ES2286914B1

ES2286914B1 - Procedimiento de pretensado por medio de perfiles estructurales.

Info

Publication number: ES2286914B1
Application number: ES200401619A
Authority: ES
Inventors: Julio Jose Rico Fernandez
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-07-02
Filing date: 2004-07-02
Publication date: 2008-10-16
Anticipated expiration: 2024-07-02
Also published as: ES2286914A1

Abstract

El objeto de la invención es abaratar el costo de las estructuras aprovechando las propiedades de los materiales que resisten bien a tracción y a compresión. Descripción tensado de productos laminares, fundamentalmente perfiles estructurales, de acero u otros materiales transmitiendo los esfuerzos a otros materiales que resisten bien a compresión o a los estribos o a anclajes en el terreno. Aplicación en la construcción de estructuras, principalmente puentes. Alternativas: procedimiento de pretensado de Freyssinet.

Description

Procedimiento de pretensado por medio de perfiles estructurales.

Sector de la técnica

La innovación se encuadra en el sector técnico de la construcción de puentes y estructuras para vías de comunicación terrestre (Caminos, carreteras, autopistas, ferrocarril, pasarelas peatonales etc.) y edificación, tanto urbana como industrial, siendo concretamente la aplicación o utilidad de mayor desarrollo la construcción de puentes y estructuras de hormigón pretensado.

Estado de la técnica

Freyssinet a principios del siglo XX ideó una forma de mejorar el comportamiento de las estructuras de hormigón, pretensando el hormigón con cables de acero mediante gatos hidráulicos. Esta patente surgió de la combinación de dos materiales hormigón, que resiste bien las compresiones y mal las tracciones, y cable de acero, que resiste mal las compresiones y muy bien las tracciones, buscando las bondades de la unión de estos materiales surgió el hormigón pretensado, que se ha utilizado muy frecuentemente en la industria de la construcción. Esta patente optó por los cables por su mayor manejabilidad con los medios de la época y por su mayor resistencia respecto del acero estructural. Posteriormente se han utilizado tornillos y bulones de alta resistencia para producir este mismo efecto.

En el ferrocarril para evitar el clásico traqueteo del tren se dio continuidad a la vía soldando los carriles, y para evitar deformaciones térmicas indeseables en la vía, por efecto del calor o del frío, se adoptó como temperatura de unión de los carriles la temperatura media de cada lugar. Al principio esta unión con soldadura se hacía en tiempo ligeramente frío y cercano a la temperatura media, calentándose los carriles con radiación solar o con calentadores hasta alcanzar esa temperatura media del carril, posteriormente se han utilizado gatos hidráulicos llamados de liberación de tensiones y que alargan los carriles hasta alcanzar la longitud que tienen los carriles para la temperatura media. Este procedimiento es el que actualmente se utiliza en el ferrocarril para obtener lo que se llama barra larga soldada o vía sin
juntas.

Descripción detallada de la invención

El motivo que origina esta idea es la necesidad de reducir el peso de las estructuras de hormigón y por tanto la sección necesaria de este material, para ello es preciso que el acero además de transmitir al hormigón el efecto pretensado proporcione a la estructura inercia y rigidez a flexión y torsión y de esta forma poder reducir la sección de hormigón y por tanto el peso de la estructura y por tanto la sección de las armaduras activas.

El elemento que produce el pretensado no son los cables como en el procedimiento de freyssinet sino perfiles estructurales y/o carriles (en esta exposición se utiliza la palabra carril no como elemento de la vía férrea sino como un perfil más que existe en el mercado, que aunque no sea utilizado en la industria de la construcción podría utilizarse como un perfil metálico según a sus características resistentes), que pueden fabricarse con aceros semejantes a los utilizados en los cables de pretensar, o incluso con otros materiales de alta resistencia a tracción. Estos elementos se tensan longitudinalmente mediante gatos hidráulicos aprovechando otros medios o procedimientos mecánicos o utilizando la forma, soldándose posteriormente los extremos de los perfiles o carriles (con soldadura, como por ejemplo la soldadura aluminotérmica) o embridándose o atornillándose a otros perfiles o carriles, utilizando gatos adaptados a la construcción, o a los anclajes, estribos o al resto de la estructura, utilizando gatos hidráulicos semejantes a los utilizados por freyssinet adaptados a perfiles metálicos. De esta forma se produce un pretensado longitudinal similar al realizado con el método freyssinet y los perfiles aportan además una rigidez a flexión y torsión a la estructura. Los cables, utilizados en el método freyssinet no disponen de estas rigideces, en este método la rigidez e inercia la proporciona el hormigón una vez pretensados dichos
cables.

En la actualidad en el ferrocarril se utilizan gatos hidráulicos para liberar las tensiones producidas en los carriles de la vía por efecto de variación de la temperatura al dar continuidad a los carriles para evitar el clásico traqueteo del tren. En esta aplicación, en la vía, se busca que el carril no tenga tensiones longitudinales para la temperatura media del carril en cada lugar, es decir se utilizan para que las tensiones producidas en el carril por efecto de la temperatura sean lo menor posibles y por ello se llaman gatos de liberación de tensiones. Se utilizan cuando la temperatura del carril es menor que esa temperatura media o de liberación, en este procedimiento antiguamente los carriles se alargaban calentándolos hasta la temperatura de liberación y actualmente se alargan con gatos hidráulicos hasta obtener la longitud que tendrían con la temperatura de liberación.

En la construcción de estructuras metálicas, según la norma UNE 36-080, que coincide prácticamente con la Euronorma 25, sólo se utilizan perfiles metálicos estructurales fabricados con aceros A-37, A-42, A-44 y A-52; estos aceros no son válidos para pretensar por tener unas características resistentes muy bajas, para poder pretensar los perfiles metálicos tendrían que tener un tipo de acero semejante a la de los cables de pretensar, bulones o tornillos de alta resistencia que tienen un mayor alargamiento y resistencia a tracción que los aceros utilizado en perfiles estructurales. Estos aceros semejantes a los de los cables de pretensado, no son fácilmente soldables con electrodo, y para soldarlos es preciso utilizar procedimientos especiales de soldadura como son por ejemplo la soldadura aluminotérmica o por
chisporroteo.

El efecto que se pretende con esta innovación es el contrario a la aplicación ferroviaria es decir producir unas tensiones en los perfiles estructurales o carriles, es decir para beneficiarse de sus ventajas resistentes en estructuras y producir el mismo efecto pretensado que en el método de Freyssinet se produce con cable de acero. Las diferencias entre la técnica anterior y esta innovación son las siguientes:

\bullet: En el ferrocarril las fuerzas máximas que transmiten los gatos de liberación no suelen exceder de 70 toneladas (norma de Renfe N.R.V.4-4-2.1.Art 4.1) y por ello los gatos existentes en la actualidad en España no transmiten más de 80 toneladas y con esta innovación sería necesario transmitir fuerzas muy superiores, incluso mayores de 300 ó 400 toneladas y por ello habría que desarrollar unos gatos más potentes y con mucho mayor recorrido.

\bullet: El objetivo de la aplicación actual ferroviaria es anular las tensiones en el carril y el objetivo de esta innovación es recoger del perfil las tensiones máximas a tracción que pueda resistir con el objetivo de transmitir compresiones a la estructura para beneficiarse de las ventajas que produce esta compresión en algunos materiales que resisten mal a tracción y bien a compresión como es el caso del hormigón.

\bullet: En el ferrocarril los gatos o tensores hidráulicos sólo se aplican sobre carriles de acero y con esta innovación se pueden aplicar sobre cualquier tipo de perfil realizado con un material que resista bien a tracción.

\bullet: La funcionalidad en los dos casos es bien distinta, en un caso es para dar continuidad al camino de rodadura para la circulación de los trenes y evitar el traqueteo y en esta innovación es para mejorar el comportamiento resistente de la estructura y producir el mismo efecto "pretensado" del método de Freyssinet con otro tipo de elementos estructurales o materiales. El pretensado se suele aplicar en un extremo de la estructura, es decir para anclarlo, sin tener después continuidad más allá de los estribos, utilizando los gatos de Freyssinet adaptados a perfiles, mientras en el ferrocarril sólo se utiliza entre carriles.

\bullet: El acero utilizado usualmente en España para los carriles es el A-90 normalmente duro y para esta invención es preferible aceros más resistentes como el A-110 o extra duro o incluso aceros más resistentes.

Claims

1. Procedimiento de pretensado por medio de perfiles estructurales, aplicado a materiales compuestos, por ejemplo hormigón-acero, para mejorar su comportamiento resistente en la construcción de puentes y estructuras, caracterizado por utilizar en alguna parte de la misma perfiles estructurales y/o carriles, que pueden ser productos laminados metálicos (o de otro material resistente a tracción) tensionados longitudinalmente, previamente a la puesta en servicio del puente o estructura, a tracción mediante gatos hidráulicos y posteriormente una vez tensionados se sueldan a elementos ya anclados a la estructura o se anclan a la estructura.

2. Procedimiento de pretensado por medio de perfiles estructurales, según la reivindicación número 1, aplicado a un puente, que comprenden una cimentación caracterizada por utilizar perfiles estructurales y/o carriles, previamente tensionados longitudinalmente, cuyo objetivo es resistir las cargas horizontales y transmitirlas al terreno.

3. Procedimiento de pretensado por medio de perfiles estructurales, según la reivindicación número 1, aplicado a un puente, que puede estar suspendido, atirantado o colgante, caracterizado por utilizar, en vez de los cables utilizados actualmente, perfiles estructurales laminados tensionados.

4. Procedimiento de pretensado por medio de perfiles estructurales, según la reivindicación número 1, aplicado a un puente, que puede ser un puente catenaria caracterizado por estar formado por perfiles laminados tensados con gatos hidráulicos.