntoo apli aplica cada da dire direct ctam amen ente te a la inf infra raes estr truc uctu tura ra.. De acue acuerd rdoo a la AA AASH SHTO TO,, la fuer fuerza za tran transv sver ersa sall y la fuer fuerza za longitudinal que se aplica directamente a la infraestructura, para una velocidad del viento de 160.90 Km/h, se asume igual a 196 Kg/m2 .
h)
Empujes Activos de de los Rellenos de tierra : K A
θ
=
Tan
2
( 45º
−
θ 2
)
Ángulo de fricción interna del relleno
=
E A
=
1 1 γ K A h( h + 2h 1 2
Este Este empuj empujee está está aplic aplicado ado en el centr centroo de graved gravedad ad del del diagra diagrama ma trapecial de presiones. h
* 3 h + 2h 1
Z =
γ '
h + 3h 1
=
Peso volumétrico del material de relleno
h=
Altu Altura ra tota totall del mat mater eria iall de rell rellen enoo equiv equival alen ente te a la sobr sobrec ecar arga ga aplicada encima del material de relleno. r elleno.
h1 =
Sobre Sobre altu altura ra del del mater material ial de de relle relleno no equi equiva valen lente te a la la sobre sobreca carga rga aplicada encima del material de relleno. r elleno.
Cuando la carga viva llega a estar en un punto cuya distancia horizontal al borde superior interior de la estructura de contención es igual o menor a la mitad de su altura, el valor de h 1 debe tomarse igual a 0.61 metros. Todas las estructuras de contención de tierras deben estar provistas de los drenes necesarios para evacuar el agua de infiltración, infiltr ación, que podría en un momento determinado incrementar el empuje, desestabilizando la estructura o produciendo daños en ella. i)
Empujes Pasivos Pasivos de los rellenos de de tierra : θ
K p
=
Co tan 2 ( 45º −
E p
=
1 1 γ K p h(h + 2h 1 ) 2
2
)
j)
Presión de la corriente corriente del río (SF) : Las pilas y las partes de la estructura que estén sujetas a la presión de la corriente del río, deben diseñarse para el esfuerzo máximo inducido en ellas. De acuerdo a la AASHTO, la presión de la corriente sobre las pilas se calcula por la fórmula : P = 52.57 K V 2 P = Presión de la corriente del río en Kg/m 2 V = Velocidad Velocidad del agua agua en m/seg. K = Coeficiente que depende de la forma de la pila : 1.375 1.375 para para extr extrem emos os cuad cuadrad rados os 0.500 0.500 para extremos extremos en en ángulo ángulo igual igual o menor menor de de 30º 0.667 0.667 para para extr extremo emoss circ circula ulares res La fuerza debida a la corriente del río debe considerarse para las hipótesis de aguas mínimas y de aguas máximas.
k)
Fuerzas Laterales de Origen sísmico : Para puentes regulares se puede utilizar el procedimiento de análisis simplificado conocido como método espectral unimodal. El análisis sísmico se puede realizar en forma independiente en las direcciones longitudinal y transversal. El coeficiente sísmico de respuesta elástica se calcula con la siguiente expresión : C e
=
1.2 Ad S 2 T 3
≤
2.50 Ad
Ce = Coeficiente sísmico de respuesta elástica Ad = Coeficiente de aceleración de diseño Ad = 0.30 para la zona 2, del Mapa de Zonificación Sísmica del Perú. S = Factor de amplificación dinámica debido al tipo de suelo : Suelo S1 : S = 1.00 Suelo S2 : S = 1.20 Suelo S3 : S = 1.50 T = Período fundamental de vibración de la estructura. El coeficiente sísmico de respuesta inelástica de diseño se calcula con la siguiente expresión :
C s
=
R=
C e R
Factor Factor de de modif modifica icació ciónn de la la respu respues esta ta estr estruct uctura ural, l, seme semejan jante te al factor de reducción por ductilidad.
l)
Empujes Activos de de los Rellenos con con Sismo : K A dinámico = K A elástico * (1 + C S) CS = Coeficiente sísmico de diseño.
m)
Fuerzas de Subpresión o de Flotación : Para aquellas partes de la estructura que se encuentran sumergidas por debajo del nivel de la corriente del río, se han considerado la acción de fuerza fuerzass vertic verticale aless de abajo abajo hacia hacia arriba arriba de subpre subpresió sión, n, con valore valoress iguales a los pesos desalojados de agua.
n)
Sobrecargas Sobrecargas sobre Veredas Veredas : 400 Kg/m2
o)
Cargas de Diseño de Barandas : Cargas verticales y horizontales sobre pasamanos metálicos : 75 Kg/m Cargas laterales laterales sobre postes y parapeto de concreto concreto armado : 2.25 Toneladas, aplicada a 0.90 m. de altura sobre la vereda. 2.25 toneladas, aplicada a 0.45 m. de altura sobre la vereda.
1.3. 1.3.22 Anál Anális isis is Estr Estruc uctu tura ral l : Para el análisis y diseño de los diferentes elementos estructurales del puente se han han empl emplea eado do crit criter erio ioss y méto método doss cohe cohere rent ntes es con con las las cara caract cter erís ísti tica cass particulares de este este proyecto. El tablero de concreto armado del puente de 30 metros de luz fue analizado como una losa continua de varios tramos, soportada por cinco vigas principales simplemente apoyadas sobre los estribos dispuestos en ambos extremos de la estructura. Este Este tabler tableroo que analiz analizand andoo para para difere diferente ntess combin combinac acion iones es de las cargas cargas permanentes, cargas vivas móviles o sus cargas equivalentes, con sus correspondientes cargas de impacto y las cargas de viento o las de origen sísmico. Los estribos del puente fueron analizados como sólidos rígidos, empotrados elás elásti tica came ment ntee en sus sus cime ciment ntac acio ione nes, s, suje sujeto toss a la acci acción ón de dife difere rent ntes es combinaciones combinaciones de cargas verticales verticales y laterales. laterales. Los métodos de análisis aplicados al tablero y a los estribos son coherentes con los principios básicos de la estática y mecánica estructura. Estos métodos cumplen con los principios de equilibrio estático y dinámico, continuidad o comp compat atib ibili ilida dadd de desp despla laza zami mien ento toss y con con las las leye leyess cons consti titu tuti tiva vass de los los diferentes materiales.
CAPITULO II ELEMENTOS DE LA ESTRUCTURA METALICA 2.1
FABRICACION
:
Las trabes armadas y vigas diafragmas de acero serán fabricadas por partes en un taller mecánico especializado ubicado cercano al lugar de construcción del puente, que cuente con el personal técnico calificado y con los equipos y herramientas que se requieren para fabricar estructuras metálicas de primera calidad. Las planchas que se utilizarán en la fabricación de estas estructuras metálicas serán de Acero SIDER – PERU con denominación PG – E 35, con un esfuerzo de fluencia mínimo de Fy mín. = 3,400 Kg/cm2, o de otro acero similar. Todas las trabes armadas de acero serán fabricadas en cuatro partes ensamblables, incluyendo los correspondientes atiesadores y conectores con cabeza tipo perno que van soldados en el patín superior de estas estructuras metálicas, tal como se puede apreciar en el siguiente esquema : (1)
(2)
(3)
(4)
7.80
7.20
7.80
7.80
30.60 m. Las partes 2 y 3 son de diferente longitud porque en la sección central de las trabes armadas se halla dispuesto un atiesador que estorbaría para ejecutar las conexiones soldadas que se requieren para ensamblar estas dos partes. Por esta razón, la conexión soldada para unir las partes 2 y 3 se ha desplazado a una posición que se encuentra separada 0.30 m. de la sección central. Las vigas diafragma de acero, también serán fabricadas por partes, aprovechando el detal detalle le de que estas estas estruc estructur turas as van dispue dispuesta stass en forma forma discon discontin tinua ua por tramo tramoss comprendidos comprendidos entre las trabes armadas. De esta forma, las vigas diafragma de acero se fabricarán y ensamblarán por tramos completos de longitud 213.50 cm., los cuales resultan de restar el espesor del alma de las trabes armadas de acero, tw = 1.5 cm, a la separación centro centro a centro de estas trabes, S = 215 Cm. Ver esquema siguiente siguiente :
( A)
(B )
(C )
2.15
2.15
2.15
(D) 2.15
CONEXIONES SOLDADAS : Todas Todas las con conexi exione oness solda soldadas das se ejecut ejecutará aránn con con electr electrodo odoss del tipo tipo Ameri America cann Welding Society (Sociedad Americana de Soldadura) E7018 o similar. En la fabricación de las estructuras metálicas de este puente sólo se empleará mano de obra experimentada y calificada. Todos los soldadores deberán ser calificados de acuerdo con los requerimientos de la Norma AWS D 1.1 y deberán contar con certificados de trabajo en soldaduras que no tengan una antigüedad mayor de tres meses antes del inicio de la fabricación de la estructura. Los certificados deberán demostrar que el soldador ha venido efectuando soldaduras del tipo requerido en su trabajo por lo menos durante los tres meses antes del inicio de la fabricación. f abricación.
SOLDADURA : GENE GENERA RALI LIDA DADE DES S : Soldar consiste en unir dos piezas de metal estableciendo una adherencia metalúrgica entre ellas. El proceso más común es el de arco eléctrico. Este es un proceso de soldadura por fusión fusión y el calor calor inten intenso so requerid requeridoo para para reduci reducirr el metal a su estado estado líquido líquido es producido por el el arco eléctrico que se forma entre la pieza a ser soldada y el electrodo. El principal objetivo del proceso de soldadura es unir las piezas de acero con la soldadura más eficiente y al menor costo posible. El lograr una buena soldadura depende de varios factores . - Ele Elección ión de del ele elect ctro rodo do - Elec Elecci ción ón del del equ equip ipoo de sold soldad adur uraa - Prep Prepar arac ació iónn del del mate materia riall a sold soldar arse se - Proc Proced edim imie ient ntoo de sold soldad adur uraa a usa usars rse. e. - Ha Habi bili lida dadd y dest destre reza za del del sol solda dado dor. r. - Inspec Inspecció ciónn y contr control ol del trabaj trabajoo de de sold soldad adura ura.. Los puntos importantes que deben verificarse en todo trabajo de soldadura son :
a) AN ANGU GULO LO DE ABER ABERTU TURA RA..- el ángu ángulo lo de aber abertu tura ra (x) debe debe ser lo suficiente para permitir que el electrodo llegue a la raíz y asegurar la fusión de las paredes laterales con pasadas múltiples. b) ABERTURA DE LA RAIZ.- cuando la abertura es muy pequeña es posible que no se logre total penetración y será necesario soldar por atrás.. Cuando se usa plancha de apoyo es necesario aumentar la abertura para permitir la fusión total. c) ALINEA ALINEAMIE MIENTO NTO ADECUADO ADECUADO..- el desali desaline neami amient entoo de las planch planchas as puede ocasionar ocasionar falta de penetración penetración de la soldadura. soldadura. d) LIMPIE LIMPIEZA ZA DE LA UNION.UNION.- las superfi superficie ciess por soldar soldarse se deben deben estar estar libre de costras de laminado, escorias, oxidación suelta, grasa, pintura u otra materia extraña. Las superficies de los bordes deben estar libres de rebabas y otras imperfecciones. e) ELECTRODO ELECTRODO..- el tipo de de electrodo electrodo debe debe ser ser compatible compatible con con el acero acero a soldar, la posición de soldadura, el espesor de la plancha y el tamaño de la unión.. Los electrodos deberán estar secos y sanos antes del uso. f) CORR ORRIENT IENTE E Y POLAR OLARID IDAD AD..- la corrie rrient ntee de sold oldadura dura y la polaridad deben ser compatibles con el tipo de electrodo y con la unión por soldar. g) BUEN BUENA A FUSI FUSION ON..- cada cada pasa pasada da debe deberá rá fund fundir irse se con con la plan planch chaa de apoy apoyo, o, el cord cordón ón de la pasa pasada da ante anteri rior or y con con las las plan planch chas as de acer aceroo adyacentes. h) PREC PRECAL ALEN ENTA TAMI MIEN ENTO TO Y NIVE NIVEL L DE TEMP TEMPER ERAT ATUR URA. A.-- esto esto depe depend ndee del del espe espeso sorr de la plan planch cha, a, el tipo tipo de acer acero, o, el elec electr trod odoo y procedimiento de soldadura, soldadura, y la temperatura temperatura del ambiente. ambiente. i) SECUEN SECUENCIA CIA DE SOLDA SOLDADUR DURA.A.- la secuen secuencia cia de pases pases será será tal que que no queden zonas sin fundir, ni que se produzcan distorsiones del elemento. j) VELOCIDAD DE SOLDADURA.- si la velocidad es baja, el metal fundido y la escoria tenderán a correr delante y comenzarán a enfriarse, la masa masa princi principa pall del metal metal de solda soldadur duraa correr correráá encim encimaa sin pen penetr etrac ación ión sufici suficien ente te y la escori escoriaa atrapa atrapada da reduci reducirá rá la fusión fusión.. Si la veloc velocida idadd se aumenta se obtendrá buena fusión ya que el emetal y la escoria serán empujados hacia atrás con el arco penetrando en la plancha.
k) DERRAM DERRAME E DE SOLDAD SOLDADURA URA..- los derrame derramess del metal metal de solda soldadur duraa deben evitarse. Si la velocidad de pasada es lenta, la cantidad excesiva de metal metal de soldad soldadura ura dep deposi ositad tado, o, tender tenderáá a derram derramars arsee sobre sobre los bordes bordes impidiendo la fusión apropiada. La acción del derrame se observa muy claramente durante el soldado. La corrección es muy simple : aumentar la velocidad de pasada. l) VA VACI CIOS OS EN LA SOLDA SOLDADU DURA RA..- los los cord cordon ones es de sold soldad adur uraa debe debenn rellenar totalmente el espacio sin dejar vacíos .los cordones no deben terminarse en zona muy forzada. m) SOCAVA SOCAVACIO CION.N.- se notará notará el efecto efecto cavador cavador del del arco, arco, fundie fundiendo ndo la zona del metal base adyacente al electrodo. Si el arco es muy largo, el metal de retiro del electrodo no caerá en la zona fundida y por lo tanto no rellenará completamente la cavidad, dejando así una socavación en la parte superior. Acortando el arco se logra evitar el efecto anterior. La gravedad de la socavación se juzga en base a la pérdida de sección que representa y al tipo de esfuerzo a que está sometida la soldadura. o Si la pérdida de sección es apreciable, debe corregirse. o Cuando Cuando la fuerza fuerza es aplica aplicada da transv transvers ersalm almen ente te al eje de la socavación se producen concentraciones de esfuerzos que pueden ser perjudiciales a la estructura. La socavación socavación no debe exceder de 1/100 pulgadas. o Cuando la fuerza es aplicada en forma paralela a la socavación, no se producen concentraciones de esfuerzos y por lo general no deben haber problemas. La socavación no debe exceder 1/32 pulgadas. n) FISURA FISURAS.S.- no debe debe haber haber fisuras fisuras o rajadu rajaduras ras de ningún ningún tipo tipo ni en el cordón ni en la zona de la plancha afectada por el calor. o) REFU REFUER ERZO ZO DE LA SOLDA SOLDADU DURA RA DE RANU RANURA RA..- se requ requie iere re un refuerzo nominal ( 1/16 pulgadas pulgadas sobre el ras). Más refuerzo es innecesario innecesario y aumenta el costo. p) TAMAÑO DE LA SOLDADURA DE FILETE.- es importante la medición correcta del filete para asegurar el tamaño adecuado. SOLDABILIDAD DE LOS ACEROS
:
No todos los aceros conocidos son soldables; sin embargo se procura que los aceros estructurales sean soldables para su mejor aprovechamiento.
La soldabilidad es la capacidad del acero acero para lograr soldaduras libres de problemas. problemas. Depende mucho de la composición química de los aceros y en especial del contenido de carbono. SOLDADURAS ESTRUCTURALES
:
Son de cuatro tipos : soldaduras acanaladas, soldaduras de filete, soldaduras de tarugo y soldaduras de ranura. FACT FACTOR ORES ES QUE QUE AFE AFECT CTAN AN LA LA CALI CALIDA DAD D DE LA LA SOLD SOLDAD ADUR URA A a)
Posición de soldar
:
:
Cuando se trata de soldaduras ejecutadas manualmente por un operario calificado, la calidad así como la velocidad de avance que se se realiza la soldadura.
Se conocen cuatro posiciones que hacen que el soldador tenga una mayor o menor dificultad para ejecutar los cordones. i)
Posici ición Plana.- (flat), es la posici ición más fác fácil y debe preferirse por la velocidad y calidad.
ii) ii)
Posi Posici ción ón Hor Horiz izon onta tal. l.-- perm permit itee obte obtene nerr buen buenos os res resul ulta tado doss pero pero a men menor or velocidad. Posi Posici ción ón Ve Vert rtic ical al..- simi simila larr a la ante anteri rior or.. Posición Sobre cabeza.- que es la más difícil y que sólo es correctamente ejecutada por soldadores calificados usando electrodos especiales con la velocidad reducida., por lo que este tipo de soldaduras sólo deben efectuarse en sitio en casos especiales. especiales.
iii) iii) iv)
b)
Calificación del Soldador.- la calidad de la soldadura dependerá enormemente de la habilidad del soldador que las ejecuta en forma manual o del operario que controla una máquina semiautomática de soldar. En el caso del soldador que ejecu ejecuta ta solda soldadur duras as manuale manualess de electro electrodos dos proteg protegido idoss se debe tener tener la seguridad que está calificado para ese trabajo.
c)
Prep Prepar arac ació iónn aprop apropia iada da de los los borde bordes. s.-- se debe debe segui seguirr los line lineam amie ient ntos os de las las juntas Precalificadas AISC-AWS para no tener problemas en la disposición del electrodo derretido.
d)
Control Contr ol de de las las Dist Distor orsi sion ones es..- otr otroo fact factor or que que afe afect ctaa la cal calid idad ad de de la sold soldad adur uraa es el el encogimiento que ocurre en la soldadura cuando se enfría. Este encogimiento se debe al intenso calor que origina que, parte del material se licue mientras que en su alrededor continúe sólido, propiciando distorsiones importantes en las piezas o creando esfuerzos residuales. Para disminuir estos problemas se recomienda seguir una secuencia de soldadura, es decir mantener un orden adecuado para soldar los elementos. Existe una especialización muy ligada a la experiencia para evitar las distorsiones en el caso de planchas grandes como en tanques o depósitos soldados.
DEFECTOS EN LAS SOLDADURAS . Los Los defe defect ctos os más más impo importa rtant ntes es por por una una técn técnic icaa inad inadec ecua uada da de sold soldad adur uraa son son : Socavación, Socavación, la falta f alta de fusión y penetración, la inclusión de escoria y la porosidad. La socavación.- es el defecto más frecuente y se debe a un exceso de amperaje. Se produce la llamada llamada “Soldadura quemada” quemada” Se denomina falta de fusión.- cuando el material base y el de aportación no se unen. Se debe a que existe material extraño en la unión que impide una buena ligazón. La penetración incompleta.- es el caso en que el electrodo derretido no llega a la raíz. Se origina esta falla, en una mala preparación del detalle de la canaleta o al empleo de electrodos de diámetros excesivamente grandes para la canaleta, velocidad excesiva de deposición o corriente insuficiente. La inclusión de escoria consiste en la presencia de óxidos metálicos dentro de la soldadura, óxidos que son el resultado de las reacciones químicas entre el metal, el aire y el recubrimiento del electrodo durante el depósito y la solidificación del metal de aportación. INSPECCIÓN Y CONTROL
:
El éxito enorme que han tenido las estructuras soldadas se ha debido, en buena parte, a que han seguido las siguientes condiciones para la inspección de la calidad de la soldadura : 1.-
Establ Estableci ecimie miento nto de bue bueno noss proc procedi edimie miento ntoss de de sold soldadu adura. ra. Como Como la adopc adopción ión de las Juntas Precalificadas y las Normas AWS.
2.2.-
Empl Empleo eo de sold soldad ador ores es u oper operad ador ores es cali califi fica cado dos, s, sola solam mente ente sold soldad ador ores es que que muestran certificados de capacidad o que han pasado pruebas de calidad.
3.3.-
Empl Empleo eo de insp inspec ecto tore ress calif calific icad ados os con con exper experie ienc ncia ia y su prese presenc ncia ia cont contin inua ua en el taller y en la obra.
4.4.-
Uso Uso de técn técnic icas as esp espec ecia iale less de ins inspe pecc cció iónn cuan cuando do se se nece necesi sita ta..
5.5.-
Máqu Máquin inas as de sold soldar ar cada cada vez vez más más per perfe fecc ccio iona nada das. s.
Existen varios métodos para la inspección de las soldaduras, siendo el visual el más simple pero que requiere experiencia; se debe tener presente el tamaño, forma y longitud de los cordones, así como la socavación. socavación.
INSPECCION EN SOLDADURAS :
Los tipos de La Inspección no destructiva en los métodos de radiografía industrial, ultrasonido industrial, líquidos penetrantes, partículas magnéticas y corrientes Eddy, en base a códigos, códigos, normas o especificaciones especificaciones aplicables son : a)
INSPECCIÓN POR RAYOS X - RADIOGRAFIA : Empleo de rayos X para la detección de discontinuidades internas en : Piezas obtenidas por fundición (hierros, aceros y aleaciones no ferrosas), forja, extrusión, maquinado, entre otros. Estru Estruct ctur uras as Sol Solda dada dass de acer aceros os al al carb carbon onoo y baj bajaa alea aleaci ción ón.. Sold Soldaadura durass de de re recipie ipient ntees a pre presi sióón. Glenbrook ha desarrollado la familia RTX para inspección por rayos X. Los equipos desarrollados por Glenbrook son equipos de bajo coste, innovadores y ampliables. Glenbrook tiene patentado su sistema de cámaras de rayos X con la que ha ganado varias distinciones. Cuando se inspecciona una imagen, por ejemplo las soldaduras de componentes BGA, pueden aparecer unos huecos en los puntos de la soldadura. Estos huecos normalmente se hacen más grandes o más pequeños en la imagen del monitor cuando los inspeccionamos con cámaras de rayos X. Esto se debe a la tensión aplicada. A medida que aumentamos la tensión los huecos se van haciendo más grandes, llegando a ocupar un alto porcentaje del punto de soldadura. El sistema patentado de Glenbrook elimina este efecto, cuando aplicamos una tensión mayor, los huecos se mantienen constantes en relación al punto de soldadura. El sistema de inspección por rayos X es muy útil para inspeccionar componentes del tipo BGA. Cuando se realiza un test MDA y aparece un fallo, hay que buscar donde se encuentra. Muchas veces estos fallos se deben a una mala soldadura de estos componentes, que es imposible de averiar a simple vista. Entonces se hace necesario un equipo de inspección por rayos X para poder revisar las soldaduras de los componentes BGA. Tamb Tambié iénn es muy muy útil útil para para insp inspec ecci cion onar ar las las pist pistas as inte interm rmed edia iass en tarje tarjeta tass multicapa para poder inspeccionar la posible ruptura de pistas interiores y así analizar posibles fallos. Entre las distintas series cabe destacar:
RTX-Mini Esta es una unidad portátil de rayos X en tiempo real diseñada para inspeccionar tarjetas multicapa e integrar tarjetas de circuito impreso. Al ser portátil se puede utilizar en cualquier mesa, en la oficina, en el laboratorio o
transportarlo a cualquier planta de producción. La unidad más pequeña pesa 59 libras. Especificaciones: Tensión de trabajo: 120V, 60Hz ó 220V, 50Hz Tensión del ánodo: 35kV (ajuste interno) Corriente del ánodo: 30 microamperios (ajuste interno) Foco de 0.2 mm Distancia Focal: de 4 a 6 pulgadas (programado de fábrica) Modo actuación de los rayos X: pedal o tempotizador (para inspecci inspección ón en tiempo tiempo real real en proceso procesoss de produc producció ción) n)Este RTX-113 (para sistema provee una rápida inspección por rayos X en tiempo real para tarjetas multicapa y PCBs ensamblados en un entorno de producción. El rango de aplicaciones abarca desde la fabricación de PCBs, incluyendo taladros de muy poco diámetro, hasta tarjetas ensambladas, ensambladas, incluidas las que poseen componentes avanzados como BGAs, µBGAs...
Especificaciones: Dimensiones nominales en pulgadas: 42H x 42W x 24D Tensión de trabajo: 120V, 60Hz ó 220V, 50Hz Resolución de contraste: puede analizar el grosor de un hilo de oro de una milésima de pulgada (0.025mm). Resolución espacial: 20 lp/mm (con la opción de MicroTech hasta 100lp/mm) Tensión del ánodo: 35kV hasta 65kV (ajuste interno) Corriente del ánodo: 20 a 50 microamperios (ajuste interno) Foco de 0.2 mm Distancia Focal: de 4 a 6 pulgadas (programado de fábrica) Modo actuación de los rayos X: pedal
RTX-Dual-VU (para inspección de rayos X e inspección visual simultáneamente)Con la adición del sistema de vídeo patentado por Glenbrook al RTX-113, obtenemos el RTX-Dual-VU que nos proporciona visión de rayos X y visión superficial simultáneamente en dos monitores. El sistema ofrece una ampliación de la superficie de la placa de 15 aumentos en un monitor a la vez que en otro nos ofrece la visión mediante rayos X del mismo área. Especificaciones: Dimensiones nominales en pulgadas: 42H x 42W x 24D Tensión de trabajo: 120V, 60Hz ó 220V, 50Hz Resolución de contraste: puede analizar el grosor de un hilo de oro de una milésima de pulgada (0.025mm). Resolución espacial: 20 lp/mm (con la opción de MicroTech hasta 100lp/mm) Tensión del ánodo: 35kV hasta 65kV (ajuste interno)
Corriente del ánodo: 20 a 50 microamperios (ajuste interno) Foco de 0.2 mm Distancia Focal: de 4 a 6 pulgadas (programado de fábrica) Modo actuación de los rayos X: pedal b)
ULTRASONIDO Detección de discontinuidades internas en : Piezas y componentes metálicas obtenidos por forja, fundición, laminado, maquinado entre otros. Estructuras so soldadas. Soldaduras de recipientes a presión. Así como la determinación de espesores en : placas, tanques y recipientes a presión.
c)
LIQUIDOS PE PENETRANTES Empleo de líquidos penetrantes visibles y fluorescentes para la detección de discontinuidades discontinuidades superficiales a : - Piezas y componentes metálicos, plásticos, materiales no porosos, entre otros. - Estructuras soldadas.
d)
PARTICULAS MA MAGNETICAS Inspección con magnetización por yugo, puntas de contacto, etc., para la detección de discontinuidades superficiales en : - Piezas obtenidas por fundición, forja, extrusión, maquinado, entre otros. - Estructuras soldadas y recipientes a presión.
e)
ELECTROMAGNETISMO O CO CORRIENTES ED EDDY Empleo de electromagnetismo en materiales electro conductores para : - Inte Interc rcaambio bio de de calo alor. - Evalua Evaluació ciónn de de espeso espesores res en recub recubrim rimien iento to - Detección Detección de discon discontinui tinuidade dadess superfi superficiale cialess como: como: grieta grietas, s, porosi porosidad. dad. Sepa Separa raci ción ón de mate materi rial ales es,, por por comp compos osic ició iónn quím químic ica, a, trat tratam amie ient ntoo térmico, etc.
f)
INSPECCION VISUAL PRUEBA HIDROSTATICA Como capacitación deberá contar con cursos de Planeación e impartición de programas de formación de recursos humanos para la calificación como inspec inspector tores es nivele niveless I y II en Ensay Ensayos os No Destru Destructi ctivos vos,, orien orientad tados os a los métodos: . Ultrasonido Industrial o Radiografía Industrial o Líquidos Penetrantes o Partículas Magnéticas
PERSONAL QUE SE REQUIERE :
Inspectores de Ensayos Ensayos No Destructivos , Dos Inspectores con nivel nivel III ASNT, Dos
RESISTENCIA NOMINAL NOMINAL DE LAS SOLDADURAS SOLDADURAS
:
En principio las soldaduras deben tener suficiente material del electrodo adecuado para trasmitir todas las cargas que se le impongan : Las soldaduras acanaladas, se dimensionarán para trasmitir los esfuerzos directos, ya sea de tracción, compresión o corte, mientras que las soldaduras de filete, no importa la dirección de las cargas, se considerará que la trasmisión es siempre por corte en la sección crítica, es decir en la garganta. 2.2.-
LISTA DE LOS ELEMENTOS INDIVIDUALES
:
2.2.1 .2.1 TRABE RABES S AR ARMADA MADAS S DE DE ACE ACERO RO : (1) : (2) : (3) : (4) : (5) : (6) (6) :
hw = 135 cm., tw = 1.5 Cm. Alma de la trabe, bfs = 40 Cm., tfs = 2.5 Cm. Patín Su Superior, bfi = 50 Cm. tfi = 2.5 cm. Patín in inferior, Platabanda ce central de de refuerzo, bp = 45 Cm., tp = 2.5 Cm Cm. Atiesadores : h = 135 cm., b = 15 cm. t = 3/8”, para los atiesadores intermedios y t = ½” para los atiesadores de apoyo en cada extremo. Cone Co nect ctor ores es con con cab cabez ezaa tip tipoo per perno no,, φ = 5/8”, 5/8”, l = 3”.
2.2.2 VIGAS DIAFRAGMAS DE ACERO
:
2.3
(1) : Patín Su Superior, (2) : Alma de la viga, (3) : Patín in inferior, TALLER ME MECANICO DE DE OB OBRA
bfs = 30 Cm., hw = 66 cm., bfi = 30 Cm.
tfs = 2.0 Cm. tw = 1.5 Cm. tfi = 2.0 cm.
:
2.3.1 UBICACIÓN Y EXTENSIÓN : El taller mecánic mecánicoo de la obra debe estar estar ubicado ubicado en un sector sector más o menos plano que se encuentre encuentre cerca cerca de la zona de construcción del mismo puente. El área mínima que deberá proveerse para los vehículos que transportarán las estructuras metálicas desde la ciudad hasta la obra del puente. El área mínima que deberá proveerse para el taller de la obra será de 20*30 metros a fin de contar con un espacio suficiente para almacenar y manipular las diferentes partes de las estructuras metálicas que se ensamblarán en este taller. El área del taller será completamente cercado, disponiendo una o dos puertas de acceso vehicular. El piso será nivelado y cubierto con un falso piso de concreto f’c = 100 kg/cm 2 de 0.15 m. de espesor. 2.3.2 EQUIPAMIENTO BÁSICO DEL TALLER o o o o o o o o o
2.4
:
02 marcos de acero móviles de 12 toneladas de capacidad de carga. 02 Tecles con capacidad de carga de 12 toneladas cada uno. 02 gatas hidráulicas o mecánicas mecánicas de 50 toneladas de capacidad cada cada una. 02 llaves tilford Equipo electrógeno Equipo de soldadura 02 rodillos giratorios de acero Cables metálicos (torones tipo boa) de diámetros ¼”, 3/8” y ½”. Herramientas de mano.
PROCESO DE DE LA LANZAMIENTO Y MONTAJE : La secuencia del proceso de lanzamiento y montaje de las estructuras metálicas tiene las etapa etapass que se desc describ riben en a cont continu inuac ación ión : 1.1.-
Constr Cons truc ucci ción ón de los los dos est estri ribo boss de apoy apoyoo del puen puente te,, inclu incluyyendo endo los los bloqu bloques es de concreto y las molduras que van dispuestos sobre las cajuelas de apoyo de estas estructuras. Previamente se ha enrrocado el fondo del cause del río y éste ha sido canalizado por la zona central.
2.2.-
Alqu Alquil iler er y/o y/o Co Cons nstr truc ucci ción ón de cuatr cuatroo torres torres metá metáli lica cass provi provisi sion onal ales es de celo celosí síaa itinerantes con posiciones (2) en los tercios de la luz del puente y (29 en los
extremos del puente, con longitudes que cubren un ancho de 3.00 m. y con capaci capacida dades des de carga carga de servi servicio cio de 20 tonela toneladas das cada cada una una.. Estas Estas torres torres metálicas se apoyarán directamente sobre el enrrocado colocado en el fondo de lecho del río y se equiparán con dobles rodillos de acero en sus correspondientes correspondientes plataformas superiores de apoyo. El ancho de estas torres será de 1.50 m. con el propósito de poder transitar con facilidad por encima de ellos y poder instalar algunos equipos requeridos para el lanzamiento y montaje de las estructuras metálicas del puente. Estas cuatro torres irán desplazándose desplazándose conforme se vayan lanzando lanzando cada cada viga trabe. 3.3.-
Coloca Colo caci ción ón y fij fijac ació iónn con con resi resina na epó epóxi xica ca SIK SIKAD ADUR UR 32 32 GEL GEL o simi simila larr de las las placas reforzadas de apoyo de neopreno de 50*40*4.8 centímetros dentro de las molduras de concreto de 50.5*40.5*0.6 centímetros, construidas sobre la losa superior de tapa y de los bloques de apoyo de concreto de las cajuelas de apoyo de los estribos.
4.-
Tra Trasla slado de las las media ediass tra trabes arma armadas de ace acero ensam nsambl blaadas das en el tall talleer mecánico de obra al sector de la construcción del puente e izaje de las mismas encina de las cajuelas de apoyo de los estribos y de las torres metálicas de apoyo dispuestas en los tercios de luz y en los extremos, con la yuda de una grúa mecánica de 20 toneladas de capacidad mínima de carga, así como de otros quipos e instrumentos auxiliares. Una parte del recorrido de las medias trabes puede realizarse encima de troncos tr oncos (rollizos) de madera que funcionarán como rodillos en el momento de jalar estas estructuras metálicas con la yuda de cables de acero. Es importante que esta operación de traslado se realice con el cuidad cuidadoo debid debidoo para para evitar evitar dañ daños os en las estruc estructur turas as metál metálica icas. s. Asimi Asimismo smo,, durante el izaje de las medias trabes armadas de acero se debe evitar producir golpes contra las estructuras de los estribos de concreto armado y ocasionar daños en estos elementos de apoyo. El izaje de las medias medias trabes trabes armada armadass de acero, acero, que tienen tienen una longit longitud ud aproximada de 15 metros y un peso total de aproximadamente 7.50 toneladas, con ayuda de la grúa mecánica, se efectuará sujetando y levantando dichas estructuras en tres secciones, tal como se ilustra en el esquema siguiente :
En esta operación de izaje se utilizarán cables (torones9 de acero de alta resistencia de ½” de diámetro y abrazaderas metálicas con chapa de seguridad. Se buscará hacer coincidir los puntos de izaje de las medias trabes armadas con atiesadores intermedios de refuerzo del alma, a fin de reducir los esfuerzos en los patines superior e inferios de estas estructuras metálicas. Torón de ½”
Abrazadera ajustable de acero con chapa de seguridad de 6” de ancho Chapa de Seguridad.
5.-
Lev Levanta antam mien iento de las las media dias trab trabees arma rmadas, das, 0.30 0.30 m. por enc encima ima de las las superficies de apoyo de las placas reforzadas de neopreno, utilizando gatas hidráulicas de 50 toneladas de capacidad de carga, después de lo cual se proporcionará un apoyo apoyo estable sobre sobre las torres metálicas metálicas y andamios.
6.6.-
Despla Desp laza zami mien ento to lige ligero ro de las las med media iass trabe trabess armad armadas as con con ayud ayudaa de las las gata gatas, s, rodillos de acero, llaves tilford y tacos de madera, hasta lograr un ensamblaje perfecto entre ambas estructuras que conforman una trabe armada completa. Una vez alineados y ensambladas en el centro de las dos medias trabes armada armadas, s, éstas éstas serán serán fijadas fijadas e inmovi inmoviliz lizada adass en dichas dichas posici posicione ones. s. Estas Estas operaciones de alineamiento y ensamblaje de las medias trabes armadas se ejecutarán trabe por trabe, en forma escalonada.
7.7.-
Ejec Ejecuc ució iónn de las las cone conexi xion ones es sold soldad adas as de ensam ensambl blaj ajee de las las medi medias as trab trabes es armadas de acero alineadas, completando de esta forma la construcción de las trabes armadas del puente.
8.8.-
Aplica Apli caci ción ón de de la res resin inaa epóx epóxic icaa tipo tipo SIK SIKAD ADUR UR 32 32 GEL GEL ó simi simila larr en la par parte te superior de las placas reforzadas de apoyo de neopreno y bajada de las trabes armadas de acero a sus posiciones definitivas en el puente, con ayuda de las gatas hidráulicas y otras herramientas adecuadas.
9.9.-
Tras Trasla lado do de los los tramo tramoss de las vig vigas as diaf diafra ragm gmaa de acer aceroo al secto sectorr mismo mismo de construcción del puente, con la ayuda de troncos de madera y cables de acero.
10.10.-
Izamie Izamiento nto y monta montaje je sobre sobre torre torress metáli metálicas cas itine itineran rantes tes de los los tramo tramoss de vigas vigas diafragma de acero, realizando los desplazamientos requeridos para colocarlos en sus posiciones definitivas entre las trabes armadas de acero ya lanzadas, montadas y conectadas en sus posiciones definitivas en el puente.
11.11.-
Ejec Ejecuc ució iónn de las conex conexio ione ness sold soldad adas as entre entre las vigas vigas diafra diafragm gmaa y las las trabe trabess armadas de acero, con lo cual se concluye la construcción de las estructuras metálicas del puente. En caso de que la longitud de un tramo de viga diafragma de acero resultase ligeramente mayor que la correspondiente separación libre entre las almas de las trabes armadas adyacentes; será necesario ejecutar los recortes necesarios para lograr un ajuste adecuado antes de soldar. En caso contrario, de que apareciesen holguras en las conexiones inferiores a 0.5 cm., éstas serán selladas con soldadura; en caso de holguras mayores mayores a 0.5 cm., éstas éstas tendrán que ser sell sellad ados os con con sold soldad adur uraa y plan planch chas as de acer aceroo de la mism mismaa cali calida dadd que que la estructura metálica (Acero Sider Perú PG – E35). Estos problemas de ajuste entre las vigas diafragma y las trabes armadas de acero se pueden evitar fabricando a medida las primeras, una vez montadas y conectadas las segundas en sus posiciones definitivas en el puente.
12.12.-
Encofr Encofrado ado,, armado, armado, vacia vaciado do de concre concreto to y posteri posterior or desen desencof cofrad radoo del tabler tableroo superior de concreto armado, incluyendo las veredas y parapetos de barandas. El encofrado del tablero superior del puente puede apoyarse directamente sobre las estructu estructuras ras metálicas, metálicas, las que a su vez estarán estarán apoyadas apoyadas sobre estribo estriboss y apuntalamientos por medio de pies derechos sobre todo en la parte central del puente. Asimismo, previamente al vaciado del concreto, se deberá colocar los parantes metálicos de barandas y las varillas de refuerzo vertical de los postes de concreto armado de barandas.
13.13.-
Construcc Constr ucción ión de los los poste postess de concre concreto to armado armado y coloc colocaci ación ón / fijació fijaciónn de los tubos metálicos de las barandas.
14.14.-
Retiro Retiro de los los apunt apuntala alamie miento ntoss de apoy apoyo, o, despu después és del del transcu transcurso rso de de 28 días días de ejecutada la operación de vaciado del tablero superior de concreto armado del puente.
15.15.-
Aplica Aplicació ciónn de la la carpe carpeta ta asfál asfáltic ticaa emuls emulsion ionada ada,, de 5 cm. cm. de espeso espesor, r, sobre sobre la la loza loza de calz calzad adur uraa del del tabl tabler eroo supe superi rior or del del puen puente te,, y prot protec ecci ción ón de las las estructuras metálicas con una pintura anticorrosiva.
NOTA :
El alineamiento y ensamblaje de las cuatro partes de cada trabe armada de acero, fabricadas en el taller mecánico especializado de la ciudad, puede realizarse directamente en el sector mismo de construcción del puente con la ayuda de cuatro torres metálicas itinerantes que permitan ejecutar las conexiones soldadas requeridas para montar una por una cada trabe armada de acero en forma completa. Las estru estructu cturas ras metál metálica icass del del pue puente nte serán serán fabric fabricad adas, as, lanza lanzadas das y montados ciñéndose ciñéndose a la sección sección 10. Steel Structures, de la División División II. Construction de la especificación Standard Specifications for Highway Bridges de la AASHTO.
2.5
MANEJO DE LOS ELEMENTOS DE ACERO : Los elementos de acero tienen que manipularse, transportarse y almacenarse de tal manera que no resulten dañados o sometidos a cargas demasiado elevados y que su superficie tratada no quede deteriorada. Los elementos tienen que apilarse en una capa de madera con distancia suficiente de la tierra. Los elementos de secciones transversales en I tienen que almacenarse con el alma en posición vertical.
CAPITULO III SUBESTRUCTURAS 3.1
3.2
CONSTRUCCION DE LOS ESTRIBOS DE APOYO : Las tolerancias en las medidas geométricas de los cuerpos centrales de los estribos de apoyo, son como como sigue : a)
Posición en en proyección ho horizontal Estribos (medido (medido en el el apoyo apoyo del puente) puente) : +- 2.0 cm.
b)
Centro de los apoyos apoyos en el estado final Luz . +- 1.0 cm. Dist Distan anci ciaa tra trans nsve vers rsal al de los los apo apoyyos en un estr estrib iboo : +- 0.5 0.5 cm. cm.
c)
Bordee sup Bord super erio iorr e inc incli lina naci ción ón de la supe superf rfic icie ie de apoy apoyoo Diferencia de nivel de los bordes superiores de las superficies de apoyo : +- 2.0 cm. (medido “en el apoyo del puente”). Inclinación de la superficie de las cajuelas de apoyo : La superficie de las losas de tapa de las cajuelas de apoyo de los estribos deben ser horizontales.
APOYOS DE LAS TRABES ARMADAS DE ACERO
:
Las Las trabes trabes armadas armadas de acero acero del puente puente se apoy apoyan an sobre placas placas reforzad reforzadas as de neopreno de 50 centímetros de largo, 40 centímetros de ancho y 4.8 centímetros de espesor, incluyendo incluyendo las cuatro placas metálicas de refuerzo de 0.30 cm. de espesor. El grado de dureza de estas placas de apoyo es de 60. Estas placas van alojadas y fijadas con resina epóxica SIKADUR 32 GEL o similar en molduras de concreto de 0.6 centímetros de profundidad, dispuestas sobre la losa superior de tapa de los estribos para las placas ubicadas en los extremos y sobre los bloques de apoyo apoyo de concreto concreto para las placas placas interiores.
3.3
SECUENCIA DE DE LO LOS TR TRABAJOS DE DE SU SUBESTRUCTURA
:
Los trabajos de subestructura deben concluirse antes de iniciar las operaciones de lanzamiento y montaje de las estructuras metálicas del puente. Si esto no fuese posible por ciertas razones, por lo menos deben estar concluidos los cuerpos centrales de los estribos, incluyendo los bloques de apoyo de concreto y las molduras dispuestos sobre la losa superior de las cajuelas de apoyo.
CAPITULO
IV
TERRENO DE MONTAJE Y PREPARACIONES DE DE MONTAJE MONTAJE 4.1
TALLER DE MONTAJE : El método de lanzamiento y montaje de las estructuras metálicas del puente propuesto en este manual requiere de un taller provisional de montaje en obra que ocupe una exte extens nsió iónn de terr terren enoo lo sufi sufici cien ente teme ment ntee ampl amplio io para para el alma almace cena nami mien ento to y manipula manipulación ción de las diferente diferentess partes que componen componen las trabes armadas armadas y las vigas diafragma de acero. El subsuelo debe ser plano y compacto para poder resistir las fuerzas horizontales y verticales aplicadas. Las vías de traslación para el lanzamiento deben deben ser con config figura uradas das y anclad ancladas as de maner maneraa que resis resistan tan las fuerza fuerzass vertic verticale aless aplicadas como también las fuerzas horizontales de viento esperadas. El contrapeso requerido debe ponerse a disposición en la cantidad indicada.
4.2 4.2
VIAS VIAS DE TRAS TRASLA LACI CIÓN ÓN DE LOS LOS ELEM ELEMEN ENTO TOS S RODA RODANT NTES ES : Las vías de traslación de las estructuras metálicas deben comunicar adecuadamente el taller de montaje de obra con el sector mismo donde se va a construir el puente, que corresponde a todo el espacio comprendido entre los dos estribos de apoyo. Las vías de traslación deben ser planas y deben resistir las fuerzas aplicadas durante el proceso de lanzamiento lanzamiento y montaje montaje de las estructuras metálicas del puente. puente. Dos sistemas diferentes de vías de traslación tr aslación pueden ser utilizados : SISTEMA 1.- El elemento rodante se desplaza desplaza en un perfilado perfilado en U, que es apoyado apoyado en forma continua sin interrupción y atornillado en maderos. Las alas del perfilado en U sirven de guía lateral.. SISTEMA SISTEMA 2.2.- El elemento rodante rodante se desplaza desplaza en una artesa artesa de concreto concreto de unidades unidades prefabricadas. En este caso tienen que montarse montarse placas de acero de un espesor mínimo de 10 mm. Para las vías de traslación. Como guía lateral y para resistir las fuerzas de viento, los lados deben ejecutarse en concreto y reforzarse correspondientemente para resistir las fuerzas de viento. Además, estas fijaciones laterales deben recibir un enlucido, o sea, deben ser revestidos también con placas de acero. En ambos sistemas el subsuelo subsuelo tiene que ser ser plano y resistente. resistente.
CAPITULO V PROTECCIÓN Y MANTENIMIENTO 5.1
GENERALIDADES : después de la conclusión de la construcción del puente es necesario redactar un cuaderno de la estructura metáliza en el cual hay que registrar todos los datos como flecha, tiempos y flechas de mantenimiento. Este capítulo aolamente se ocupa del mant manten enim imie ient ntoo de las las estr estruc uctu tura rass de acer acero, o, de los los apoy apoyos os y de la prot protec ecci ción ón anti antico corro rrosi siva va.. El mant manten enim imie ient ntoo inte integr gral al del del puen puente te debe deberá rá incl inclui uirr tamb tambié iénn la condición de los tramos de acceso de la carretera, del talud, de las subestructuras y de la losa del tablero superior de concreto armado. La estructura portante de acero deberá verificarse en intérvalos regulares de tiempo para determinar deterioros y/o daños. Los equipos de tal inspección periódica deben incluir los siguientes equipos : o Escaleras de tijera (estirable hasta 6 metros por lo menos) o Gemelos o Instrumento de medición del espesor de la capa de pintura de protección anticorrosiva.
5.2
INSPECCION : La inspección de la estructura portante de acero incluye sobre todo los daños debidos a la corrosión o daños de la capa de pintura antocorrosiva, así como fenómenos de asien asiento to o defor deforma macio cione nes. s. Es importa importante nte inspec inspeccio cionar nar por muest muestreo reo el estad estadoo de conservación de las diferentes conexiones soldadas en las trabes armadas y vigas diafragma de acero. Hay que verificar la estructura portante de acero para Detectar depósitos de suciedad, particularmente en los patines y almas de las trabes armadas y vigas diafragma de acero. Durante la inspección hay que eliminar estos depósitos en cuanto sea posible. La aberturas de drenaje deben estar limpias. Hay que verificar la protección antocorrosiva, marcar daños y verificar la causa. Hay que prestar una atención particular a los siguientes problemas : Conexiones soldadas Puntos de contacto entre acero y concreto Supe Superf rfic icie iess hor horiz izon onta tale less en en los los que que se se pue puede denn acu acumu mula larr hum humed edad ad y suc sucie ieda dad. d.
5.3
Hay que verificar las placas reforzadas de neopreno en los apoyos para detectar fisu fisura ras, s, asen asenta tami mien ento toss perm perman anen ente tes, s, ensu ensuci ciam amie ient ntos os en las las zona zonass de apoy apoyoo o desplazamientos desplazamientos horizontales extraordinarios. CAPA DE PROTECCIÓN ANTOCORROSIVA : desp despué uéss de su fabr fabric icac ació iónn todo todoss los los elem elemen ento toss de acer aceroo son son galv galvan aniz izad ados os por por inmersión en caliente. Bajo condiciones normales esta protección antocorrosiva tiene una duración muy larga sin necesidad de medidas adicionales. Donde la capa de Zinc queda rasgada o penetrada en zonas pequeñas, la protección cotódica del acero debajo queda intacta y desde luego no tiene que tratarse. Donde una zona más larga de la capa protectora fue dañada, por ejemplo durante una reparación o por un defecto, defecto, la zona correspondiente correspondiente tiene que tratarse como sigue : a) La zon zonaa tien tienee que lim limpia piars rsee hast hastaa el met metal al bril brilla lant ntee medi median ante te rasc rascad ador or,, cepi cepill lloo eléctrico o, si está disponible, equipo de chorreado con arena. b) d)
Limpiar la superficie con con un trapo hasta que quede limpia limpia y seca. Hayy que Ha que apli apliccar dos dos cap capas de una una pin pintura tura ino inorgá rgánic nica de sili siliccato ato de zinc inc media mediante nte una brocha brocha o una pistol pistolaa pulver pulveriza izador dora. a. Hay que observ observar ar las instrucciones del fabricante. La capa final debe ser de 80 µ m La pintura tiene que aplicarse minuciosamente en los ángulos y bordes de las planchas de acero que conforman las trabes armadas y vigas diafragmas. Las superficies de acero acero tienen que estar estar secas secas y limpias. La pintura pintura debe aplicarse aplicarse en una capa capa de espesor regular y de preferencia mediante pulverización o brocha. Hay que evitar surcos o burbujas.
5.4
PLACAS DE APOYO DE NEOPRENO : Las Las plac placas as de apoy apoyoo de neop neopre reno no no nece necesi sita tann ning ningún ún mant manten enim imie ient ntoo y bajo bajo condiciones normales tienen una vida muy larga. De vez en cuando deben verificarse para detectar eventuales indicios de daño, fisuras, abolladuras extraordinarias o movimientos de traslación. El valor límite de desplazamiento lateral es de 25% de la altura o del espesor de apoyo. Apoyos con importantes desplazamientos desplazamientos deberán recentrarse. Apoyos dañados o inutilizables tienen que reemplazarse. En cada caso hay que verificar la estructura portante y particularmente todos los apoyos después de un terremoto. Si un daño (extrema posición oblicua, fisuras, etc.) sobreviene, hay que levantar la estructura estructura portante portante para descargar descargar la placa de neop neopreno reno dañada. dañada. A continuación continuación el apoy apoyoo pued puedee reca recamb mbia iars rsee y volv volver er a colo coloca carr la estr estruc uctu tura ra en su posi posici ción ón correspondiente. Puno, Mayo del 2002.
