ES2624267T3 - Dispositivo de desviación de un cable e estructura como un tirante, y obra equipada de este modo - Google Patents

Dispositivo de desviación de un cable e estructura como un tirante, y obra equipada de este modo Download PDF

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ES2624267T3 ES11811045.1T ES11811045T ES2624267T3 ES 2624267 T3 ES2624267 T3 ES 2624267T3 ES 11811045 T ES11811045 T ES 11811045T ES 2624267 T3 ES2624267 T3 ES 2624267T3
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    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/08—Members specially adapted to be used in prestressed constructions

Abstract

Dispositivo de desviación de un cable de estructura (3) que incluye varias hebras tensas (4), comprendiendo el dispositivo un cuerpo (7) atravesado por conductos (10), en el que cada conducto tiene una pared para guiar una de las hebras según un trayecto curvo (T), incluyendo la pared del conducto una zona de soporte de la hebra (11) dirigida hacia el interior de la curvatura del trayecto, zona de soporte que presenta, al menos en una parte central del conducto y transversalmente al trayecto curvo, una sección en forma de arco de círculo, teniendo la parte central del conducto una sección transversal ampliada fuera de la zona de soporte, caracterizado por que la sección en forma de arco de círculo presenta un radio (r) sustancialmente igual a la mitad del diámetro exterior de la hebra.

Description

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DESCRIPCION
Dispositivo de desviacion de un cable de estructura como un tirante, y obra equipada de este modo Sector de la tecnica
La presente invencion se refiere a los dispositivos usados para desviar cables de estructura, en concreto tirantes. Estado de la tecnica
Es comun realizar cables de estructura en forma de haces de hebras individuales tensas y ancladas en sus extremos. El diseno de una obra de construccion puede llevar a hacer desviar el cable en una o varias zonas de su trazado.
En las obras atirantadas, los cables tienen una parte superior situada al nivel de un pilar y unos extremos inferiores anclados en la estructura suspendida, por ejemplo el tablero de un puente. En un diseno tradicional, cada cable tiene su extremo superior anclado en el pilar. Se encuentran tambien obras atirantadas en las que los cables siguen trayectos de forma general en V inversa, desviandose en el pilar con la ayuda de un dispositivo comunmente llamado silla.
Al nivel de la silla, las hebras del cable siguen trayectos incurvados, generalmente segun un radio de curvatura sustancialmente constante. Ventajosamente, las hebras se extienden de manera ininterrumpida a lo largo de la silla. Cabe asegurar una friccion suficiente de las hebras en la silla con el fin de evitar deslizamientos no deseados.
El documento WO 2007/121782 A1 describe una silla en la que cada cordon que forma una hebra del cable se recibe en un conducto individual cuya pared presenta, a ambos lados del plano que contiene el trayecto curvo del cordon, dos caras inclinadas que dan al conducto una seccion general en V. La forma en V de la seccion del conducto bloquea el cordon por el efecto de cuna cuando se pone en tension por la carga de la obra. Este diseno de silla no carece de inconvenientes. En particular, los contactos entre el cordon y la pared de su conducto son puntuales, lo que no es favorable para la buena reparticion de las tensiones locales. Ademas, la silla no es compatible con el empleo de cordones individualmente enfundados porque la funda individual de un cordon se danaria por el esfuerzo de acunamiento generado por el perfil en V del conducto. Sin embargo, estos cordones individualmente enfundados son muy a menudo privilegiados para la realizacion de cables de estructura porque su resistencia a la corrosion se refuerza por el aislamiento otorgado a la funda. Si se quiere usar sin embargo cordones de este tipo con la silla del documento WO 2007/121782 A1, hay que retirar las fundas en las longitudes de los cordones colocadas en el interior de la silla, lo que requiere la implementacion de medidas especiales para aislar suficientemente el metal de los cordones. A pesar de estas medidas, que pueden ser complejas y onerosas, el denudado de las hebras en la proximidad de la silla corre el riesgo de constituir una debilidad en la proteccion anticorrosion de los tirantes.
Objeto de la invencion
Un objetivo de la presente invencion es proponer otro diseno de silla que reduzca la incidencia de los problemas anteriores, en concreto asegurando una transmision adecuada de las tensiones en el interior del trayecto curvo seguido por las hebras.
La invencion propone de este modo un dispositivo de desviacion de un cable de estructura que incluye varias hebras tensas. El dispositivo comprende un cuerpo atravesado por conductos. Cada conducto tiene una pared para guiar una de las hebras segun un trayecto curvo. La pared del conducto incluye una zona de soporte de la hebra dirigida hacia el interior de la curvatura del trayecto, zona de soporte que presenta, al menos en una parte central del conducto y transversalmente al trayecto curvo, una seccion en forma de arco de circulo de radio sustancialmente igual a la mitad del diametro exterior de la hebra. La parte central del conducto tiene una seccion transversal ampliada fuera de la zona de soporte.
La retencion de las hebras en su conducto, que impide su deslizamiento a lo largo del trayecto curvo, resulta de la friccion de la hebra en la zona de soporte de la pared del conducto que puede tener una rugosidad mas o menos marcada. La hebra esta en contacto con esta zona de soporte en una superficie que tiene una cierta extension dada la forma en arco de circulo de radio adaptado a la hebra. Esta presionada contra esta zona de soporte por la tension aplicada sobre el cable.
Gracias a la buena reparticion de las tensiones transmitidas entre las hebras y la pared de sus conductos, el dispositivo de desviacion permite usar hebras que incluyen cada una un cordon metalico y una funda de materia plastica que rodea el cordon. La funda puede estar entonces ininterrumpida a traves de la silla y hasta los anclajes del cable, aplicandose contra la zona de soporte de la pared del conducto.
Se ha determinado que un sector angular de al menos 60° para la forma en arco de circulo de la seccion de la zona
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de soporte procura un bloqueo por friccion suficiente en muchas configuraciones. Este sector angular puede estar comprendido, en concreto, entre 90 y 120°.
Es necesario, generalmente, que los conductos presenten una seccion suficiente para permitir un enhebrado sin dificultad de las hebras. Esta propiedad puede obtenerse otorgandoles una seccion transversal suficiente para contener un circulo de diametro superior en al menos 2 mm al diametro exterior de la hebra.
La forma de la seccion transversal de la parte central del conducto fuera de la zona de soporte puede ser la de una boveda de diametro superior al diametro exterior de la hebra. Una forma de boveda, por ejemplo circular, evita concentraciones no deseadas de tensiones en la materia situada entre los conductos individuales del dispositivo.
Para tolerar un margen de variacion angular del cable en uno u otro de los lados del dispositivo, se puede formar el conducto de manera que su seccion transversal se ensanche hacia el exterior en al menos un lado de su parte central. El ensanchamiento puede seguir en concreto, en el lado interior de la curvatura del trayecto, una linea generatriz sustancialmente circular de radio inferior al radio de curvatura del trayecto en la parte central del conducto.
En un modo de realizacion, el dispositivo de desviacion comprende ademas un tubo curvo para recibir el cable de estructura, estando el cuerpo provisto de los conductos alojado en el interior del tubo curvo.
Otro aspecto de la invencion esta relacionado con una obra de construccion, como por ejemplo un puente atirantado, que comprende al menos un cable de estructura que incluye varias hebras tensas, anclajes de las hebras en los extremos del cable, y al menos un dispositivo de desviacion del cable entre los dos anclajes, siendo este dispositivo tal como se ha definido anteriormente.
Descripcion de las figuras
Otras particularidades y ventajas de la presente invencion se pondran de manifiesto en la descripcion a continuacion de un ejemplo de realizacion no limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
- la figura 1 es un esquema de un puente atirantado al que la invencion puede aplicarse;
- la figura 2 es una vista muy esquematica de un tirante equipado con un modo de realizacion del dispositivo de desviacion;
- la figura 3 es una vista en seccion axial de un conducto que pertenece al dispositivo de desviacion;
- la figura 4 es una vista en seccion transversal del dispositivo de desviacion, segun el plano IV-IV indicado en la figura 3;
- la figura 5 es una vista en seccion transversal de un conducto en el que esta alojada una hebra del cable; y
- la figura 6 es una vista similar a la de la figura 5, que muestra el conducto y la hebra en una fase de instalacion del cable.
Descripcion detallada de la invencion
El ejemplo de realizacion de obra de construccion representado en la figura 1 consiste en un puente atirantado. El tablero 1 de un puente de este tipo esta soportado tradicionalmente por uno o varios pilares 2 por mediacion de tirantes 3 segun trayectos inclinados entre el pilar y el tablero. A la altura del pilar 2, cada tirante 3 atraviesa un dispositivo de desviacion 5 realizado conforme a la invencion, a continuacion llamado silla.
En el modo de realizacion representado en la figura 2, la silla 5 incluye un tubo metalico curvo 6 sumergido en el hormigon del que esta hecho el pilar 2. El tubo curvo 6 se ha puesto en forma, por ejemplo, por cimbreo de un tubo de acero, despues se ha colocado en la configuracion geometrica apropiada antes de verter el hormigon del pilar 2. El cable de estructura esta formado en este documento por un tirante 3 compuesto por varias hebras tensas 4 que atraviesan la silla 5 si interrupcion. Las hebras 4 consisten preferentemente en cordones individualmente enfundados, estando el cordon metalico y su funda de materia plastica ambos ininterrumpidos en el interior de la silla 5. A traves de esta silla, cada hebra 4 sigue un trayecto curvo T (figura 3) definido por un conducto individual 10. Los conductos 10 estan formados en un cuerpo 7 de materia moldeada alojado en el interior del tubo curvo 6.
En el exterior de la silla 5, el tirante 3 se extiende libremente hasta los dos anclajes 8 instalados en el tablero 1. Estos anclajes 8 pueden ser conformes por ejemplo al que se describe en el documento WO 00/75453 A1.
Los conductos 10 habilitados en la silla 5 reciben cada uno un cordon enfundado respectivo 4. En su parte central, siguen preferentemente un trayecto curvo T de radio constante R. En esta parte, la seccion transversal del conducto
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10 tiene por ejemplo la forma representada en la figura 4, en la que la pared del conducto presenta una zona de soporte 11 dirigida hacia el interior de la curvatura del trayecto T. La forma de la zona de soporte 11 es en arco de circulo de radio r.
Como lo muestran las figuras 4 y 5, el radio r de la forma en arco de circulo de la zona de soporte 11 en la parte central del conducto 10 corresponde a la mitad del diametro exterior de la hebra 4. De este modo, la zona de soporte
11 ofrece una superficie de contacto relativamente extensa entre la pared del conducto 10 y la periferia de la hebra
4, que genera un esfuerzo de friccion apropiado para mantener la hebra en posicion cuando se pone en tension por la carga de la obra. El sector angular a por el que se extiende la zona de soporte es ventajosamente de al menos 60°. De manera optima, esta abertura angular a esta comprendida entre 90° y 120°.
La parte superior 12 de la pared del conducto 10, hacia el exterior de su curvatura, es mas ancha que la zona de soporte con el fin de permitir la introduccion sin problema de la hebra 4 durante el montaje del tirante. Esta ampliacion de la parte central del conducto fuera de la zona de soporte 11 puede realizarse dando a la parte superior
12 una seccion transversal en forma de boveda de diametro superior al diametro exterior de la hebra. Se ha determinado que la introduccion de la hebra 4 en el conducto se efectua sin problema cuando la seccion transversal del conducto, en su parte central, es suficiente para contener un circulo C de diametro superior en al menos 2 mm al diametro exterior de la hebra 4, como lo muestra la figura 6.
De este modo, la hebra 4 puede enhebrarse en su conducto sin friccionar sobre la silla 5. A tal efecto, se puede disponer una cuna amovible 15, por ejemplo, en la forma de una cinta de materia plastica, previamente al enhebrado. Una vez colocada la hebra 4, la cuna 15 se retira, depositandose entonces la hebra 4 en la zona de soporte 11.
La forma de boveda de la parte superior 12 de la pared del conducto 10 puede tener en concreto un perfil circular de radio r’ > r, unos refuerzos radiales 13 que conectan entonces la zona de soporte 11 a la parte superior 12. La forma redondeada de la boveda es favorable al flujo vertical de las tensiones de compresion que reinan en la matriz moldeada 7 de la silla 5.
En una realizacion preferida, la seccion transversal del conducto 10 se ensancha hacia el exterior a ambos lados de la parte central. Este ensanchamiento, visible en la figura 3, permite guiar las desviaciones de las hebras que resultan de las variaciones de carga en los cables.
En el lado interior de la curvatura del trayecto T, el ensanchamiento de la seccion transversal del conducto 10 puede seguir una linea generatriz cuya forma es ventajosamente circular con un radio R’ inferior al radio de curvatura R del trayecto T en la parte central del conducto 10. El hecho de que el radio R’ sea constante permite limitar las tensiones de flexion a las que estan sometidas las hebras 4.
El ensanchamiento de la seccion transversal del conducto 10 en sus dos extremos puede resultar de una homotecia de la forma representada en la figura 4. Una variante consiste en hacer ampliar progresivamente hacia el exterior la parte interior de la seccion del conducto para hacerla tensar hacia el circulo de radio r’ en la cara exterior de la silla
5. Otra variante consiste en colocar, por ambos lados de la parte central de seccion constante del conducto 10, un ensanchamiento de seccion transversal circular, en forma de trompeta, cuyo diametro mas pequeno es igual a r’. De esta manera, el ensanchamiento puede realizarse sencillamente mediante una pieza de guia formada por mecanizado y colocada en la embocadura del conducto 10.
La parte central de los conductos 10 puede realizarse por moldeo en la materia 7, por ejemplo, un mortero de relleno, que constituye la matriz de la silla 5. Se disponen entonces en el tubo cimbrado 6 unos moldes negativos que tienen la forma de los conductos 10. Sus posiciones y sus espaciamientos transversales estan retenidos por unas guias regularmente espaciadas en el tubo 6. El tubo 6 se llena entonces con un material endurecible como un mortero de alta resistencia. El desencofrado puede efectuarse o por destruccion mecanica de los moldes, o bien por disolucion, o bien por estrechamiento. Esta realizacion de la silla por moldeo puede efectuarse en fabrica. En la obra, la silla realizada de este modo se eleva en el pilar y se coloca en la posicion indicada. Una vez completado el pilar, las hebras 4 del tirante se elevan, enhebradas en la silla 5 despues ancladas en el tablero 1.
Una ventaja de la silla 5 descrita anteriormente es que es compatible con el empleo de hebras 4 constituidas por cordones individualmente enfundados. La seccion de una hebra 4 de este tipo se muestra en las figuras 5 y 6, en las que la referencia 16 designa los hilos metalicos trenzados del cordon, y la referencia 17 designa la funda de materia plastica que rodea estos hilos. Los hilos 16 son generalmente de acero galvanizado mientras que la funda 17 es de polietileno de alta densidad (PEHD). Un material de relleno flexible colma los intersticios entre los hilos metalicos 16 y los de entre los hilos 16 y la funda 17.
El cordon enfundado 4 representado en las figuras 5 y 6 tiene una seccion exterior circular. La zona de soporte 11 de los conductos 10 esta dimensionada entonces para tener el mismo radio r que el del cordon enfundado 4. En la practica, puede haber una ligera diferencia de radio entre la zona de soporte 11 y la seccion exterior de la hebra 4, en la medida en que la deformacion de la materia plastica de la funda 17 presionada contra la pared del conducto
sigue aceptable. Asimismo, puede que la seccion exterior de la hebra 4 no sea exactamente circular sino, por ejemplo, hexagonal con esquinas redondeadas como continuacion de la extrusion de la funda 17 en el cordon metalico. En ese caso, el “diametro exterior de la hebra” debe entenderse como siendo el diametro del circulo mas pequeno en el que se inscribe la seccion transversal de la hebra. Esta definicion del “diametro exterior de la hebra” 5 vale igualmente en el caso de un cordon metalico no enfundado. Aunque no preferido, este ultimo caso puede inscribirse en el marco de la invencion, siendo entonces los contactos entre la hebra tensa y la zona de soporte 11 de su conducto segun lineas en espiral en lugar de puntuales.
Los modos de realizacion mencionados anteriormente son ilustraciones de la presente invencion. Diversas 10 modificaciones pueden aportarse a ellos sin salirse del marco de la invencion que se pone de manifiesto en las reivindicaciones adjuntas. En particular, el dispositivo de desviacion segun la invencion puede implementarse para desviar cables de estructura que no sean tirantes.

Claims (16)

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    REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo de desviacion de un cable de estructura (3) que incluye varias hebras tensas (4), comprendiendo el dispositivo un cuerpo (7) atravesado por conductos (10), en el que cada conducto tiene una pared para guiar una de las hebras segun un trayecto curvo (T), incluyendo la pared del conducto una zona de soporte de la hebra (11) dirigida hacia el interior de la curvatura del trayecto, zona de soporte que presenta, al menos en una parte central del conducto y transversalmente al trayecto curvo, una seccion en forma de arco de circulo, teniendo la parte central del conducto una seccion transversal ampliada fuera de la zona de soporte, caracterizado por que la seccion en forma de arco de circulo presenta un radio (r) sustancialmente igual a la mitad del diametro exterior de la hebra.
  2. 2. Dispositivo segun la reivindicacion 1, en el que la forma en arco de circulo de la seccion de la zona de soporte (11) se extiende en un sector angular (a) de al menos 60°, preferentemente comprendido entre 90° y 120°.
  3. 3. Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la parte central del conducto (10) presenta, fuera de la zona de soporte (11), una seccion transversal en forma de boveda (12) de diametro superior al diametro exterior de la hebra (4).
  4. 4. Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la seccion transversal del conducto (10) es suficiente para contener un circulo (C) de diametro superior en al menos 2 milimetros al diametro exterior de la hebra (4).
  5. 5. Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la seccion transversal del conducto (10) se ensancha hacia el exterior en al menos un lado de su parte central.
  6. 6. Dispositivo segun la reivindicacion 5, en el que el ensanchamiento de la seccion transversal del conducto (10) hacia el exterior sigue, en el lado interior de la curvatura del trayecto (T), una linea generatriz sustancialmente circular de radio (R’) inferior al radio de curvatura (R) del trayecto en la parte central del conducto.
  7. 7. Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende ademas un tubo curvo (6) para recibir el cable de estructura (3), estando el cuerpo (7) provisto de los conductos (10) alojado en el interior del tubo curvo.
  8. 8. Obra de construccion, que comprende al menos un cable de estructura (3) que incluye varias hebras tensas (4), anclajes (8) de las hebras en los extremos del cable, y al menos un dispositivo de desviacion del cable segun la reivindicacion 1 entre los anclajes.
  9. 9. Obra de construccion segun la reivindicacion 8, en la que la forma en arco de circulo de la seccion de la zona de soporte (11) se extiende en un sector angular (a) de al menos 60°, preferentemente comprendido entre 90° y 120°.
  10. 10. Obra de construccion segun una cualquiera de las reivindicaciones 8 y 9, en la que la parte central del conducto (10) presenta, fuera de la zona de soporte (11), una seccion transversal en forma de boveda (12) de diametro superior al diametro exterior de la hebra.
  11. 11. Obra de construccion segun una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en la que la seccion transversal del conducto (10) es suficiente para contener un circulo (C) de diametro superior en al menos 2 mm al diametro exterior de la hebra (4).
  12. 12. Obra de construccion segun una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en la que la seccion transversal del conducto (10) se ensancha hacia el exterior en al menos un lado de su parte central.
  13. 13. Obra de construccion segun la reivindicacion 12, en la que el ensanchamiento de la seccion transversal del conducto (10) hacia el exterior sigue, en el lado interior de la curvatura del trayecto (T), una linea generatriz sustancialmente circular de radio (R’) inferior al radio de curvatura (R) del trayecto en la parte central del conducto.
  14. 14. Obra de construccion segun una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, en la que las hebras (4) incluyen cada una un cordon metalico (16) y una funda (17) de materia plastica que rodea el cordon, aplicandose la funda contra la zona de soporte (11) de la pared del conducto (10).
  15. 15. Obra de construccion segun una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 14, en la forma de un puente atirantado, estando el dispositivo de desviacion (5) instalado en un pilar (2) del puente y estando los anclajes (8) instalados en un tablero (1) del puente.
  16. 16. Obra de construccion segun una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 15, en la que el dispositivo de desviacion del cable comprende ademas un tubo curvo (6) para recibir el cable de estructura (3), estando el cuerpo (7) provisto de los conductos (10) alojado en el interior del tubo curvo.
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