Hombredel Proyecto:Actualizaci6n Sismica yMantenimiento Estructuralde los Puentes Vehicula-res (Oriental y Occidental)de la Avenida 68 porCalle 26 en Bogota, D.GEnIidad colibalMle:Instituto de DesarrolloUrbano,IDUCoilbalista: Uni6nTemporal Puentes 2007.InIervenIDria:Consorcio FGL.Diseiio:Consorcio Puentes2004.

Experiencia delreforzamiento depuentes vehicularesen BogotaPor: Ing. Azucena Mosquera M., JMV Ingenieros Contratistas.Ing. Jorge Alberto Rendon, Sika Colombia S.A.

EnColombia muchos puentes fueron diseiia-dos y construidos hace varias decadas, consecciones de vigas, columnas y cimentacio-nes que hoy resultan desactualizadas para

soportar las nuevas cargas de los vehiculos pesa-dos y los movimientos sismicos. De igual manera,el deterioro causado por el paso del tiempo y porel medio ambiente, representado principalmentepor la humedad, el di6xido de carbono de los ve-hiculos y gases de las fabricas, hace inevitable larehabilitaci6n para mantenerlos en servicio.

Seria muy costoso demolerlos y volver aconstruirlos porque los recursos para esta laborsiempre serian insuficientes; ademas del trauma-tismo que se causaria en el trafico durante losmeses de la construcci6n de un nuevo puente. Tales la raz6n principal de evaluar otras alternativas,como la rehabilitaci6n, para que sigan en serviciodurante varias decadas mas.

Metodos de reforzamiento usualmenteespecificados por ingenieros estructurales

Encamisados en concreto reforzado de colum-nas.Pantallas en concreto reforzado.Postensionamiento externo de vigas.

Utilizaci6n demateriales compuestos comotejidos de fibra de carbono (CFRP), fibra de vidrio(GFRP)y platinas de fibra de carbono para las vi-gas de la superestructura 0 las columnas.

Una premisa importante para especificarcualquiera de los metodos de reforzamiento es lafacilidad y rapidez de instalaci6n, que permita elnormal funcionamiento de la estructura, 0 al me-nos, el cierre durante el menor tiempo posible.Con los metodos de reforzamiento convenciona-les no siempre se logra este objetivo, pero en lasultimas decadas se han desarrollado tecnologiasde reforzamiento que pueden ser aplicadas en los

pato'ogfa

FIGURA 1. ESQUEMA DEL REFORZAMIENTO DE LA FUNDACI6N DE LOS PUENTES,CON LAS VIGAS DE FUNDACI6N Y PANTALLAS.

(2a) Excavacion de losdados debajo de cada

pila de los puentes.(2b) Colocacion delacero de refuerzo

de la pantalla lateraladosada a cada dado.

(2c) Pantallas adosadasados dados contiguos

unidas por el acerode una nueva viga de

amarre

puentes sin suspender el normal funcionamiento;tal es el caso de los materiales compuestos FRP(ver Noticreto 79).

El simple refuerzo de un puente para so-portar las nuevas cargas no es suficiente, puestam bien merece atenci6n asegurar la durabilidadde los materiales que conforman la estructura.Siempre es necesario el estudio de patologia es-tructural que revelara la calidad del concreto ydel acero de refuerzo (presencia de corrosi6n pun-tual 0 generalizada) 0 si alguna otra sustancia haatacado la estructura. De estos estudios saldrala estrategia de rehabilitaci6n que comprende elsaneamiento de los elementos estructurales afec-tados, su reparaci6n y protecci6n.

Caractensticas de lospuentes inter enidosEn el 2006 comenzaron los trabajos para reforzary rehabilitar dos puentes contiguos y paralelos enla ciudad de Bogota, construidos en 1968 y 1989como parte de los objetivos de la administraci6nde la ciudad de actualizar la estructura de suspuentes.

Son estructuras conformadas por p6rticosde concreto reforzado que sostienen las vigaspostensadas de la superestructura, con luces delongitud variable entre 26 m y 30 m y altura devigas entre 1,25 my 1,35 m, cimentados en dadosapoyados sobre pilotes. Los puentes cuentan conocho vigas en la superestructura.

EI puente construido en 1968 cuenta condiez luces, y el mas reciente con nueve luces. Fue-ron diseilados para cargas verticales vehicularesy cargas horizon tales de sismo de acuerdo con lasnormativas de la epoca, que en la actualidad re-sultan inferiores alas exigidas por el C6digo Co-lombiano de Puentes vigente.

Reforzamiento de los dos puentesSe emplearon varios metodos de reforzamientoestructural, entre ellos el recrecimiento de colum-nas con concreto reforzado, la adici6n de panta-llas en concreto reforzado, el postensionamientoexterno y los materiales compuestos CFRP (tejidode fibra de carbono). Se intervinieron, ademas,las fundaciones de los puentes que consistian endados y pilotes, las cuales se reforzaron agregan-do pantallas laterales y vigas de amarre.

En ambos puentes se utilizaron materialescompuestos FRP colocados en tiras de fibra decarbono en las vigas, dispuestas en forma de "U"para ayudar a soportar los esfuerzos de cortantegenerados por las cargas de los vehiculos.

Reforzamiento de la fundaci6nLa fundaci6n original de los puentes consistia endados de tamailo variable, soportados por pilotes

(3a) Nuevo acero de refuerzo de las mensulas anclado alas vigas cabezal.(3b) Mensula concluida

de longitud promedio de 30 m que llevan las cargas a losestratos de suelo inferiores.

Debido a que las cargas verticales proporcionadas porlos vehiculos han aumentado en los tiltimos anosy se haactualizado el calculo de las cargas sismicas, fue necesarioampliar el area de contacto de los dados agregando unaspantallas en concreto reforzado. 19ualmente, en el puenteoriental de 1968 se agregaron vigas de amarre que unieranlos dados de cada pila, pues inicialmente estas se encontra-ron independientes.

Adici6n de nuevas mensulasEI estudio estructural determino que el area de apo-yo de las vigas de la superestructura sobre las vigas delos porticos era inferior al requerido, un riesgo que du-rante un movimiento sismico podria desplazar alas vi-gas de la posicion calculada y causar el colapso delpuente. Fue necesario construir un as mensulas ado-sadas alas vigas cabezal para solucionar el problema.En el puente construido en 1968, ademas de construir nue-vas mensulas, era necesario cambiar los neoprenos de apo-yo de las vigas de la superestructura, por 10 que fue nece-sario levantarlas con gatos hidraulicos. Para esta labor lasmensulas se construyeron en dos etapas: en la primera serealizo la parte inferior que serviria posteriormente de apoyoa los gatos, y en la segunda se realizo la parte superior de lasmensulas para apoyar las vigas de la superestructura.

Encamisado en las pilas de los p6rticosLa seccion de las pilas de los dos puentes se aumento me-diante un encamisado de concreto reforzado. Asi mismo, y

REFUERZOIDEAL PARA

PISOS INDUSTRIALES

" Refuerzo multidireccionalMejor control de fisuras

" Alta resistencia" Rapida Ejecuci6n

Excelente relaci6ncosto/beneficio

··IMOCOMBOGOTA

Calle 13 No. 32-36 PBX: 351 3299fibra@imocom.com.co

patologia

FIGURA 2. ESQUEMA DE LA COLOCACION DE LAS TIRAS DE FIBRADE CARBONO (0,07 M DE ANCHO) CADA 0,3 M, DISPUESTAS ALREDEDOR DE LAS VIGAS DEL PUENTE.

(4a) Primera elapa de elaboraci6n de las mensulas donde la parte inferior es el apoyo de losgatos hidraulicos. (4b) Izaje de la superestructura con los gatos hidraulicos apoyados sobre la

primera etapa de las mensulas

(5a) Colocacilin del nuevo refuerzo transversal y protecci6n conun inhibidor de corrosi6n en una de las pilas del puente de 1968.

• (5b) Encamisado de una de las pilas del puente de 1989.

debido a la inadecuada separacion del refuerzotransversal (estribos), que inicialmente variabaentre 0,20 y 0,30 m, fue necesario ajustar la se-paracion de los estribos cada 0,10 m para que so-portaran satisfactoriamente las fuerzas de corteque surgen durante un sismo.

Las pilas del puente de 1968 eran circula-res, con diametro de 0,88 m, quedando una sec-cion aumentada de 1 m. Las pilas del puente de1989 se encamisaron en los primeros 1,3 m dealtura a partir de la base, y alli la seccion que erade 0,9 m x 1,3 m se aumento 0,05 m en todoslos lados.

En algunas column as fue necesario sanearlos aceros de refuerzo que presentaban corrosionpuntual y protegerlos con un inhibidor de corrosion

antes de vaciar el concreto que conformaba el enca-misado.

Postensionamiento externo de las vigas de lasuperestructuraSe determino que el refuerzo longitudinal delas ocho vigas de la superestructura de ambospuentes era insuficiente para soportar el au-mento de las cargas verticales que desde hacevarios aiios ha impuesto el tnifico vehicular.Como solucion, se instalaron cables de acerotensionado en la parte lateral de las vigas longi-tudinales para aumentar la capacidad a flexionde las mismas.

Los cables tensionados tienen una configura-cion parabolic a que en el centro de la viga pasanpor los desviadores y se llevan hacia el extremo de

las vigas donde son tensionados y fijados definiti-vamente a la estructura.

En el puente de 1968 los cables tensionadospasaban por dos desviadores, y en el de 1989 porun desviador. Cada viga se reforzo con dos cablesde dos torones de 1/2 pulgada de diametro cadauno. Las luces de mas de 26 m (puente de 1968)tenian dos cables con tres torones de Y2 pulgadade diametro.

(6a) Tensionamiento deuno de los tcrones deV2 pulgada de diame-tro, en el extrema de

la viga.(6b) Desviador en el

centro de la luz de unaviga. (&e)I Y (6d) Vigas

reforzadas can posten-sionamiento externo

Utilizaci6n de materiales compuestos FRPLa posibilidad de utilizar diferentes mdodos dereforzamiento conto con la alternativa de aplicaruno menos convencional como es el uso de ma-teriales compuestos FRP (Fibre Reinforced Poly-mer), empleado para suplir la deficiencia de es-tribos en las vigas longitudinales de los puentes

pato'og{a

(7a) Colocaei6n deladhesivo epoxico enlas tiras de CFRP. (7b)

Y (7e) Colocaei6n delas tiras de CFRP enuna de las vigas del

puente.

y aumentar la capacidad ante esfuerzos de corte.Esta soluci6n tiene como ventajas el no cambiarla geometria de las vigas y el permitir algun tra-fico vehicular durante las obras.

Por ser vigas en forma de "I" (del tipo AAS-HTO) se utiliz6 una filosofia de diseno canadien-se que considera los cambios de direcci6n delFRP al envolver la viga y que prop one una ecua-ci6n de diseno a cortante apropiada diferente alas empleadas por guias de diseiio para materia-les FRP como el ACI 440.2R (American ConcreteInstitute) y el FIB 14 (Federation Internationaledu Beton).

Proteccion contra la corrosionLa carbonataci6n del concreto estaba a punta dedespasivar el acero de refuerzo de la superes-tructura del puente y producir corrosi6n genera-lizada. No era viable retirar el recubrimiento deconcreto, pues equivaldria a lesionar grave mentela estructura.

Para solucionar el problema se utiliz6 uninhibidor de corrosi6n por impregnaci6n, que es

Colocaci6n del inhibidor de corrosion por impregnacion en lasvigas de la superestructura.

(ga) Colocaei6n del recubrimiento protector enuna de las vigas del puente.

(9b) Recubrimiento protector en las pilas de lasuperestructura.

un liquido que se aplica con rodillo en la superfi-cie del concreto y migra por capilaridad a travesde los poros del concreto hasta alcanzar el acerode refuerzo.

Recubrimiento final de proteccionPara tal fin, los dos puentes se pintaron comple-tamente con un recubrimiento acrilico flexible,que no se fisura con la vibraci6n natural de lacirculaci6n de los vehiculos. Esta pintura impideque el di6xido de carbono y la humedad del am-biente penetren en el concreto y causen corro-si6n en el acero de refuerzo.

Seria impensable reforzar la estructura sinuna adecuada protecci6n del concreto y el acerode refuerzo de los ataques del medio ambiente.

ConcluslonesEn este proyecto se utilizaron las mas recientestecnicas mundiales de reforzamiento y rehabili-taci6n de estructuras. Esto permiti6 desarrollarlas actividades de obra suspendiendo el traficovehicular s6lo de manera parcial. Se cumpli6 el

objetivo de extender la vida util de estos dos puentesque conforman una de las intersecciones viales masimportantes de la capital.

Puede acceder a los siguientes enlaces dondeencontrara articulos e informacion adicional:

Comportamiento a la fatiga de refuerzo corroidoy concreto confinado con CFRP:http://uwspace.uwaterloo.ca/ bitstream/ 10012/3128/1/ Rteil-july%20 13%20Final.pdf

Diferentes bibliografias sobre materiales FRP basadosen investigaciones aplicadas:http://www.sciencedirect.com/science/journal! 00104361

Reforzamiento de estructuras de puentes con materiales FRP:http:// campus. umr. edu/utc/ pubs/ conf/ 2000/ frpreinfpdf

Reforzamiento de vigas con materiales FRP:http://www.rz.uni-karlsruhe.de/-gc20/ IHB/ PUBLICI23.pdf

Compilacion de bibliografias sobre reforzamiento de estructuras:http://www.tdx.cesca.es/TESIS_UPC/ AVAILABLE/TDX-0219103-074812/ / 12CAPlTUL08.pdf

Rigidez a la flexion de vigas reforzadas con CFRP bajo condicionde fatiga:http://www.worldacademicunion.com/journal/ 1749-3889-3897IJNS/IJNSVoI4No1Paper07.pdf