MANUAL DE LANZAMIENTO Y MONTAJE

DE LAS TRABES ARMADAS DE ACERO

DEL PUENTE CHILOTA

INTRODUCCION :

La construcción metálica ha evolucionado considerablemente a partir de la invención 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. 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 sistema de 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

En los sitios de fabricación de los conjuntos metálicos se requiere cumplir las 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 personal requerido en fabricación incluye trazadores, armadores, soldadores 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 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 A-572, 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 condiciones especiales existen clases de soldadura apropiadas para altos esfuerzos, que requieren adecuado diseño de detalle de las uniones, de definición previa de los procedimientos de soldadura, y del uso de equipos especiales para aplicación de la misma. La ingeniería de soldaduras define las condiciones de referencia para la confiabilidad de este tipo de uniones. Los planes de aseguramiento de calidad, comunes en los fabricantes más establecidos, contemplan una atención preferencial a este aspecto tanto en fabricación como en montaje.

Nuevos desarrollos en 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, economía de mantenimiento, alta precisión dimensional y ligereza requeridas para la

edificación. Las sociedades industriales y las sociedades en desarrollo acrecientan 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

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.

Desde finales del siglo XIX en Estados Unidos y Europa empezaron a desarrollarse 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.

La utilización apropiada de estas técnicas requiere no solamente un trabajo especializado de diseño, sino la optimización en el uso de los componentes asociada a las dinámicas 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 metálicos. En consecuencia, contribuyen a la acción de conjunto los elementos 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, 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 característica fundamental del acero es su ductilidad, propiedad que le permite 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, donde en particular se extiende la reglamentación anterior sobre construcción en lámina delgada, a partir de la experiencia Norteamericana. El nuevo código establece 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 derivas o desplazamientos relativos de los niveles estructurales con el objeto de 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 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 resulta eficaz (aunque pueden diseñarse y construirse para tal sobrecarga), especificar 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 más competitivos.

CAPITULO I

DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA

GENERALIDADES : TIPO DE PUENTE Y CARACTERÍSTICAS GENERALES

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 :

NOMBRE DEL PROYECTO : PUENTE CHILOTA

UBICACIÓN :MICROZONA : SIERRATRAMO CARRETERA : VIZCACHAS – UMAJALSOUBICACIÓN : KM. 132 + 793DISTRITO : CARUMASPROVINCIA : MARISCAL NIETODEPARTAMENTO : MOQUEGUA

CARACTERÍSTICAS :CODIGO : 004-ZS-E-PECTRIO : RIO CHILOTACURSO : DERECHA A IZQUIERDA EJE PUNOCOTA DE ALTITUD : 4,377.12 m.s.n.m. (Rasante actual)COTA DE ALTITUD DEF. : 4,380.80 m.s.n.m. (Rasante Definitiva)COTA FONDO DE RIO : 4,375.30 m.s.n.m.COTA DEL NAME . 4,376.60 m.s.n.m.LECHO DE RIO : ALTURA A PLATAFORMA : 5.50 m.ALTURA DE GALIBO . 2.20 MetrosLUZ REFERENCIAL : 20.00 METROSLUZ DEFINITIVA : 30.00 METROSMARGENES : Ambas sobre grava arenosa con piedraTIPO :SUB-ESTRUCTURA : Estribos de Concreto ArmadoSUPERESTRUCTURA : Vigas de Alma Llena con tablero de Cº AºSECCION CALZADA : 07.20 M. (Términos de Referencia)

SECCION CALZADA DEF. : 9.60 m. (Plano Ancho Típico de PuentesElaborado por el PECT el 19-03-2002)

SECCION DE VEREDAS : 00.60 M.BARANDAS : Concreto Armado (parapeto y postes) y

Tubos de Acero.CARGA REFERENCIAL : C-30 (Norma Francesa)SOBRECARGA : Total 60 Tn. (Términos de Referencia)S/C DE DISEÑO : R. M. Nº 375-98-MTC/15.02

Decreto Supremo Nº 013-98-MTC O+ C4-RB3, (2 vehíc. De 48 Tn. Por Vía)

NUMERO DE VIAS : 02LECHO DE RIO : ALTURA A PLATAFORMA : 04 M.LONGITUD DE ACCESOS : 80 metros – Margen Derecha

82 metros – Margen Izquierda

1.1 SUPERESTRUCTURA :

1.1.l Losa Superior del Tablero :

La losa superior del Tablero de este puente consiste en una losa sólida o maciza de 24 cm. de espesor total de 9.50 metros de ancho efectivo total y 30.60 metros. de longitud total.

Esta losa se encuentra apoyada e integrada sobre cinco trabes 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 en el sentido transversal. El refuerzo principal de esta losa consiste en dos lechos uno superior y el otro inferior de varillas de 5/8 de pulgada de diámetro (barras número 5), espaciadas a 20 cm, dispuestas 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 geométrico a dos aguas con pendientes de 3% hacia 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 de la sección de calzada del puente, se han proyectado ductos de drenaje con Tubos de Fierro negro de 4 pulgadas de diámetro dispuestos a 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.- Trabes Armadas de Acero :Las vigas principales que soportan el peso propio del tablero 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 armadas de acero están conformadas por un patín 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 una sección transversal I. En la zona 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, 135 cm. de altura, con separaciones de 1.00 metros. Para 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 17100Esfuerzo Mínimo de fluencia : Fy = 34.00 Kg/mm2

3400 Kg/cm2.

Resistencia Mínima a la tracción : R = 48.00 Kg/mm2 4800 Kg/cm2.

Alargamiento mínimo en la falla : Lo = 16 %

1.1.3 Vigas Diafragmas :

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 de acero, espaciadas, en 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 y vigas diafragma también son 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 St 2-3, DIN 17100Esfuerzo Mínimo de fluencia : Fy = 34.00 Kg/mm2

3400 Kg/cm2.Resistencia Mínima a la tracción : R = 48.00 Kg/mm2

4800 Kg/cm2.Alargamiento mínimo en la falla : Lo = 16 %

1.2 SUB-ESTRUCTURA :

1.2.1 Estribos de Apoyo :

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 propósito del relleno de estos cajones abiertos es doble; por un lado, incrementan la estabilidad de los estribos contra fenómenos de volteo y deslizamiento. Por otro, evitan que por 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 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 de los estribos, a 3.87 m. en los 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 (trabes armadas de acero) del puente.

Las paredes delanteras de los cuerpos centrales de los estribos tienen un talud de inclinación hacia fuera con el propósito de incrementar la 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 mejorar la seguridad de los estribos contra fenómenos de volteo y deslizamiento.

1.2.2 Placas de Apoyo :

Como se refirió anteriormente, para apoyar adecuadamente los fondos 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 recubiertas de Neopreno de 40 x 50 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 placas de Neopreno han de cumplir tres funciones principales :

a) Distribuir las presiones causadas por el peso y carga móvil del tablero del puente sobre la parte superior de las cajuelas de apoyo de los dos estribos.

b) Permitir que se produzcan los desplazamientos horizontales originados por cambios térmicos, sin causar ningún tipo de daño en la estructura del puente.

c) Amortiguar los efectos causados por las vibraciones del puente, inducidas por eventuales movimientos sísmicos de moderada 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 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 apoyo sea inutilizado por la 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 importantes: tiene las propiedades físicas que se requieren y es altamente resistente al deterioro debido al intemperismo.

A continuación se enumeran las características representativas del Neopreno:

1.- Resistencia. La resistencia del neopreno a la compresión es mas que suficiente para soportar cargas de puentes. Cuando el proyecto se ha hecho adecuadamente, el apoyo de neopreno puede soportar cargas a la compresión de hasta 70 Kg/cm2. Además la mayor parte de la deformación plástica tiene lugar en los primeros diez días de carga.

2.- 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 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 que 15% se producen esfuerzos internos dentro del neopreno que aceleran la rapidez de la deformación plástica y aceleran la rapidez del agrietamiento debido a intemperismo

1.3 DISEÑO ESTRUCTURAL :

1.3.1 SOLICITACIONES DE DISEÑO :

Para el diseño estructura del tablero y estribos de apoyo de este puente se tomaron en cuenta las siguientes 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/m3.- Carpeta asfáltica : 2,000 Kg/m3

- Barandas metálicas : 8,000 Kg/m3.- Rellenos de tierra : 1,900 Kg/m3.- Trabes armadas y vigas de acero : 8,000 Kg/m3

b) Carga Viva Móvil.- se consideró la más desfavorable de las 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.

Carga del Reglamento de la AASHTO, consistente en Semi-trailer 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 al vehículo especial 1.50 * HS20 :Carga uniformemente distribuida de 1.428 T/M. por víaCarga concentrada para cortantes de 17.70 toneladas por víaCarga concentrada para momentos de 12.25 toneladas por vía.

c) Impacto de la Carga Viva Móvil :

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/15.02Las estructuras del puente se han diseñado y verificado para la carga viva móvil siguiente :1.50 * HS20 = semitrailer con peso del 50% mayor al HS20Peso total = 49.09 toneladas, distribuido en tres ejes en la forma siguiente :

P 4P 4P4.27 4.27

5.45 Tn. 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 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 excepcional, consistente en un convoy de dos vehículos de 150 * HS20 por vía se consideró como una condición excepcional de carga, para la cual, el reglamento de la AASHTO permite incrementar los esfuerzos permisibles de diseño del concreto y del acero estructural, en relación a los valores prescritos para las condiciones regulares o frecuentes de carga.

e) Fuerzas Laterales de Fricción :Ff = 0.05 RD RD = Reacción para las cargas permanentes del tablero

f) Fuerzas Laterales de Frenado :Fl = 0.05 RL

RL = 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/m2.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 anteriormente :

i) Viento Sobre la Estructura (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/mSentido longitudinal : 60 Kg/m.Las dos fuerzas se aplican simultáneamente a 1.83 metros sobre la calzada.

iii) Fuerza del viento aplicada directamente a la infraestructura. De acuerdo a la AASHTO, la fuerza transversal y la fuerza 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 los Rellenos de tierra :

Ángulo de fricción interna del relleno

Este empuje está aplicado en el centro de gravedad del diagrama trapecial de presiones.

Peso volumétrico del material de relleno

h = Altura total del material de relleno equivalente a la sobrecarga aplicada encima del material de relleno.

h1 = Sobre altura del material de relleno equivalente a la sobrecarga aplicada encima del material de relleno.

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 h1 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, que podría en un momento determinado incrementar el empuje, desestabilizando la estructura o produciendo daños en ella.

i) Empujes Pasivos de los rellenos de tierra :

j) Presión de la 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 V2

P = Presión de la corriente del río en Kg/m2

V = Velocidad del agua en m/seg.K = Coeficiente que depende de la forma de la pila :

1.375 para extremos cuadrados0.500 para extremos en ángulo igual o menor de 30º0.667 para extremos circulares

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 :

Ce = Coeficiente sísmico de respuesta elásticaAd = Coeficiente de aceleración de diseñoAd = 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 = 1.00Suelo S2 : S = 1.20Suelo 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 :

R = Factor de modificación de la respuesta estructural, semejante al factor de reducción por ductilidad.

l) Empujes Activos de los Rellenos con Sismo :KA dinámico = KA elástico * (1 + CS)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 fuerzas verticales de abajo hacia arriba de subpresión, con valores iguales a los pesos desalojados de agua.

n) Sobrecargas sobre Veredas : 400 Kg/m2

o) Cargas de Diseño de Barandas :Cargas verticales y horizontales sobre pasamanos metálicos : 75 Kg/mCargas laterales sobre postes y parapeto de 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.

1.3.2 Análisis Estructural :Para el análisis y diseño de los diferentes elementos estructurales del puente se han empleado criterios y métodos coherentes con las características particulares de 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 tablero que analizando para diferentes combinaciones de las 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 elásticamente en sus cimentaciones, sujetos a la acción de diferentes combinaciones de cargas verticales y 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 compatibilidad de desplazamientos y con las leyes constitutivas de 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 detalle de que estas estructuras van dispuestas en forma discontinua por tramos 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 a centro de estas trabes, S = 215 Cm. Ver esquema siguiente :

(A) (B) (C) (D)

2.15 2.15 2.15 2.15

CONEXIONES SOLDADAS :Todas las conexiones soldadas se ejecutarán con electrodos del tipo American 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.

SOLDADURA :

GENERALIDADES :

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 y el calor intenso requerido para reducir el metal a su estado líquido es producido por 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 .

- Elección del electrodo- Elección del equipo de soldadura- Preparación del material a soldarse- Procedimiento de soldadura a usarse.- Habilidad y destreza del soldador.- Inspección y control del trabajo de soldadura.

Los puntos importantes que deben verificarse en todo trabajo de soldadura son :

a) ANGULO DE ABERTURA.- el ángulo de abertura (x) 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) ALINEAMIENTO ADECUADO.- el desalineamiento de las planchas puede ocasionar falta de penetración de la soldadura.

d) LIMPIEZA DE LA UNION.- las superficies por soldarse deben 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.- el tipo de electrodo debe ser compatible con el 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) CORRIENTE Y POLARIDAD.- la corriente de soldadura y la polaridad deben ser compatibles con el tipo de electrodo y con la unión por soldar.

g) BUENA FUSION.- cada pasada deberá fundirse con la plancha de apoyo, el cordón de la pasada anterior y con las planchas de acero adyacentes.

h) PRECALENTAMIENTO Y NIVEL DE TEMPERATURA.- esto depende del espesor de la plancha, el tipo de acero, el electrodo y procedimiento de soldadura, y la temperatura del ambiente.

i) SECUENCIA DE SOLDADURA.- la secuencia de pases será tal 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 principal del metal de soldadura correrá encima sin penetración suficiente y la escoria atrapada reducirá la fusión. Si la velocidad 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) DERRAME DE SOLDADURA.- los derrames del metal de soldadura deben evitarse. Si la velocidad de pasada es lenta, la cantidad excesiva de metal de soldadura depositado, tenderá a derramarse sobre los 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) VACIOS EN LA SOLDADURA.- los cordones de soldadura deben rellenar totalmente el espacio sin dejar vacíos .los cordones no deben terminarse en zona muy forzada.

m) SOCAVACION.- se notará el efecto cavador del arco, fundiendo 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 la fuerza es aplicada transversalmente al eje de la socavación se

producen concentraciones de esfuerzos que pueden ser perjudiciales a la estructura. La 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) FISURAS.- no debe haber fisuras o rajaduras de ningún tipo ni en el cordón ni en la zona de la plancha afectada por el calor.

o) REFUERZO DE LA SOLDADURA DE RANURA.- se requiere un refuerzo nominal ( 1/16 pulgadas sobre el ras). Más refuerzo es 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 para lograr soldaduras libres de 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.

FACTORES QUE AFECTAN LA CALIDAD DE LA SOLDADURA :

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 realiza la soldadura.Se conocen cuatro posiciones que hacen que el soldador tenga una mayor o menor dificultad para ejecutar los cordones.i) Posición Plana.- (flat), es la posición más fácil y debe preferirse por la

velocidad y calidad.ii) Posición Horizontal.- permite obtener buenos resultados pero a menor

velocidad.iii) Posición Vertical.- similar a la anterior.iv) 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.

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 ejecuta soldaduras manuales de electrodos protegidos se debe tener la seguridad que está calificado para ese trabajo.

c) Preparación apropiada de los bordes.- se debe seguir los lineamientos de las juntas Precalificadas AISC-AWS para no tener problemas en la disposición del electrodo derretido.

d) Control de las Distorsiones.- otro factor que afecta la calidad de la soldadura es 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 defectos más importantes por una técnica inadecuada de soldadura son : Socavación, la falta 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 “Soldadura 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.- Establecimiento de buenos procedimientos de soldadura. Como la adopción de las Juntas Precalificadas y las Normas AWS.

2.- Empleo de soldadores u operadores calificados, solamente soldadores que muestran certificados de capacidad o que han pasado pruebas de calidad.

3.- Empleo de inspectores calificados con experiencia y su presencia continua en el taller y en la obra.

4.- Uso de técnicas especiales de inspección cuando se necesita.

5.- Máquinas de soldar cada vez más perfeccionadas.

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.

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, normas o 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.- Estructuras Soldadas de aceros al carbono y baja aleación.- Soldaduras de recipientes a presión.

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.

También es muy útil para inspeccionar las pistas intermedias en tarjetas 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

RTX-113 (para inspección en tiempo real en procesos de producción)Este 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, 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) ULTRASONIDODetección de discontinuidades internas en :- Piezas y componentes metálicas obtenidos por forja, fundición,

laminado, maquinado entre otros. - Estructuras soldadas.- Soldaduras de recipientes a presión.- Así como la determinación de espesores en : placas, tanques y

recipientes a presión.

c) LIQUIDOS PENETRANTESEmpleo de líquidos penetrantes visibles y fluorescentes para la detección de discontinuidades superficiales a : - Piezas y componentes metálicos, plásticos, materiales no porosos, entre otros.- Estructuras soldadas.

d) PARTICULAS MAGNETICASInspección 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 CORRIENTES EDDYEmpleo de electromagnetismo en materiales electro conductores para : - Intercambio de calor.- Evaluación de espesores en recubrimiento- Detección de discontinuidades superficiales como: grietas, porosidad.- Separación de materiales, por composición química, tratamiento 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 inspectores niveles I y II en Ensayos No Destructivos, orientados a los métodos:. Ultrasonido Industrialo Radiografía Industrialo Líquidos Penetranteso Partículas Magnéticas

PERSONAL QUE SE REQUIERE :Inspectores de Ensayos No Destructivos , DosInspectores con nivel III ASNT, Dos

RESISTENCIA NOMINAL DE LAS 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 TRABES ARMADAS DE ACERO :

(1) : Alma de la trabe, hw = 135 cm., tw = 1.5 Cm.(2) : Patín Superior, bfs = 40 Cm., tfs = 2.5 Cm.(3) : Patín inferior, bfi = 50 Cm. tfi = 2.5 cm.(4) : Platabanda central de refuerzo, bp = 45 Cm., tp = 2.5 Cm.(5) : 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.

(6) : Conectores con cabeza tipo perno, = 5/8”, l = 3”.

2.2.2 VIGAS DIAFRAGMAS DE ACERO :

(1) : Patín Superior, bfs = 30 Cm., tfs = 2.0 Cm.(2) : Alma de la viga, hw = 66 cm., tw = 1.5 Cm.(3) : Patín inferior, bfi = 30 Cm. tfi = 2.0 cm.

2.3 TALLER MECANICO DE OBRA :

2.3.1 UBICACIÓN Y EXTENSIÓN :El taller mecánico de la obra debe estar ubicado en un sector más o menos plano que se encuentre 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/cm2 de 0.15 m. de espesor.

2.3.2 EQUIPAMIENTO BÁSICO DEL TALLER :

o 02 marcos de acero móviles de 12 toneladas de capacidad de carga.o 02 Tecles con capacidad de carga de 12 toneladas cada uno.o 02 gatas hidráulicas o mecánicas de 50 toneladas de capacidad cada una.o 02 llaves tilfordo Equipo electrógenoo Equipo de soldadurao 02 rodillos giratorios de aceroo Cables metálicos (torones tipo boa) de diámetros ¼”, 3/8” y ½”.o Herramientas de mano.

2.4 PROCESO DE LANZAMIENTO Y MONTAJE :

La secuencia del proceso de lanzamiento y montaje de las estructuras metálicas tiene las etapas que se describen a continuación :

1.- Construcción de los dos estribos de apoyo del puente, incluyendo los bloques 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.- Alquiler y/o Construcción de cuatro torres metálicas provisionales de celosía 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 capacidades de carga de servicio de 20 toneladas cada una. Estas 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 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 conforme se vayan lanzando cada viga trabe.

3.- Colocación y fijación con resina epóxica SIKADUR 32 GEL o similar de 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.- Traslado de las medias trabes armadas de acero ensambladas en el taller 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 (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 cuidado debido para evitar daños en las estructuras metálicas. Asimismo, 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 trabes armadas de acero, que tienen una longitud 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.- Levantamiento de las medias trabes armadas, 0.30 m. por encima de 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 estable sobre las torres metálicas y andamios.

6.- Desplazamiento ligero de las medias trabes armadas con ayuda de las gatas, 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 armadas, éstas serán fijadas e inmovilizadas en dichas posiciones. Estas operaciones de alineamiento y ensamblaje de las medias trabes armadas se ejecutarán trabe por trabe, en forma escalonada.

7.- Ejecución de las conexiones soldadas de ensamblaje de las medias trabes armadas de acero alineadas, completando de esta forma la construcción de las trabes armadas del puente.

8.- Aplicación de la resina epóxica tipo SIKADUR 32 GEL ó similar en la parte 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.- Traslado de los tramos de las vigas diafragma de acero al sector mismo de construcción del puente, con la ayuda de troncos de madera y cables de acero.

10.- Izamiento y montaje sobre torres metálicas itinerantes de los tramos de 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.- Ejecución de las conexiones soldadas entre las vigas diafragma y las trabes 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 a 0.5 cm., éstas tendrán que ser sellados con soldadura y planchas de acero de la misma calidad 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.- Encofrado, armado, vaciado de concreto y posterior desencofrado del tablero superior de concreto armado, incluyendo las veredas y parapetos de barandas. El encofrado del tablero superior del puente puede apoyarse directamente sobre las estructuras metálicas, las que a su vez estarán apoyadas sobre estribos 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.- Construcción de los postes de concreto armado y colocación / fijación de los tubos metálicos de las barandas.

14.- Retiro de los apuntalamientos de apoyo, después del transcurso de 28 días de ejecutada la operación de vaciado del tablero superior de concreto armado del puente.

15.- Aplicación de la carpeta asfáltica emulsionada, de 5 cm. de espesor, sobre la loza de calzadura del tablero superior del puente, y protección de 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 estructuras metálicas del puente serán fabricadas, lanzadas y montados ciñéndose a la sección 10. Steel Structures, de la 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 CONSTRUCCION DE LOS ESTRIBOS DE APOYO :Las tolerancias en las medidas geométricas de los cuerpos centrales de los estribos de apoyo, son como sigue :

a) Posición en proyección horizontal Estribos (medido en el apoyo del puente) : +- 2.0 cm.

b) Centro de los apoyos en el estado final- Luz . +- 1.0 cm.- Distancia transversal de los apoyos en un estribo : +- 0.5 cm.

c) Borde superior e inclinación de la superficie de apoyoDiferencia 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.

3.2 APOYOS DE LAS TRABES ARMADAS DE ACERO :

Las trabes armadas de acero del puente se apoyan sobre placas reforzadas de neopreno de 50 centímetros de largo, 40 centímetros de ancho y 4.8 centímetros de espesor, 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 de concreto para las placas interiores.

3.3 SECUENCIA DE LOS TRABAJOS DE 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 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 extensión de terreno lo suficientemente amplio para el almacenamiento y manipulación de las diferentes partes que componen las trabes 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 ser configuradas y ancladas de manera que resistan las fuerzas verticales aplicadas como también las fuerzas horizontales de viento esperadas.

El contrapeso requerido debe ponerse a disposición en la cantidad indicada.

4.2 VIAS DE TRASLACIÓN DE LOS ELEMENTOS RODANTES :

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 y montaje de las estructuras metálicas del puente.

Dos sistemas diferentes de vías de traslación pueden ser utilizados :

SISTEMA 1.- El elemento rodante se desplaza en un perfilado en U, que es apoyado en forma continua sin interrupción y atornillado en maderos. Las alas del perfilado en U sirven de guía lateral..

SISTEMA 2.- El elemento rodante se desplaza en una artesa de concreto de unidades prefabricadas. En este caso tienen que 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 tiene que ser plano y 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 mantenimiento de las estructuras de acero, de los apoyos y de la protección anticorrosiva. El mantenimiento integral del puente deberá incluir también 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 Gemeloso 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 asiento o deformaciones. Es importante inspeccionar por muestreo el estado 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- Superficies horizontales en los que se pueden acumular humedad y suciedad.

Hay que verificar las placas reforzadas de neopreno en los apoyos para detectar fisuras, asentamientos permanentes, ensuciamientos en las zonas de apoyo o desplazamientos horizontales extraordinarios.

5.3 CAPA DE PROTECCIÓN ANTOCORROSIVA :después de su fabricación todos los elementos de acero son galvanizados 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, la zona correspondiente tiene que tratarse como sigue :a) La zona tiene que limpiarse hasta el metal brillante mediante rascador, cepillo

eléctrico o, si está disponible, equipo de chorreado con arena.

b) Limpiar la superficie con un trapo hasta que quede limpia y seca.d) Hay que aplicar dos capas de una pintura inorgánica de silicato de zinc

mediante una brocha o una pistola pulverizadora. Hay que observar las instrucciones del fabricante. La capa final debe ser de 80

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 tienen que estar secas y limpias. La pintura debe aplicarse en una 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 placas de apoyo de neopreno no necesitan ningún mantenimiento y 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 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 portante para descargar la placa de neopreno dañada. A continuación el apoyo puede recambiarse y volver a colocar la estructura en su posición correspondiente.

Puno, Mayo del 2002.