ES2585156T3 - Paneles del tablero del puente, métodos de fabricación y uso - Google Patents

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ES2585156T3 ES01963209.0T ES01963209T ES2585156T3 ES 2585156 T3 ES2585156 T3 ES 2585156T3 ES 01963209 T ES01963209 T ES 01963209T ES 2585156 T3 ES2585156 T3 ES 2585156T3
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Abstract

Un panel (4) que comprende: una estructura sándwich que tiene placas de metal superior e inferior (10, 11) y una capa intermedia (12) de un elastómero compacto unido a dichas placas de metal a fin de transferir las fuerzas de cizallamiento entre estas; y en donde dicho elastómero compacto tiene un módulo de elasticidad, E, mayor que o igual a aproximadamente 250 MPa y una ductilidad superior a la de las capas de metal, caracterizado por un bastidor de metal (6) montado en la periferia de dicho panel, el alma de dicho bastidor que forma paredes laterales alrededor de dicha capa intermedia (12).

Description

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DESCRIPCION
Paneles del tablero del puente, metodos de fabricacion y uso
La presente invencion se refiere a paneles de placa sandwich y tableros del puente, particularmente tableros del puente para puentes de acero entramados o soportados que tienen tableros formados de paneles.
Los puentes D son estructuras temporales o permanentes bien conocidas que consisten de una armazon de celosfas y paneles de puentes. Los paneles del tablero del puente D, fabricados convencionalmente de acero, consisten de una placa del tablero soldada a un gran numero de rigidizadores en forma de U longitudinalmente entramados (comunmente conocidos como un tablero del puente ortotropico; es decir rfgido en una direccion), dos o mas vigas transversales, y vigas principales longitudinales. Las placas del tablero transfieren la carga a los rigidizadores y luego a las vigas transversales las cuales transfieren directamente las cargas hacia las celosfas. Un diseno conocido consiste de rigidizadores en forma de U de 5 mm, soldados a una placa del tablero de 10 mm con dos soldaduras de solape continuas de 4 mm. Las cargas de las ruedas de los vehfculos que cruzan el puente provocan dobleces localizados de la placa del tablero sobre la parte superior de los rigidizadores, los cuales a su vez conducen a las rupturas por fatiga de las soldaduras que unen a las dos. Las rupturas por fatiga se propagan a lo largo de las soldaduras del puente o hacia la placa del tablero lo que reduce la rigidez y la resistencia de los paneles del tablero, lo que compromete su capacidad para transportar las cargas previstas y reduce su vida util. Los paneles del tablero con ruptura por fatiga (detectadas durante inspecciones de rutina) generalmente se reemplazan.
Para aumentar la resistencia a la fatiga, los investigadores y los expertos en la tecnica han engrosado tradicionalmente tanto, la placa del tablero como los rigidizadores para reducir el intervalo de esfuerzo en el detalle propenso a la fatiga crftica. En un diseno conocido, la placa del tablero y los rigidizadores tienen un grosor de hasta 12 mm y 6 mm respectivamente con los tamanos de las soldaduras de solape adyacentes aumentados hasta 6 mm. La resistencia a la fatiga se mejoro pero todavfa fue insuficiente ya que los detalles de construccion basicos (configuracion de la soldadura propensa a la fatiga) permanecieron sin cambios. El aumento adicional del grosor de la placa reducira el intervalo de esfuerzo y mejorara la resistencia a la fatiga, pero hay un lfmite practico: el peso del panel del tablero que excede la capacidad portante de carga muerta de la estructura del puente de soporte.
Los puentes Bailey son estructuras temporales que consisten de una armazon de vigas principales, celosfas, arriostramiento, y paneles del tablero. Los paneles del tablero del puente Bailey convencionales comprenden una placa de acero del tablero soldada a secciones de acero en forma de U longitudinalmente entramadas con dos secciones de canal en los bordes. En un esfuerzo para minimizar los costes asociados con la fabricacion y el peso, las placas y las secciones se fabrican tan delgadas como sea posible, y las soldaduras intermitentes se usan para unir los elementos rigidizadores a la placa del tablero relativamente delgada. Como antes, estas soldaduras son susceptibles a la fatiga, el detalle de la soldadura es propenso a la fatiga y tiene una resistencia a la fatiga limitada la cual reduce la vida util.
En consecuencia, es un objetivo de la presente invencion proporcionar un panel del tablero del puente mejorado con resistencia y rigidez equivalentes a los paneles del tablero del puente existentes, pero mas ligeros, mas simples en la construccion y/o menos propensos a la fatiga.
Los miembros de placa sandwich estructurales, principalmente destinados a la construccion de barcos, se describen en el documento De 198 25 087 A y en el GB 2 337 022 A.
De acuerdo con la presente invencion, se proporciona un panel y metodos para fabricar paneles, como se define en las reivindicaciones adjuntas.
Un panel del tablero del puente de acuerdo con la invencion puede proporcionarse con la misma geometrfa y elementos de soporte perifericos que un diseno existente de manera que pueda reemplazar los paneles en los disenos existentes. La estructura de placa sandwich de la realizacion descrita mas abajo tiene resistencia y rigidez aumentadas cuando se compara con una placa de metal de grosor de placa total comparable.
Para eliminar los detalles propensos a la fatiga de la tecnica anterior se preve que todos los paneles de acero del tablero del puente, la multiplicidad de los rigidizadores y las soldaduras asociadas se eliminen y se reemplacen con una estructura de placa sandwich. En algunas realizaciones una o mas vigas intermedias, placas de rotura, o secciones estructurales incorporadas pueden usarse para controlar las deflexiones.
Eliminar los rigidizadores reduce los volumenes de soldadura requeridos, reduce el area superficial total expuesta que requiere la proteccion por recubrimiento contra la corrosion, simplifica la estructura, mejora la resistencia a la fatiga (aumento de la vida util para las mismas cargas) y es menos costoso de fabricar. En algunas realizaciones, donde minimizar el peso es un criterio de diseno importante, la capa intermedia solida (nucleo) puede reemplazarse con un nucleo compuesto que consiste de refuerzos solidos y cierto encofrado de densidad mas baja; siempre y cuando el area unida entre la capa intermedia y la placas de metal superior e inferior sea suficiente para transferir
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las fuerzas de cizallamiento entre estas. En este tipo de construccion, se determinarfan la separacion y las dimensiones de los encofrados para evitar el pandeo de cualquier placa de metal.
Los detalles adicionales de las estructuras de placa sandwich adecuadas para su uso en la presente invencion pueden encontrarse en la patente de Estados Unidos 5,778,813 y la solicitud de patente britanica GB-A-2 337 022. La capa intermedia puede ser ademas un nucleo compuesto como se describio en la solicitud de patente britanica num.9926333.7.
La presente invencion se describira adicionalmente mas abajo con referencia a la siguiente descripcion de las realizaciones ilustrativas y los dibujos esquematicos acompanantes, en los cuales:
la Figura 1 es una vista en perspectiva de un "puente tfpico" en el cual puede usarse el panel del tablero de la presente invencion, que abarca el ancho total del puente;
la Figura 2 es un vista posterior de un panel del tablero del puente de acuerdo con una primera realizacion de la presente invencion que ilustra los detalles de conexion con la estructura del puente de soporte y entre los paneles; la Figura 3 es una vista en planta, parcialmente en corte, del panel del tablero del puente de la Figura 2 con una viga intermedia;
la Figura 4 es una seccion transversal del panel del tablero del puente de la Figura 2 a lo largo de la lfnea D-D; la Figura 5 es una seccion transversal de una parte del panel del tablero del puente de la Figura 3 a lo largo de la lfnea A-A;
la Figura 6 es una seccion transversal de una parte del panel del tablero del puente de la Figura 3 a lo largo de la lfnea B-B;
la Figura 7 es una seccion transversal de una parte del panel del tablero del puente de la Figura 3 a lo largo de la lfnea C-C;
la Figura 8 es una vista lateral de un panel del tablero del puente de acuerdo con una variante de la primera realizacion con dos vigas intermedias;
la Figura 9 es la vista en planta, parcialmente en corte, del panel del tablero del puente de la Figura 8; la Figura 10 es una seccion transversal del panel del tablero del puente de la Figura 9 a lo largo de la lfnea E-E; las Figuras 11 a la 14 ilustran las etapas en la fabricacion de un panel del tablero del puente de acuerdo con la primera realizacion;
la Figura 15 es una vista en planta de un tablero del puente que incorpora los paneles de acuerdo con una segunda realizacion de la invencion que se extiende entre las vigas principales o vigas transversales;
la Figura 16 es una vista en perspectiva de una parte del tablero del puente de la Figura 15 que muestra la
colocacion de los paneles del tablero del puente de acuerdo con la segunda realizacion que ilustra los detalles de
conexion con los miembros del puente de soporte y las conexiones a cortante entre los paneles;
las Figuras 17 y 18 son vistas en planta y en seccion transversal respectivamente de un sistema para unir los
paneles del tablero del puente (proporcionando conexion a cortante) de acuerdo con la segunda realizacion;
la Figura 19 es una vista en perspectiva de un sujetador usado para unir los paneles del tablero del puente de
acuerdo con la segunda realizacion;
la Figura 20 es una vista en planta de un panel del tablero del puente de acuerdo con la segunda realizacion que muestra un detalle escondido (localizaciones de los encofrados y la placas de rotura);
la Figura 21 es una seccion transversal aumentada de un panel del tablero del puente de acuerdo con la segunda realizacion de la invencion a lo largo de la lfnea F-F;
la Figura 22 es una vista en planta de un panel del tablero del puente de acuerdo con la segunda realizacion que muestra las variaciones en la forma de los encofrados para facilitar el flujo del material inyectado; la Figura 23 ilustra una placa de rotura perforada;
la Figura 24 es un esquema de un molde y la partes usadas para fabricar los paneles del tablero del puente de acuerdo con la segunda realizacion;
las Figuras 25 y 26 son vistas en planta y posterior respectivamente del molde de la Figura 24;
la Figura 27 es una vista en planta, que muestra el detalle escondido, de un panel de puente de acuerdo con la
segunda realizacion;
la Figura 28 es una seccion transversal a lo largo de la lfnea G-G del panel del tablero del puente de acuerdo con la segunda realizacion;
la Figura 29 ilustra los conectores a cortante de ajuste macho tfpicos de un panel de puente que pueden usarse con la segunda realizacion;
la Figura 30 es un esquema de un molde y las partes usadas para fabricar los paneles del tablero del puente de acuerdo con la segunda realizacion;
las Figuras de la 31 a la 34 ilustran las etapas en la fabricacion de las conexiones atornilladas en la segunda realizacion;
la Figura 35 es una seccion transversal de un panel del tablero del puente de acuerdo con la segunda realizacion, que ilustra la realizacion de una variedad de secciones estructurales (formas) dentro de la capa intermedia para proporcionar rigidez al cizallamiento y deflexiones de control; y
la Figura 36 ilustra una configuracion de las placas superior e inferior extrudidas que pueden usarse en la invencion.
En las diversas figuras, las partes similares se denotan por numerales de referencia iguales.
Realizacion 1: Panel del tablero del puente de placa sandwich prefabricado con un bastidor periferico
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La Figura 1 es un diagrama esquematico de un puente de celosfa que ilustra tipos comunes de construccion. La estructura de soporte puede consistir o bien de una celosfa doble 2 o celosfa sencilla 3 que soportan los miembros principales que abarcan la longitud del puente. Los paneles del tablero del puente 4 se extienden entre los miembros principales. Los paneles del tablero del puente 4 pueden, por ejemplo, formar una superficie de la carretera para una carretera de una sola calzada o multiples calzadas. El puente, por lo tanto, debe ser capaz de soportar cargas dinamicas a partir de uno o mas vehfculos, que pueden incluir camiones y otros vehfculos de transporte pesado. La frecuencia y magnitud de las cargas de las ruedas y las condiciones para las cuales los paneles del tablero del puente deben disenarse dependeran de la localizacion del puente y las cargas de trafico especfficas para la calzada.
Se muestra un panel del tablero del puente 4 de acuerdo con la presente invencion en las Figuras 2 a la 4 que son respectivamente una vista posterior, una vista en planta parcialmente en corte y una seccion transversal. El panel del tablero del puente 4 comprende una placa del tablero sandwich 5 de seccion transversal generalmente rectangular fija, a lo largo de sus bordes largos, a vigas principales transversales 6 en los extremos de las cuales se proporcionan las placas de conexion 7 para permitir que el panel del tablero del puente 4 se atornille a las celosfas 2, 3 del puente 1. Vigas principales longitudinales adicionales 8 se proporcionan en los extremos de los paneles y se proporciona una viga intermedia a lo largo de la lfnea media del panel 4. Durante el uso, las cargas del vehfculo se transmiten desde la placa del tablero sandwich 5 a las vigas principales transversales 6, con la ayuda de las vigas principales longitudinales 8 y la(s) viga(s) intermedia(s) 9, y por lo tanto a las celosfas de puente 2, 3.
Los detalles de la conexion de la placa del tablero sandwich 5 al bastidor periferico y a la(s) viga(s) intermedia(s) 6, 8, 9 se muestran en las Figuras 5, 6 y 7. Para mayor claridad, las barras de refuerzo y los detalles de soldadura especfficos no se muestran en estas figuras. Estas figuras muestran ademas que la placa del tablero sandwich 5 se forma a partir de las placas de acero superior e inferior 10, 11 que se unen entre sf por la capa intermedia 12, que comprende un material plastico o de polfmero, preferentemente elastomero, con suficiente resistencia para transmitir fuerzas de cizallamiento entre las placas de metal.
La Figura 5, una seccion transversal a lo largo de la lfnea A-A en la Figura 3, ilustra una conexion tfpica entre la placa del tablero sandwich 5 y sobre la viga intermedia 9 donde el alma de una seccion en forma de I monosimetrica se suelda a la placa de metal inferior 11 de la placa del tablero sandwich 5. Alternativamente, la viga interna puede ser una seccion en T invertida con el alma soldada directamente a la placa de metal inferior 11.
La Figura 6, una seccion transversal a lo largo de la lfnea B-B de la Figura 3, ilustra una conexion tfpica entre la viga principal de extremo longitudinal 8 y la placa del tablero sandwich 5, donde la placa del tablero sandwich 5 se une en una estructura y se suelda al alma de la viga principal. En algunas realizaciones la placa de metal superior 10 puede alinearse con el alma o, como en la Figura 6, se conforma en frfo y se extiende mas alla del alma que forma una placa de borde rfgido.
La Figura 7, una seccion transversal a lo largo de la lfnea C-C de la Figura 3, ilustra una conexion tfpica entre la placa del tablero sandwich 5 y una viga principal transversal 6, donde la placa del tablero sandwich 5 se une en una estructura y se suelda al alma de la viga principal. La pestana desplazada proporciona un borde de alineamiento entre los paneles adyacentes de manera que los paneles adyacentes puedan atornillarse entre sf lo que proporciona una conexion a cortante entre estos. El bastidor de metal periferico 6, 8 y las placas de metal superior 10 e inferior 11 forman una cavidad encerrada hermetica al aire en la que se inyecta la capa intermedia 12.
Una variacion de este panel del tablero del puente prefabricado 4' de acuerdo con la primera realizacion se ilustra en las Figuras 8 a la 10. Tiene dos vigas intermedias 9', alineadas con conexiones a cortante atornilladas entre los paneles adyacentes para proporcionar una trayectoria de carga directa para compartir la carga entre los paneles a medida que los vehfculos se mueven a lo largo de la longitud del puente 1. Todos los demas detalles para el panel del tablero del puente 4 son los mismos.
El proceso de fabricacion de los paneles de la primera realizacion se simplifica en gran medida cuando se compara con una estructura de la tecnica anterior debido a que se elimina el posicionamiento y soldadura de todos los rigidizadores en forma de U entramados longitudinalmente. De acuerdo con la invencion, el bastidor de soporte de acero, que consiste de las vigas principales longitudinal y transversal 6, 8, vigas intermedias 9 y las placas de conexion 7, se fabrica de manera convencional, lo que resulta en la estructura mostrada en la Figura 11. El bastidor de soporte de acero se centra entonces alrededor de dos encofrados que pueden volver a usarse en forma de bloque 20, por ejemplo localizados de manera permanente en el area de produccion, como se muestra en la Figura 12. Los encofrados como se muestran en la Figura 13 se usan para localizar temporalmente y soportar la placa frontal inferior 11 mientras que se suelda de solape al bastidor de metal periferico lo que elimina la necesidad de las barras de refuerzo. Los separadores de metal o plasticos 21, colocados segun sea necesario para soportar la placa superior 10, aseguran el grosor correcto de la capa intermedia 12. Antes de continuar la soldadura (cerrando de la cavidad) las superficies interiores se desengrasan y se limpian con solvente MEK o uno equivalente. La placa de metal superior 11 entonces se coloca sobre la parte superior del bastidor, como se muestra en la Figura 14, y se suelda todo alrededor con una soldadura de ranura de penetracion parcial. Si se requiere, puede proporcionarse una soladura de solape adicional para unir adicionalmente la placa de metal inferior 10 a la parte inferior de la estructura
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de soporte. Un puerto de inyeccion 22 y uno o mas orificios de ventilacion 23 pueden hacerse ya sea en la placa inferior 10, en la placa superior 11 o en el bastidor periferico 6, 8. El puerto y los agujeros se localizan para acomodar el equipamiento de inyeccion, para minimizar el efecto en el rendimiento estructural y para facilitar la fabricacion. Subsecuentemente, el elastomero se inyecta entonces en la cavidad en aproximadamente 160 s. Finalmente, el puerto de inyeccion 22 y los agujeros de ventilacion 23 se sellan con tapones de metal. El panel del tablero del puente prefabricado de acuerdo con la invencion puede moverse dentro de 10-15 minutos a partir del momento de la inyeccion.
Realizacion 2: Paneles del tablero del puente de placa sandwich ligeros prefabricados
Un panel del tablero del puente de placa sandwich de peso ligero con fines militares 100, de acuerdo con una segunda realizacion de la invencion ilustrado en las Figuras 15 a la 22, se diseno para carga militar de clase MLC12. La longitud general del puente L, longitud del panel 1, ancho mfnimo W del tablero, y peso maximo del puente (que incluye la superestructura) para este ejemplo particular son de 20 m, 2000 mm, 2800 mm, y de 6 a 8 toneladas, respectivamente.
Un tablero del puente tfpico 100 se fabrica de 40 paneles del tablero del puente identicos 104 que se extienden entre las vigas principales transversales 101, como se ilustra en la vista en planta en la Figura 15 (para mayor claridad, la superestructura del puente no se muestra). Cada panel debe ser suficientemente ligero para transportarse e instalarse por dos hombres y deberfa tener un peso maximo de aproximadamente 100 kg. El panel puede elevarse mediante el uso de un bastidor de elevacion simple (no se muestra) con tiradores que pueden acoplarse a cada panel a traves de los sujetadores de cizallamiento, agujeros para pernos existentes o agujeros pasantes adicionales (no se muestran) disenados para este proposito. Los detalles y dimensiones universales (grosor, ancho, localizaciones del agujeros para pernos, detalles del sujetador de cizallamiento comunes) permiten que los paneles del tablero del puente se coloquen en cualquier lugar a lo largo del tablero del puente. Como resultado cada panel del tablero del puente debe disenarse para todas las localizaciones probables del panel tanto de las cargas de la banda de rodamiento del tanque como de las ruedas de camiones asociadas con la carga MLC12.
La Figura 16 ilustra en mayor detalle la conexion de los paneles a las vigas principales transversales y la interconexion a cortante entre los paneles. Dos sujetadores de cizallamiento en forma de H conicos 120, hechos de plastico o metal, conectan los paneles adyacentes 104 para mantener las deflexiones constantes entre los paneles si los vehfculos migran a traves del ancho del tablero del puente. Los sujetadores de cizallamiento 120 se alinean y ajustan comodamente con ambas superficies. El sujetador de cizallamiento 120 y su manera de uso se muestran en las Figuras 17 a la 19. La pestana conica del sujetador de cizallamiento 120 permite su facil colocacion y retiro. La longitud de la pestana 121 es suficiente para acoplar las placas de rotura de metal de borde 107. Dos pernos 102 en cualquier extremo atornillan los paneles 104 a las vigas principales transversales 101.
Las Figuras 20 y 22 muestran una capa intermedia ligera 12 (nucleo compuesto que puede usarse con cualquier realizacion) que consiste de encofrados de baja densidad 14, secciones de plasticos o de polfmeros reforzadas 13, placas de rotura de acero internas 107, detalles de atornillado 105 y estampados para los sujetadores de cizallamiento 106. La geometrfa de los refuerzos plasticos o de polfmero puede variar desde una seccion transversal rectangular hasta una que se parece a una columna jonica, para aumentar la superficie unida a las placas de metal superior e inferior 11, 10; y maximizar la efectividad en cuanto a los costes de la construccion. Los grosores de la placa superior e inferior 10, 11 para este ejemplo particular pueden ser diferentes, por ejemplo 3 mm y 2 mm respectivamente, para permitirle a la placa superior 10 una superficie de desgaste adicional. Los paneles de la segunda realizacion se construyen enteramente sin soldaduras. La Figura 22 ilustra una variacion en la geometrfa de los encofrados de baja densidad, proporcionando esquinas biseladas para facilitar el flujo de material plastico o de polfmero inyectado. Las dimensiones exactas de los componentes de la capa intermedia se dimensionan para proporcionar resistencia de union, rigidez y resistencia adecuadas para las cargas especfficas. Las placas de rotura 107 para esta realizacion pueden ser solidas o perforadas con agujeros perforados como se ilustra en la Figura 23, para permitir el flujo libre del material plastico o de polfmero inyectado y despues del curado para aumentar la carga (enganche mecanico) entre las placas y los refuerzos plasticos. Las placas perforadas proporcionan placas mas rfgidas, delgadez reducida y peso reducido del componente.
Los paneles del tablero del puente de acuerdo con la segunda realizacion se prefabrican en un molde 40, mostrado en las Figuras 24 a la 26, que garantizan la precision dimensional y la calidad de la construccion. La precision dimensional es importante para un ajuste rapido en el campo y para proporcionar peso constante sin variaciones significativas de panel a panel. Las placas de metal delgadas inferior y superior 10, 11 con estampados para los sujetadores de cizallamiento, las placas de rotura interiores 107 y los encofrados 13 se colocan en un molde cerrado 41, 42 como se ilustra esquematicamente en la Figura 24. Se inyecta plastico para rellenar la cavidad en aproximadamente de 12 a 15 segundos. El panel del tablero terminado puede retirarse dentro de unas pocas horas. Los revestimientos antideslizantes o resistentes a la corrosion se aplican entonces a las superficies de metal expuestas.
Las variaciones de esta realizacion son una funcion de los parametros de diseno y las condiciones para el panel del tablero del puente dado. Una variacion tfpica se ilustra por el diseno mostrado en las Figuras 27 a la 34, para un
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panel del tablero del puente que se extiende aproximadamente 3000 mm entre las vigas principales transversales y tiene una carga de camion segun diseno de 16 T sobre una huella del neumatico de 200 mm x 500 mm.
El panel del tablero del puente de 1050 mm de ancho 204 comprende las placas de metal superior e inferior 10, 11 y una capa intermedia (nucleo) 12. El nucleo 12 se construye de refuerzos de elastomero longitudinales regularmente separados 14 e insertos de espuma que separan las placas superior e inferior. Las placas de rotura internas (con agujeros) 107, como se muestran en la Figura 28, se unen a los refuerzos de elastomero 14. El cizallamiento se transfiere a las placas de acero 107 mediante la union (adhesion y mecanica) para proporcionar la rigidez a la flexion requerida.
Las Figuras 27 y 29 muestran una variacion en los detalles de conexion a cortante entre los paneles. Los tubos de metal o plasticos 188 se incorporan en la capa intermedia 12 a traves de la dimension corta del panel. Los conectores a cortante machos, o bien con extremos rectos 178 o conicos 179 y una pestana 180, ilustrados en la Figura 29 se ajustan en los tubos de los paneles adyacentes para proporcionar la conexion a cortante requerida. Estos conectores pueden construirse de metal o plastico. Todos los otros detalles son similares en funcion y solo varfan en las dimensiones y la localizacion y son dependientes de la aplicacion o del diseno.
La fabricacion de un panel del tablero de acuerdo con esta realizacion se produce en dos etapas. Primera, la espuma 13 se funde integralmente con las placas de acero longitudinales 107 en un molde por inyeccion. Este encofrado "positivo" inicial se coloca entonces en el molde por inyeccion de elastomero 40' ilustrado en la Figura 30 junto con las placas de acero superior e inferior 10, 11. El elastomero se inyecta en el molde que une todos los componentes que incluyen detalles de conexion por pernos y en cortante en un panel estructural que no requiere soldadura.
Las Figuras 31 a la 34 muestran el detalle de fabricacion para la seccion de un manguito de conexion para unir con pernos las secciones del tablero a las vigas principales transversales. Las etapas de este proceso son:
1. ajustar a presion los manguitos de metal 105 en la placa inferior 11 y posicionar la unidad en el molde con espuma rfgida y en las placas de acero interiores (Figura 31).
2. posicionar los tapones 44 (con agente de liberacion) en los manguitos 105. posicionar la placa superior 10 y cerrar el molde (Figura 32).
3. inyectar el elastomero 14 (Figura 33).
4. retirar el panel del tablero del puente y extraer los tapones 44 (Figura 34).
Los beneficios asociados con los paneles del tablero del puente de la placa sandwinch prefabricados (produccion en masa, unidad robotica, construccion uniforme y de alta calidad, precision dimensional), la eliminacion de toda la soldadura, y la eliminacion de todos los detalles propensos a la fatiga que limitan la vida util son igualmente aplicables a cada diseno independientemente de las variaciones menores en la geometrfa o detalles de construccion.
Los beneficios asociados con el nucleo compuesto son igualmente aplicables a la primera realizacion. Otras variaciones del nucleo compuesto incluyen incorporar secciones conformadas como canales, angulos, secciones en forma de I y secciones estructurales huecas rectangulares o circulares como las placas de rotura internas 107. Las placas de acero 107 de hecho pueden ser miembros de metal de cualquier forma deseada tal como las vigas en I. La Figura 35 ilustra varias secciones estructurales 191, 192, 193, 194 dentro de la capa intermedia. Puede ademas ser posible usar secciones de aluminio extrudido como las placas superior e inferior en las que las placas de rotura 107 son parte de la forma extrudida que puede enganchar una con respecto a otra como se ilustra en la Figura 36.
Otras variaciones pueden incluir paneles del tablero del puente que se construyen con nucleos solidos y que no son rectangulares en el plano. Por ejemplo un puente esviado puede usar paneles del tablero del puente en forma de paralelogramos y los puentes curvos, paneles con vigas principales de borde curvado y vigas principales transversales radialmente localizadas.
Realizacion 3: Paneles del tablero del puente prefabricados integrados en una estructura permanente que proporciona un tablero continuo
En una tercera realizacion de la presente invencion, la etapa de inyeccion final del material plastico o de polfmero en la cavidad del margen de soldadura de un panel del tablero del puente prefabricado o en una cavidad entre placas superior e inferior de un panel del tablero del puente se lleva a cabo en el lugar una vez que las placas superior e inferior se han acoplado al puente. Los paneles son similares a los de la segunda realizacion excepto que estos se proporcionan con pestanas superior e inferior que se sueldan a la superestructura del puente formando las cavidades del margen de soldadura.
Este metodo de construccion proporciona un tablero del puente estructural continuo. Los paneles del tablero del puente prefabricados son estructuralmente rfgidos, mas faciles de manejar y proporcionan todos los beneficios de la construccion prefabricada para las estructuras del puente construidas en el lugar. La capa intermedia 12 de los
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paneles del tablero del puente para la tercera realizacion de la presente invencion o bien puede fabricarse de plastico solido o de una construccion compuesta como se describio anteriormente. Una ventaja adicional de este tipo de construccion es que el panel del tablero del puente sandwich actua como una pestana de compresion efectiva para las vigas y las vigas principales de soporte.
En esta realizacion o bien el panel del tablero del puente prefabricado o las placas superior e inferior deben soldarse a la superestructura del puente para formar cavidades hermeticas al aire antes de la inyeccion. Los metodos de construccion usados para construir los tableros del puente "inyectados en su lugar" pueden ser similares a los del hormigon moldeado en el lugar. Tfpicamente, un tablero continuo se construye secuencialmente con los paneles del tablero del puente que se sueldan en su lugar, se inyectan y despues cuando se curan sirven como una plataforma de trabajo para el montaje del siguiente panel a lo largo de la longitud del puente. En tales casos, los paneles del tablero del puente deben disenarse para las cargas de construccion previstas asf como tambien las cargas del entorno de operacion, del propio peso y de trafico normales.
Alternativamente, si el puente se pone en marcha, entonces la estructura de tablero se construira secuencialmente (soldando e inyectando los paneles del tablero del puente unidos recientemente) a medida que el puente se coloca sobre los apoyos.
Las tecnicas descritas en otra parte en relacion con la union entre si de las secciones de metal de los paneles del tablero del puente de acuerdo con la presente invencion son igualmente aplicables a la tercera realizacion.
Materiales y propiedades estructurales generales
Las placas de metal superior e inferior 10, 11, y otras partes de metal de los paneles del tablero descritas anteriormente para su uso con cualquier realizacion, son preferentemente de acero estructural, como se menciono anteriormente, aunque tambien pueden ser de aluminio, acero inoxidable u otras aleaciones estructurales en aplicaciones donde la ligereza, resistencia a la corrosion u otras propiedades especfficas son esenciales. El metal preferentemente debe tener una minima resistencia al limite elastico de 240 MPa y una elongacion de al menos 10 %. Las placas superiores, las placas inferiores y la placas de rotura pueden ser solidas o perforadas, pueden enchaparse o tener cualquier otra preparacion de la superficie aplicada o pueden estar compuestas de diferentes materiales y tener grosores que varian de 0.5 mm a 25 mm. Los tratamientos de superficie deseados, por ejemplo para la prevencion de la corrosion o resistencia al deslizamiento, o decoracion, etc., pueden aplicarse a una o ambas de las superficies exteriores de los paneles del tablero.
La capa intermedia tiene un modulo de elasticidad, E, de al menos 250 MPa, preferentemente 275 MPa, a la temperatura maxima esperada en el entorno en el cual el miembro se va a usar que podria ser tan alta como 100 °C. La capa intermedia debe ser entre 5 y 1000 mm de grosor.
La ductilidad del material de la capa intermedia a la temperatura de funcionamiento mas baja debe ser mayor que la de las capas de metal, que es aproximadamente 20 %. Un valor preferido para la ductilidad a la temperatura de funcionamiento mas baja es 50 %. El coeficiente termico del material de la capa intermedia tambien debe ser lo suficientemente cerca al del acero de manera que la variacion de temperatura a traves del intervalo de funcionamiento esperado, y durante la soldadura, no provoque la delaminacion. La medida en que los coeficientes termicos de los dos materiales pueden diferir dependera en parte de la elasticidad de la capa intermedia, pero se cree que el coeficiente de expansion termica de la capa intermedia puede ser de aproximadamente 10 veces el de las capas de metal. El coeficiente de expansion termica puede controlarse por la adicion de rellenos. Si se expone a los elementos (condiciones meteorologicas), entonces el plastico o polimero debe formularse para ser hidroliticamente estable y resistente a la degradacion ultravioleta.
El material preferido es un elastomero de poliuretano que comprende un poliol (por ejemplo, poliester o polieter) junto con un isocianato o un diisocianato, un extendedor de cadena y un relleno. Se proporciona el relleno, segun sea necesario, para reducir el coeficiente termico de la capa intermedia, reducir su coste y controlar de otra manera las propiedades fisicas del elastomero. Pueden tambien incluirse otros aditivos, por ejemplo, para alterar las propiedades mecanicas u otras caracteristicas (por ejemplo adhesion y resistencia al agua o al aceite), y retardadores del fuego.
Los encofrados de baja densidad para el nucleo compuesto de la realizacion 2 pueden construirse de espuma, madera o secciones de metal de espesor ligero huecas. El encofrado preferido es una espuma semirrigida de polipropileno con una densidad mayor de 20 kg/m3.
La resistencia de la union entre las capas de metal y el elastomero debe ser al menos 0,5, preferentemente 6, MPa en todo el intervalo de funcionamiento. Esto se logra preferentemente por la adhesividad inherente del elastomero al metal, pero pueden proporcionarse agentes de union adicionales.
Aunque se ha descrito anteriormente una realizacion de la invencion, deberia apreciarse que esta es ilustrativa y no pretende ser limitante del alcance de la invencion, como se define en las reivindicaciones adjuntas, particularmente, las dimensiones dadas pretenden ser guias y no ser preceptivas.

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    REIVINDICACIONES
    1. Un panel (4) que comprende:
    una estructura sandwich que tiene placas de metal superior e inferior (10, 11) y una capa intermedia (12) de un elastomero compacto unido a dichas placas de metal a fin de transferir las fuerzas de cizallamiento entre estas; y en donde dicho elastomero compacto tiene un modulo de elasticidad, E, mayor que o igual a aproximadamente 250 MPa y una ductilidad superior a la de las capas de metal, caracterizado por un bastidor de metal (6) montado en la periferia de dicho panel, el alma de dicho bastidor que forma paredes laterales alrededor de dicha capa intermedia (12).
  2. 2. Un panel de acuerdo con la reivindicacion 1 que comprende ademas al menos una viga intermedia (9) que se extiende entre y se une al bastidor de metal, el alma de dicha viga intermedia que forma una pared lateral de un espacio relleno por dicha capa intermedia.
  3. 3. Un panel de acuerdo con la reivindicacion 2 en donde dicha al menos una viga intermedia (9) se acopla a al menos una de dichas placas frontales de metal.
  4. 4. Un panel de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde dicha placa de metal superior (10) tiene un grosor en el intervalo de 0.5 a 25 mm, dicha placa de metal inferior (11) tiene un grosor en el intervalo de 0.5 a 25 mm y dicha capa intermedia (12) tiene un grosor en el intervalo de 5 a 1000 mm.
  5. 5. Un panel de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde dichas placas de metal superior e inferior (10, 11) se componen de diferentes metales y/o son de diferentes grosores y/o tienen diferentes tratamientos de superficie aplicados.
  6. 6. Un panel de acuerdo con la reivindicacion 1 en donde dicha capa intermedia (12) comprende un encofrado (13) y dicho elastomero compacto ocupa el espacio entre dichas placas de metal superior e inferior no ocupado por dicho encofrado.
  7. 7. Un panel de acuerdo con la reivindicacion 6 en donde dicho encofrado (13) comprende espuma.
  8. 8. Un panel de acuerdo con la reivindicacion 6 o 7 en donde dicho encofrado (13) comprende una pluralidad de elementos alargados dispuestos generalmente paralelos a al menos un borde lateral de dicho panel del tablero.
  9. 9. Un panel de acuerdo con la reivindicacion 8 en donde dichos elementos alargados (13) se extienden entre dichas placas de metal superior e inferior y se extienden por sustancialmente toda la longitud de dicho panel del tablero de manera que dicho elastomero compacto forma una pluralidad de refuerzos alargados separados (14).
  10. 10. Un panel de acuerdo con la reivindicacion 9 que comprende ademas al menos una placa de rotura (107) unida a uno de dichos refuerzos alargados.
  11. 11. Un panel del tablero del puente de acuerdo con la reivindicacion 10 en donde en dicha al menos una placa de rotura (107) tiene agujeros pasantes.
  12. 12. Un panel de acuerdo con la reivindicacion 9 que comprende ademas al menos un miembro de metal (107) unido a uno de dichos refuerzos alargados para evitar el cizallamiento entre las placas superior e inferior.
  13. 13. Un panel de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a la 12 en donde dichas placas de metal superior e inferior se mantienen unidas sustancialmente solo por la adhesion a dicha capa intermedia.
  14. 14. Un panel de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a la 13 que no tiene soldadura estructural que una dichas placas de metal superior e inferior.
  15. 15. Un panel de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde dicho elastomero compacto tiene un modulo de elasticidad mayor que o igual a aproximadamente 275 MPa.
  16. 16. Un panel de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a la 15 que tiene al menos una porcion hundida en al menos una de dichas placas en al menos un borde lateral para recibir un sujetador para unir paneles similares adyacentes y transferir las fuerzas de cizallamiento entre estos.
  17. 17. Dos paneles de acuerdo con la reivindicacion 16, un sujetador en forma de H (120) que se engancha y porciones hundidas para unir dichos paneles del tablero juntos.
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  18. 18. Un panel de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a la 15 que tiene al menos un tubo transversal incorporado en dicho elastomero compacto para recibir un conector en cortante de metal macho para unir paneles similares adyacentes y transferir las fuerzas de cizallamiento entre estos.
  19. 19. Un panel de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a la 15 en donde dicho bastidor periferico tiene agujeros para pernos para recibir los pernos y unir paneles similares y transferir las fuerzas de cizallamiento entre estos.
  20. 20. Un panel de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a la 15 que tiene manguitos de metal tubulares a traves del grosor para recibir los pernos para unir los paneles a los miembros estructurales del puente.
  21. 21. Un puente que tiene al menos un panel de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
  22. 22. Un metodo de fabricar un panel, el metodo que comprende las etapas de: fabricar un bastidor de metal (6, 8);
    colocar dicho bastidor alrededor de un bloque saliente (20);
    colocar una primera placa de metal (11) en dicho bloque saliente dentro de dicho bastidor; soldar dicha primera placa a dicho bastidor;
    colocar una segunda placa de metal (10) sobre dicho bastidor para formar una cavidad con dicha primera placa;
    soldar dicha segunda placa a dicho bastidor; e inyectar elastomero no curado en dicha cavidad;
    en donde, despues de curar, dicho elastomero compacto tiene un modulo de elasticidad, E, mayor que o igual a aproximadamente 250 MPa y una ductilidad superior a la de las capas de metal.
  23. 23. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 22 en donde los puertos de inyeccion y orificios de ventilacion para dicha etapa de inyeccion se proporcionan ya sea en dicha primera placa, dicha segunda placa o dicho bastidor de metal.
  24. 24. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 22 o 23 en donde dicho bastidor de metal (6, 8) incluye al menos una viga intermedia (9) y en dicha etapa colocar dicho bastidor alrededor de un bloque saliente, dicho bastidor se coloca alrededor de al menos dos bloques salientes (20) de manera que dicha viga intermedia descansa entre los bloques salientes adyacentes.
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