SECRETARÍA DE LAS JORNADAS. Coordinación de Extensión .Edif. del Decanato, Piso 2. Facultad de Ingeniería. Universidad Central de Venezuela. Ciudad Universitaria de Caracas. 1053
Telf.: +58 212-605 3166 / 3257
https://sites.google.com/site/congresodeinspeccion/home
1
TEMA 2
ANALISIS GENERAL DE LAS NORMAS Y SISTEMAS DE CONTROL DE CALIDAD Y SEGURIDAD PARA LA CONSTRUCCION
NORMATIVA EXISTENTE
PARA EL USO DE LOS SEPARADORES DE PUENTE
2
NORMATIVA EXISTENTE
PARA EL USO DE LOS SEPARADORES DE PUENTE
Ricardo Oliveros Jugador
Las estructuras de puente hacen uso de unos elementos que son los separadores (diafragmas), en general su función cumple los siguientes objetivos:
Para el caso de los separadores intermedios, Servir de soporte transversal
de las vigas longitudinales impidiendo su rotación, así como para redistribución de esfuerzos, de ser necesario.
Para el caso de los separadores de apoyo, servir de apoyo a un sistema de
gatos hidráulicos que servirán para levantar el puente en caso de ser necesario cambiar los apoyos de las vigas, que estarán colocados en los extremos de las vigas, así como para redistribución de esfuerzos, de ser necesario.
Sus condiciones de uso se rigen por normativas extranjeras, ya que en Venezuela no contamos con las normas que establezcan los parámetros de diseño y construcción que los mismos ameritan.
Se ha observado últimamente, en el diseño y construcción de estructuras de puente de vigas de concreto (ya sean de concreto armado o de postensado), el empleo de separadores intermedios basados en elementos metálicos colocados en forma de diagonales arriostradas a las vigas mediante pernos y planchas de anclaje.
Existe una normativa vigente que regula el empleo de los separadores de vigas en puentes, dependiendo de la naturaleza del material empleado en la construcción y ejecución de dicha estructura vial
3 Las estructuras de puente hacen uso de unos elementos que son los separadores (diafragmas), en general su función cumple los siguientes objetivos:
Para el caso de los separadores intermedios, servir de soporte transversal
de las vigas longitudinales impidiendo su rotación debido a la acción de las cargas vivas, así como para redistribución de esfuerzos, de ser necesario.
Para el caso de los separadores de apoyo, servir de apoyo a un sistema de
gatos hidráulicos que servirán para levantar el puente en caso de ser necesario cambiar los apoyos de las vigas, que estarán colocados en los extremos de las vigas, así como para redistribución de esfuerzos, de ser necesario.
Sus condiciones de uso se rigen por normativas extranjeras, ya que en Venezuela no contamos con las normas que establezcan los parámetros de diseño y construcción que los mismos ameritan.
Empleamos como elemento normativo (entre otras), a las Especificaciones
para Puentes Carreteros de la AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials). En específico para estos elementos de diafragmas se dan las referencias en la Sección 08 sobre Concreto Reforzado, la Parte B de Análisis, numeral 8.12 – Diafragmas:
“8.12.1 Los diafragmas se deben utilizar en los extremos de los elementos en “T”, a excepción que se hayan previstos otros medios para resistir las fuerzas laterales y mantener la geometría de la sección. Los Diafragmas se pueden omitir cuando pruebas o análisis estructural demuestren la adecuada resistencia.
8.12.2 En los tramos con vigas tipo “T”, se debe proveer al menos un diafragma intermedio en el punto de máximo momento positivo para casos de luces mayores de 40pies (12m)
8.12.3 Vigas rectas tipo Cajón o curvas con un radio interior de 800 pies (245m o mayores no necesitan diafragmas. En caso de radios menores de 245m, diafragmas intermedios son necesarios, a menos que ensayos o análisis estructurales le demuestren. Se recomienda una separación de los Diafragmas de unos 40pies (12m) para ayudar a la Torsión.”
Como se puede observar en los párrafos anteriores, los enunciados de los artículos que conforman las especificaciones de los separadores del numeral 8.12, son premisas de carácter general, no se adentran en consideraciones profundas de diseño.
4 función para la cual están especificados los separadores, pero la problemática empieza a presentarse al poner a trabajar a dos elementos de diferente naturaleza como lo son el acero y el concreto (por separado), y sobre todo por la magnitud de los esfuerzos a los cuales estos separadores deben enfrentarse. Y en especial con los diferentes cambios de temperaturas, ya que los coeficientes de dilatación son completamente diferentes entre el concreto y el acero.
Como ejemplo podemos señalar un puente con una luz de 30 mts, al emplear vigas de concreto o de acero, no necesariamente en ambos casos se deberá tener la misma separación entre vigas, además el peso individual de cada viga de uno y otro material será totalmente diferente, por lo cual al ser transmitidas las fuerzas del tablero hacia el conjunto de vigas, las fuerzas de corte, momento y torsión serán diferentes en ambos casos, la torsión generará un pandeo lateral torsional de magnitudes mayores en las vigas de concreto que en las vigas metálicas, y esto a su vez se verá reflejado en el tipo de separador que deberá contener este efecto torsional.
Ahora bien, si se emplean diagonales metálicas como separadores en vigas de concreto, los primeros elementos a diseñar además de la envergadura de las diagonales, será la forma de anclar esas diagonales al concreto de las vigas como elemento de fijación, para lo cual debemos seguir los lineamientos
emanados de la Norma COVENIN 1753-2006 de Proyectos de Construcción
de Obras de Concreto Estructural, el cual en su Anexo D que se enfoca en Anclaje en el Concreto, y en su aparte D1 relativo a los Alcances señala:
“Este Apéndice se aplicará tanto a los anclajes colocados antes del vaciado del concreto como a los colocados en el concreto endurecido, pero excluye los insertos especiales, tales como pernos pasantes, anclajes múltiples conectados a una sola plancha de acero en el extremo embebido de los anclajes, anclajes adhesivos o en morteros expansivos, y pernos y clavos percutidos neumáticamente. También se incluyen los pernos instalados en el concreto endurecido que cumplen previamente con los ensayos de precalificación de la Norma ACI 355.2/355.2 R-01 Evaluating the Perfomance of Post-Installed Mechanical Anchors in
Concrete and Commentary.”
5
Anteriormente habíamos observados los enunciados de las Especificaciones
para Puentes Carreteros de la AASHTO, las cuales eran premisas de carácter general, en cambio a continuación ahondaremos en consideraciones más
específicas, por lo cual nos remitimos a las Especificaciones AASHTO para el
Diseño de Puentes por el Método LRFD: Capítulo 5 - Estructuras de Concreto
5.10 - Detalles de Armado
5.10.9 - Zonas de Anclaje Postensado
5.10.9.3 - Diseño de la Zona General
5.10.9.3.5 - Diafragmas:
“Para los tendones anclados en diafragmas, las tensiones de compresión en el concreto dentro del diafragma se deberán limitar como se especifica en el Artículo 5.10.9.3.2. También se deberán investigar las tensiones de compresión en la transición entre el diafragma y las almas y alas del elemento.
Se deberá proveer armadura para asegurar la plena transferencia de las cargas de los anclajes en el diafragma hacia las alas y almas de la viga. Se deberán verificar los requisitos para armadura de corte por fricción entre el diafragma y el alma y entre el diafragma y las alas. También se deberá proveer armadura para retener las fuerzas de desviación provocadas por la curvatura de los tendones.”
Se puede apreciar en el enunciado de este apartado 5.10.9.3.5 de la Norma, que se especifica el empleo del concreto armado, para el caso del uso de separadores (diafragmas) en vigas de concreto.
En la misma Norma de Especificaciones AASHTO para el Diseño de
Puentes por el Método LRFD:
Capítulo 6 - Estructuras de Acero
6.7- Requisitos Generales de Dimensionamiento y Detallado
6.7.4 - Diafragmas y Marcos Transversales (disposiciones
generales, secciones doble t rectas, secciones tipo cajón rectas, celosías y arcos)
6.7.4.1 - Disposiciones Generales:
“Los diafragmas o marcos transversales se podrán colocar al final de la estructura, sobre los apoyos interiores y de manera intermitente a lo largo del tramo. La necesidad de utilizar diafragmas o marcos transversales se deberá investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y también para la condición final. La investigación debería incluir pero no limitarse a lo siguiente:
6
Estabilidad del alma inferior para todas las cargas cuando se
encuentra en compresión,
Estabilidad del ala superior en compresión antes del curado del
tablero, y
Distribución de las cargas permanentes y sobrecargas verticales
aplicadas a la estructura.
Se podrá especificar que los diafragmas o marcos transversales requeridos para condiciones diferentes a la condición final sean temporarios”
6.7.4.2– Secciones Doble T Rectas:
“Los diafragmas o marcos transversales para vigas laminadas deberán tener al menos la mitad de la profundidad de la viga. Los diafragmas o marcos transversales para vigas compuestas deberán ser tan profundos como resulte posible.
Los marcos transversales o diafragmas de los extremos se deberán dimensionar para transmitir todas las fuerzas laterales a los apoyos. Si el marco transversal o diafragma del extremo es oblicuo se deberá considerar la componente longitudinal de la fuerza transmitida por la unidad oblicua.
Si la oblicuidad de los apoyos es mayor que 20º los marcos transversales intermedios deberán ser normales a los elementos principales. Si los apoyos son oblicuos no será necesario que los marcos transversales sean colineales con la línea de apoyos.”
6.7.4.3 – Secciones Tipo Cajón Rectas:
“Dentro de las secciones tipo cajón se deberán proveer diafragmas o marcos transversales en cada apoyo para resistir la rotación transversal, el desplazamiento y la distorsión de la sección transversal. Estos diafragmas o marcos transversales se deberán diseñar para transmitir momentos torsores y fuerzas laterales del cajón a los apoyos.”
7 elementos de acero en forma de diagonales ubicadas en los espacios entre las vigas que conforman el puente.
De cómo serán las especificaciones de diseño en particular para cada caso dependiendo del material a usar, eso dependerá de cómo el proyectista maneje y administre los diferentes esfuerzos y reacciones con que deba enfrentarse, y así poder optimizar, mejorar o simplificar los elementos que deba diseñar, ya que como todos sabemos por la experiencia obtenida, cada caso o estructura a resolver es diferente de una a otra.
Finalmente, nuestra recomendación es que nos apeguemos a las herramientas que están a nuestro alcance, que son las Normas de Diseño y Ejecución, e ir abandonando este nuevo método, que se está difundiendo a paso veloz, de emplear separadores metálicos en puentes de vigas de concreto, ya que antes que el ahorro en costo, materiales y peso, está la seguridad que toda estructura diseñada responsablemente debe brindar a sus usuarios.
Bibliografía Consultada:
Especificaciones para Puentes Carreteros de la AASHTO (American
Association of State Highway and Transportation Officials)
Norma COVENIN 1753-2006 de Proyectos de Construcción de Obras de
Concreto Estructural
Norma ACI 355.2/355.2 R-01 Evaluating the Perfomance of Post-Installed Mechanical Anchors in Concrete and Commentary
Especificaciones AASHTO (American Association of State Highway and
