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PUENTES BAILEY
ING. MOISÉS TORRES RAMÍREZ
ESTRUCTURAS
PREFABRICADAS METALICAS
Los puentes Bailey son estructuras de acero modulares para ser erigidas en tiempos muy cortos, con el fin de habilitar, durante emergencias caminos interrumpidos, habilitar el paso de vehículos militares, etc. Su uso es de suma utilidad cuando a corto tiempo se debe establecer o restablecer un paso para peatones y vehículos.
La estructura principal la forman un conjunto de tramos normalizados o paneles que se eslabonan con pines. Se colocan en filas simples, dobles, triples o cuádruples, en el plano horizontal, y en la misma forma en el plano vertical, de acuerdo con los requerimientos de longitud y capacidad de carga.
Algunas de estas estructuras son de acero convencional o de aceros especiales, con galvanizado o sin él.
Historia Donald Bailey, empleado del gobierno en la Oficina
Británica de Guerra que tenía como pasatiempo diseñar modelos de puentes. El presentó un modelo a sus superiores, los cuales vieron algún mérito en su diseño y decidieron comenzar a construir dicho diseño con un bajo presupuesto. Varios puentes estuvieron disponibles en el año 1944 para el Día –D (Segunda Guerra Mundial). Los E.U.A. también autorizó el diseño y comenzó una rápida producción para su propio uso. Bailey fue despues hecho Caballero por su invención.
El diseño original sin embargo, violó una patente de laHamilton-Callender bridge. El diseñador, A. M. Hamilton lo presentó a la Comisión Real de Premios para Inventores. El puente Bailey sin embargo tenía varias ventajas sobre el diseño original.
Los Puentes Bailey son construidos in situ con un sistema que usa componentes que están listos para ensamblar . Usando componentes prefabricados estandarizados, los Puentes Bailey pueden ser construidos para solucionar una gran cantidad de problemas de circulación vehicular. El acero estructural de alta resistencia que se usa en la fabricación en sus componentes cumplen con especificaciones BSS 968.
Ventajas
• Es adaptable a diversas condiciones geográficas.
• Rápido de obtener sus componentes, abriendo el tráfico
en días
• Bajo costo – una alternativa para costear la construcción
de puentes.
• Fácil montaje, transporte, ensamblado, armado.
El panel Bailey, BB1, es un armazón soldado que comprende dos cordones unidos por montantes verticales y diagonales. En un extremo del panel, ambos cordones terminan en un muñón perforado y en el otro extremo 2 cartelas perforadas.
A los 2 cordones de los paneles se les denomina
“Cordón Superior y “Cordón Inferior”, éste último posee 4
placas de apoyo traveseros adyacentes a los montantes.
C/u de estas placas tienen una espiga cónica vertical que
se conecta al agujero del travesero; los agujeros
rectangulares en los montantes de los paneles, encima
de las placas, reciben el apéndice de la abrazadera del
torniquete de travesero, el talón del cual se acomoda
dentro de la ranura de la placa de apoyo. También en el
cordón inferior, cerca de cada extremo hay un agujero
ovalado, horizontal que recibe las diagonales de
arrostramiento. Tanto el cordón superior como el inferior
tienen c/u un par de palastros taladrados para
alojamiento de pernos de cordón; los paneles se
ensamblan unos encima de otro por medio de estos
pernos de cordón.
El Bulón de Panel, BB4. Está hecho con acero tratado en caliente; se puede utilizar un martillo de 7 Kg, para insertar estos Bulones en su lugar. El extremo del Bulón está algo cornificado para facilitar ésta operación y casi al extremo lleva un agujero para colocar el pasador de Bulón.
Pasador de Bulón, BB4A. Es el
pasador del bulón que ingresa
por el agujero mencionado
anteriormente, para que al
insertar el Bulón para que ésta
ranura se mantenga paralela al
cordón del panel. De otra
manera, se tendría dificultad para
introducir el pasador del bulón.
Bastidor de Arriostramiento, BB2.Es un armazón
Soldado de perfiles
y barras de acero
dulce, con una espiga
cónica en cada una
de sus 4 esquinas.
Se emplea para
arriostrar los paneles
entre si, como sigue:
a) En los puentes Doble simple y Triple Simple, horizontalmente
sobre los cordones superiores de los paneles de cada célula.
b) En los Puentes de Doble y Triple Alzado, horizontalmente en
los cordones superiores del nivel más alto y verticalmente en
los montantes exteriores a un extremo de todos los paneles
del segundo y tercer alzado en cada célula. Este se
ensambla con 4 pernos de arriostramiento BB 11.
Tornapuntas o Puntal, BB3
Es un perfil de acero especial de alta resistencia con una espiga cónica en cada extremo. Se conecta entre una cartela situada en la parte superior del travesero y el agujero de la parte superior interna del montante de panel y representa el principal elemento de estabilización del puente. Se asegura con 2 pernos de Arriostramiento BB11
El travesero, BB5
Es una viga transversal del puente, de acero especial de alta resistencia, extendiéndose entre las vigas maestras para soportar el tablero. En el ala inferior, cerca de cada extremo, tiene tres agujeros que se acoplan sobre las espigas de las placas de asiento en los paneles que forman las vigas maestras. Sobre el ala superior, espaciados proporcionalmente desde el centro, hay 5 grapas que sirven para fijar los apoyos del tablero o emparrillados. También en el ala superior, hay una cartela perforada a la que se asegura el tornapuntas.
El Torniquete de travesero Mk. 1 BB6Comprende una parte soldada con un apéndice en un extremo, un tornillo con manivela en el centro y una pieza móvil en el talón. Cuando se opera, el apéndice se inserta dentro del agujero rectangular del montante vertical del panel. No ésta proyectado como elemento resistente, pero en una emergencia puede absorber un esfuerzo hacia arriba, procedente del travesero, de 2 toneladas
El Torniquete de travesero Mk. III,
TSBB573
Puede ser usado en lugar del
torniquete travesero MK 1 (BB6)
ó la Mk II (BB143). Su
ensamblaje es más rápido con la
llave TSBB574.
Los Emparrillados Planos BB7 Y Emparrillado de Botones BB8
BB7. – Que constituyen los soportes logitudinales del tablero del puente, consisten en 3 perfiles soldados entre si para formar un marco, en el cual los elementos transversales dan rigidez a las viguetas principales.
BB8.- Es similar al anterior solo que éste lleva unos botones equidistantes a lo largo del ala superior de uno de los perfiles exteriores, los cuales sirven para fijar y retener la posición de los tablones del tablero
El Perno de Cordón BB9
El cuerpo principal que encaja en los palastros de los cordones del panel es de acero dulce. Conecta los paneles y los cordones de refuerzo a través de los cordones de los paneles.
El Perno de Trinca BB10
Se suministra completo con tuerca y anillo que no necesita sacarse durante el montaje, puesto que su cabeza T pasa hacia abajo a través de un agujero rectangular en la trinca guardalado y se asegura en el botón especial del emparrillado.
El Perno de Arriostramiento BB11.
Viene con tuerca y arandela. Se
emplea para:
a) Para asegurar el tornapuntas al panel y al travesero;
b) Para asegurar el bastidor de arriostramiento al panel;
c) Para asegurar la placa de unión al panel.
La trinca Guardolado, BB13. Es un tramo de madera con los bordes inclinados. Tiene el doble objeto de formar las carriladas del tablero y hacer de abrazadera longitudinal que asegura los tablones en su posición.
El tablón BB14. Es la pieza de madera que forma el
tablero del puente. Los extremos se estrechan para
acoplarse entre los botones del emparrillado de botones.
La Diagonal de Arriostramiento. Varilla con ojal en cada extremo
que se inserta en el agujero ovalado del cordón inferior del
panel. Es un dispositivo que sirve para templar y escuadrar el
puente.
Apoyo de Cojinete, BB19. Recibe la carga de los postes finales del puente y las transfiere a las placas de asiento o a las fundaciones de hormigón mediante pernos empotrados en éste. El área de la base del apoyo de cojinete es 0.175 m2
La Placa de Asiento BB3,
está diseñado para
distribuir la carga uniforme
de los apoyos de cojinete
sobre un área de terreno.
Se necesita solo 4 placas
de asiento, una en cada
extremo de cada viga
maestra.
La Rampa Plana, BB24 y La Rampa de Botones BB25
Comprenden de tres perfiles de alta resistencia, construida en forma de marco. Los extremos son achaflanados y tiene apoyos semicirculares en la parte inferior. Los miembros transversales en cada extremo están formados para encajar sobre las grapas del travesero.
La rampa BB25 tiene un juego de botones,, para ubicar los tablones y recibir las cabezas T de los pernos de Trinca que presionan hacia abajo las trincas guardalados. Solo soportan cargas axiales hasta de 15 Ton y si la carga es mayor se debe adicionar relleno sólido en el centro.
Pedestal de Rampa BB23, pieza
de acero soldada para que el
travesero se sitúe entre ellos
Base de Apoyo de Calzo
para Gato, BB18, bandeja
de acero con una grada en
ella. La parte más alta se
siente sobre el rebaje de la
placa de asiento y la parte
posterior se apoya en la
pestaña vertical de la placa
de asiento. Se ubica en la
base de apoyo para que el
talón del gato se acomode
bajo el braquete del poste
final.
Rodillo Basculante BB59, se emplea para lanzar puentes Bailey. Esfuerzos muy grandes concentrados se producen en los cordones inferiores del puente en los puntos que pasan sobre el rodillo. Posee tres rodillos ubicados en brazo balanceado en la parte inferior central la cual tiene soportes semicilíndricos. Los que descansan sobre el Apoyo de Cojinete BB19 sobre el cual el BB59 puede balancearse libremente. Posee 4 rodillos laterales en la parte superior del marco que sirven de guía a las vigas del puente.
La carga máxima que soporta es de 21 toneladas pero la carga debe ser limitada a 15 toneladas para puentes simples.
Solera para Rodillo Basculante BB60, armazón prefabricado de madera con 2 rebajes en la superficie superior, donde se puede poner los apoyos de cojinetes. Soporta una carga máxima de 42 toneladas y tiene un área de 0.75 m2
El Rodillo Plano BB58, es un
armazón soldado que soporta 2
rodillos montados en un eje
común. Cada rodillo puede
soportar cargas de hasta 6
toneladas, que es la carga máxima
permitida en los cordones del
panel. La Solera de Rodillo Plano
BB54, es bandeja de madera
sobre la cual descansa el rodillo
plano y sirve para distribuir la
carga. Su base es de 0,4 m2.
Los Postes Finales, Hembra (BB62) y Macho (BB63), postes que se unen por medio de bulones a cada extremo del puente y trasladan las cargas de las vigas maestras laterales a los estribos del puente.
En la base dispone de un braquete con un asiento para travesero final de puente. El travesero se mantiene en posición por medio de un aldabón engoznado del tipo de compuerta que lleva un bulón encadenado. Mientras el travesero es colocado en su posición, esta compuerta se gira hacia arriba y el bulón se inserta en el agujero superior y luego se baja. Soportan 12 y 15 toneladas respectivamente
La Placa de unión BB29, placa de 2 espigas huecas separadas 0.22 cm. Se emplea para concretar las segunda y tercera viga, empleando pernos de arriostramiento BB11.
El Eslabón de Lanzamiento Mk. II BB 65, es un pequeño tramo
de cordón de panel y soportará las mismas cargas. Un extremo
es macho y el otro es hembra y ambos están perforados para
recibir el bulón de panel, BB4. El eslabón de lanzamiento se
inserta en el cordón inferior entre los paneles adyacentes de los
morros de lanzamiento; este alzamiento de los primeros paneles
en el extremo delantero del morro contrarresta la flecha natural
del puente durante el lanzamiento y asegura que la punta del
morro se pose sin dificultad sobre los rodillos en la orilla opuesta.
Nunca debe usarse juntas donde se exceda las 10 toneladas
porque las fuerzas cortantes se producen en la conexión del
bulón superior de panel.
La Llave de Carraca de 1 ¼” Pulgadas BB26, llave tipo cajón, que se usa para ajustar tuercas del perno cordón, BB9 y para hacer funcionar el gato del cordón Mk III BB83.
La Llave de Boca de 1 ¼” Pulgadas BB32, llave con su mango cónico para poderlo emplear en la alineación de los agujeros. Esta llave se utiliza para ajustar los Pernos de Arriostramiento (BB11) y Pernos de Trinca ( BB 10).
La Llave de Manivela de ¾” Pulgadas BB34, llave de dado con una manivela Sirve para ajustar pernos.
Soporte para Arriostramiento Superior, BB73, pedestal de acero, por medio de los cuales se emperna a través de la parte superior de los paneles en 2 vigas a una distancia de 0.46 cm. entre centros. La palanca superior tiene 2 espigas para el asiento del travesero y 4 mordazas, por las cuales se fija a su posición el travesero.
Cordón de Refuerzo, BB150, con extremos macho y hembra para acoplamiento con bulones de panel, palastros de cordón por medio de los cuales se emperna a los paneles que va a reforzar y puntos de acoplamiento del bastidor y la diagonal de arriostramiento.
Collarín del Perno de Cordón BB151Tubo que actúa como un espaciador en la cola del pasador de Perno de Cordón. Se emplea cuando se ensambla cordones de refuerzo a los paneles por medio de pernos, para colocar en el trozo de perno sobresaliente que se proyecta dentro del panel, apretando la Tuerca de Perno sobre éste Collarín.
Gato de Carraca, EN,1046. Éste
es un gato mecánico normal de
Carraca operado por palanca. La
carga máxima de seguridad en la
cabeza es de 15 toneladas; en el
píe, la carga máxima es de 7 ½”
toneladas
Gato de Hidráulico, TSBB 505
El cuerpo principal de
este gato hidráulico
está hecho de una
aleación ligera. Las
cargas máximas de
trabajo son las
siguientes: en la
cabeza, 25 toneladas;
en el píe 10
toneladas. La
palanca de operación
tiene una llave
hexagonal en un
extremo que se usa
para abrir y cerrar la
válvula del by-pass.
El diseño de Puentes Bailey depende de 2 factores:
1.- La longitud requerida, el ancho de abertura que se va a cruzar más una distancia apropiada a cada extremo para permitir que las cargas del puente en las cimentaciones se distribuyan en el subsuelo.
2.- El peso y magnitud de carga que soportará. Se usa cuando el puente tiene que satisfacer algunos requerimientos de cargas locales o nacionales o para soportar cargas que otros puentes no pueden soportar.
A veces se requiere un puente para un camino secundario o menor que la de soportar el tráfico local de carácter mixto. En este caso se debe de tomar una decisión en cuanto a la carga máxima más económica para la cual el puente debe de ser proyectado.
La carga real debe de ser conocida en detalle así como el espaciamiento de ejes y la carga máxima por eje la cual determinará el máximo esfuerzo en la viga principal y el tipo de plataforma que se va a usar. Tablero de madera para Cargas menores de 6 Ton. y tablero de metal para cargas menores de 11.25 Ton, por rueda en ambos casos.
Cuando la carga viva ha sido determinada, ésta debe aplicarse a
los tramos del puente en 2 formas:
1º Para determinar el máximo esfuerzo cortante que ella produce.
2º Para determinar el momento máximo de flexión que produce en
él.
Dependiendo de la luz y carga considerada, uno de estos casos
determina la posición de vigas maestras laterales, número de
armaduras, número de pisos y si requiere o no cordón de refuerzo.
Cuando existen normas de construcción de carreteras, se aplica
dichas normas para Impacto, si no existe dichas normas se usa:
Para tráfico normal con ruedas de goma el 25% de impacto.
Para vehículos como grúas, excavadoras y bulldozers que circulan
sobre orugas y para cargas arrastradas por tiro de
cabestrantes10% de impacto.
Después se calcula la carga muerta su peso propio, el cual no es
problema ya que todos los pesos por tramos están tabulados en
tablas que simplifica éste cálculo.
Como las cargas llevadas sobre
un puente están en movimiento,
sus pesos estáticos actuales
deben de ser incrementados por
un factor normalmente
denominado Factor de Impacto.
Una vez determinado el efecto de todas las cargas se decide la
construcción adecuadas vigas maestras principales, observando
los criterios:
Máximo esfuerzo cortante para armadura al extremo del puente es:
15 toneladas para armaduras de un solo piso
25 toneladas para armaduras de doble y triple piso
el máximo esfuerzo, debido al momento de flexión, según la BS
968.
Los valores tabulados son los valore netos disponibles para
carga viva e impacto en cada caso. Como los puentes de
plataforma tiene un peso mayor se han desarrollado 2 tablas
diferentes para cada caso. Así que solo con tener todos los
cálculos de necesarios, solo basta con mirar a lo largo de la
tabla para determinar cual es la construcción adecuada para
las vigas maestras principales.
Para cada puente es necesario consultar 2 tablas, una para
cortantes y la otra para flexión y la que requiera la
construcción más pesada decidirá la forma a tomar.
Se requiere un puente para soportar un camión de 25 Ton. de peso bruto sobre un vano de 50 pies (15.25m). Se ha determinado que un puente de 60 píes de largo (18.30m) va a ser suficiente. El camión tiene 2.40 m (8 píes) de ancho total y posee 2 ejes. El eje delantero lleva 8 toneladas y el eje posterior que tiene ruedas dobles, lleva 17 Ton. Los ejes tiene una separación de 10 pies (3.05m).
Solución:
1. Un ancho mayor de 10 píes 9” (3.32m) va a ser suficiente para éste vehículo, por lo tanto usaremos Estándar Bailey.
2. No hay cargas por rueda mayor a 6 Ton; así usaremos plataforma de madera.
3. La carga máxima axial es de 17 Ton, por lo que el puente requiere tener 4 traveseros por célula
Calcula centro de gravedad de la carga tomando momentos con respecto a
la carga de 17 Ton. Por lo que el momento total dividido por la carga total
de la distancia del centro de gravedad desde el eje de17 Tn.
17 x 0 = 0
8 x 10 = 80
25 80 ton-píe entonces 80 / 25 = 3.2 píes
La posición de la carga para el máximo cortante se produce cuando el eje
posterior acaba de entrar al puente.
Máximo cortante en el extremo derecho = 25 X 56.8 = 23.7 ton.60
Incremento por Impacto, 25% 23.7X 0.25 = 5.9 ton.
Cortante total para carga viva e impacto = 29.6
La posición de la carga para el máximo momento de flexión se produce cuando la línea central de la célula biseca la distancia entre el centro de gravedad de la carga y el eje más pesado.
Reacción en el extremo derecho = 25X28.4 = 11.83 ton.
60
M.F. bajo el eje más pesado = 11.83X28.4 = 336 tons.-píe
Extra por impacto 25% = 84
Momento de Flexión Total Carga Viva e Impacto = 420 ton-píe
De las tablas de esfuerzo cortante en toneladas de la Bailey Estándar–Plataforma de Madera en una luz de 60 pies (18.30m) una construcción Simple Simple tomará 24 toneladas de cortante.
Doble simple tomará 51 toneladas de cortante.
Simple Simple Reforzada tomará 22 toneladas de cortante.
De la tabla de Momentos Flectores admisibles para carga
viva en pies toneladas de la Bailey Estándar-Plataforma de
Madera en una luz de 60 pies (18.30m). Simple Simple
tomará 319 tons.-píe de momento de flexión.
Doble simple tomará 683 tons.-píe de momento de flexión.
Simple Simple reforzada tomará 720 tons.-píe de momento
de flexión.
Ni la SS y SSR tiene la capacidad suficiente para tomar 29.6
toneladas de cortante. Por lo tanto, Doble Simple es la
construcción que se debe usar: Estándar Bailey, de 60 píes
de luz. Construcción doble simple es la que se debe usar y
también es adecuada para flexión.
Una vez elegida la ubicación para el puente, la luz del puente ha sido determinada, se ha considerado el diseño adecuado, el ingeniero de montaje debe comenzar por colocar una estaca a cada lado del espacio que se va a cruzar. En el lugar elegido se debe procurar un área limpia y nivelada de 15m de ancho y que se extienda una longitud igual al puente terminado hacia atrás.
Luego se hunden estaca a intervalos de 10m. Se marcan 2 líneas paralelas a la línea central, una a cada lado, a una distancia del eje de 1.97m. Estas líneas marcan la posición de las vigas del puente y sobre ellos se colocan todos los rodillos y palcas de asiento.
Luego de haber realizado todo el proceso anterior se inicia el montaje del morro de lanzamiento, se inicia el armado de y colocado de los paneles Bailey, BB1, sobre cada uno de los 2 rodillos de lanzamiento, BB5, a través de estos 2 paneles de manera que se acople a los asientos del panel más cercano al espacio donde se va a construir el puente. Asegurar los traveseros con torniquetes de travesero, BB6; colocar los tornapuntas BB3, sujetando con pernos de arriostramiento, BB11, con el extremo inferior en la parte superior del travesero y el extremo superior en el montante de panel justo debajo del cordón superior. Con lo que se completa la célula 1 del morro de lanzamiento.
Luego se acoplan más paneles y colocamos el travesero y el tornapuntas como el paño 1; las diagonales de arriostramiento pueden ser fijadas y ajustadas.
Se acoplan 2 paneles más para formar 4 y colocar un travesero (pero no tornapuntas). Las diagonales de arriostramiento de ésta célula no deben colocarse ni templare hasta que las siguiente célula (ya sea del puente o del morro) haya sido armado.
Para tener un cálculo exacto para poder hacer el lanzamiento se debe
hacer los siguientes cálculos:
Plataforma de madera Estándar de 60 pies SS.
Peso del puente = 6X2 = 12.0 tons
Morro 6/2 +1 = 4 células SS = 3.60 tons
Peso total sobre rodillo de lanzamiento = 15.36 tons.
Punto de balanceo desde el extremo del morro. Las cargas hacia abajo
deben compensar las cargas hacia arriba. Tomando momentos con
respecto al extremo del morro, 3.4 tons. x 20 píes más 12 tons. x 70 píes
=15.4 tons. x “X” pies
X = 3.4X 20+ 12X70 = 59 píes
15.4
Centro de los rodillos y de lanzamiento y aterrizaje = 60 – 7 = 53 píes.
Por lo tanto, el morro estará sobre rodillo de aterrizaje antes que el punto de balanceo alcance los rodillos de lanzamiento.
Flecha = 8 ½” pulgadas. Insertar un par de eslabones de morro detrás de la célula del morro.
Nota: Estos cálculos van a determinar la ubicación de los rodillos de aterrizaje y la cantidad eslabones a utilizar.
