ES2968667T3

ES2968667T3 - Tubo híbrido para tirante y su procedimiento de fabricación

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Publication number: ES2968667T3
Application number: ES17700325T
Authority: ES
Inventors: Rachid Annan; Andreas Schwarz
Original assignee: VSL International Ltd
Current assignee: VSL International Ltd
Priority date: 2017-01-10
Filing date: 2017-01-10
Publication date: 2024-05-13
Anticipated expiration: 2037-01-10
Also published as: EP3568526B1; US11339544B2; SA519402204B1; WO2018130271A1; EP3568526A1; US20190330808A1

Abstract

La presente invención se refiere a un tubo híbrido (1) para tirantes, que comprende una pared (15) de forma tubular, teniendo la pared una cara interna (18) y una cara externa (19). La tubería híbrida (1) comprende además al menos un elemento de refuerzo (12, 22), estando provisto el elemento de refuerzo (12, 22) en la pared (15) para formar la tubería híbrida (1) de manera que la tubería híbrida (1)) tiene propiedades/resistencia mecánicas más altas, tales como una mayor resistencia al pandeo, una mayor resistencia a la tracción y/o una menor dilatación térmica que la propia pared (15). La presente invención también se refiere a un sistema atirantado que comprende dicha tubería híbrida (1) y un método para fabricar dicha tubería híbrida (1). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Tubo híbrido para tirante y su procedimiento de fabricación

Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere al campo técnico de los tirantes. En particular, la presente invención se refiere a elementos de tracción utilizados en la construcción que comprenden tirantes de acero de alta resistencia los cuales son aplicables a mástiles, torres, puentes, pasarelas, techos para estadios u otras estructuras similares.

Antecedentes de la invención

Debido a sus ventajas estructurales y económicas, en las últimas décadas se han construido cada vez más estructuras atirantadas, tales como mástiles y torres arriostradas, pasarelas, puentes o tejados suspendidos. También han aumentado considerablemente las dimensiones alcanzables, tales como la extensión o la altura del mástil y la longitud de los tirantes. Para este fin, el tubo atirantado convencional ha llegado a sus límites para soportar su propio peso, tanto a compresión (lo cual provoca pandeo) como a tracción (lo cual provoca fallo a tracción). Además, presenta una gran limitación debido al elevado valor de su coeficiente de dilatación térmica. Una torre o mástil atirantado (o arriostrado) tiene un elemento sustancialmente vertical construido típicamente de acero u hormigón que se apoya sobre una base y uno o más cables estabilizadores que van desde la torre radialmente hacia afuera para anclar puntos fijos tales como bases ancladas por gravedad o auto-ancladas. Los tirantes proporcionan la rigidez lateral necesaria de la torre o el mástil frente a cargas horizontales y limitan los momentos de flexión resultantes en el fuste de la torre y el momento de vuelco sobre su base.

De manera similar, un puente atirantado tiene una o más torres (o pilones), desde las cuales los cables sostienen la plataforma del puente. Una característica distintiva son los cables que van directamente de la torre a la plataforma, normalmente creando un patrón en forma de abanico o una serie de líneas paralelas. Esto contrasta con el puente colgante moderno, en el que los cables que sostienen la plataforma quedan suspendidos verticalmente del cable principal el cual, a su vez, se encuentra anclado en ambos extremos del puente y discurriendo entre las torres. De la misma manera que una plataforma de un puente puede quedar sostenida por tirantes, dichos elementos de tracción también pueden soportar techos u otras estructuras suspendidas.

Los tirantes solían fabricarse en una fábrica y posteriormente montarse a partir de cables en espiral paralelos o bloqueados. Más tarde, se desarrollaron líneas de acero de alta resistencia a la tracción de siete líneas de alta calidad para aplicaciones de tirantes. Se utilizó en tirantes prefabricados instalados en puentes utilizando equipo pesado. Estas líneas se colocaron en un tubo de acero o de PE y se protegieron contra la corrosión y daños mecánicos mediante lechada de cemento.

Posteriormente se protegieron contra la corrosión líneas de siete cables similares extruyendo un revestimiento de polietileno (PE) alrededor de las líneas de acero y rellenando sus intersticios con materiales de relleno adecuados que inhiben la corrosión, tales como grasa o cera. Estas líneas no tenían que quedar protegidas con lechada de cemento contra la corrosión y simplemente podían colocarse dentro de un tubo exterior protector de forma tubular. Se desarrollaron procedimientos de instalación para facilitar la fabricación in situ de un tirante disponiendo uno a uno las líneas prefabricadas en el sitio, o mediante un número limitado de líneas, en un tubo de acero o de PE que se suspende con la(las) primer(as) línea(s) u otro cable de soporte. Esto ha permitido el uso de equipos ligeros para trabajos en el sitio y ha simplificado los trabajos temporales necesarios para el montaje de dichos cables debido al uso de elementos individuales y herramientas que pesan entre 5 y 10 veces menos que con un tirante prefabricado completo.

Dado que la viabilidad y el rendimiento de una estructura atirantada dependen esencialmente de las propiedades de sus tirantes, se hace cada vez más necesario mejorar todavía más la tecnología existente y desarrollar un sistema de tirantes nuevo, mejor y moderno para satisfacer las demandas de la sociedad moderna que requiere nuevas infraestructuras con extensiones o alturas cada vez mayores.

Un tirante típicamente presenta un tubo exterior de forma tubular (también conocido como conducto o tubo) que se utiliza principalmente para proteger los haces de líneas dentro del tubo de la exposición directa a factores ambientales tales como el sol, la lluvia y la contaminación. El tubo también puede proporcionar cierto grado de protección mecánica. Además, el tubo es necesario para poder evitar el traqueteo inducido por el viento y proporcionar una sección transversal aerodinámica optimizada añadiendo nervaduras o hendiduras para limitar las fuerzas de arrastre del viento y controlar el riesgo de vibraciones inducidas por el viento, o vibraciones inducidas por el viento y la lluvia.

Un tubo híbrido de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación independiente 1 es conocido, por ejemplo, de DE 19906374 A1.

Los tubos para tirantes pueden estar realizados de doble capa de PE con una capa interior negra y una capa exterior de color por el motivo obvio de rentabilidad. La estabilización de los tubos de PE de color es adecuada contra el envejecimiento (desvanecimiento del color, agrietamiento), pero es más costosa que el material negro. Es posible que este tipo de tubo no sea suficiente para cumplir con el elevado requerimiento de un tubo más resistente debido a los mayores tamaños necesarios para puentes o edificios modernos. Además, los coeficientes de expansión más elevados para materiales plásticos, incluyendo PE y PE de alta densidad (HDPE) hacen que el tubo fabricado con dichos materiales se expanda significativamente más que las líneas de acero bajo cambios de temperatura. En cambio, utilizar tubos de acero no es una solución adecuada debido al aumento de peso y al coste adicional relacionado con la protección de estos tubos contra la corrosión.

Debido a que el tubo no está conectado monolíticamente al haz de líneas, el tubo convencional está sujeto a una carga mecánica por su propio peso. En la mayoría de los casos, el tubo se apoya sobre el haz de líneas, sostenido en su extremo inferior por un tope y, por lo tanto, queda comprimido. Por lo tanto, para evitar el pandeo, el tubo debe presentar, en general, un grosor lo suficientemente grande como para que pueda proporcionar suficiente resistencia contra el pandeo. Sin embargo, esto plantea el problema de peso adicional, coste y dificultad adicional para la instalación que resulta de los tirantes muy largos y/o más verticales.

Una disposición alternativa también podría consistir en suspender el tubo desde su extremo superior. En este caso, el tubo está a tracción. Sin embargo, esto requiere conexiones especiales para suspender el tubo, normalmente mediante fricción o soldadura para transferir fuerzas. Se ha demostrado que dichas conexiones son susceptibles de envejecimiento, defectos de calidad y fallos prematuros a tracción y, por lo tanto, no son la solución preferida.

La resistencia al pandeo de un elemento depende no sólo de la resistencia del material, sino también de su rigidez y de las condiciones de soporte. El proceso de instalación de tirantes modernos con el posterior tensado de las líneas individuales uno a uno utilizando cabrestantes requiere un cierto espacio de instalación para dejar sitio para el tendido de conectores y cables de cabrestante. Las proporciones de llenado se limitan típicamente a menos de un 80% o menos de un 60% de la capacidad de carga total del tubo, de acuerdo con los procedimientos de instalación. Como resultado, el tubo queda apoyado sobre la capa superior de líneas por apoyo y fricción, pero queda libre radial y longitudinalmente. El soporte se reduce todavía más durante la etapa de instalación antes de instalar todas las líneas o, en caso de que el cable vibre, haciendo que desaparezca la fricción. Esto provoca unas condiciones de soporte desfavorables que tienden a aumentar la posibilidad de pandeo del tubo.

Además del proceso de instalación mencionado anteriormente, la proporción de llenado de los haces de líneas dentro del tubo podría reducirse todavía más, ya que existe la necesidad de dejar algo de espacio libre de manera permanente para otros fines tales como, entre otros, la instalación y el mantenimiento de cables de suministro eléctrico para iluminación o control, cables de fibra óptica para transferencia de datos o líneas de suministro para deshumidificación, calefacción u otros sistemas secundarios.

La dilatación libre de los tirantes convencionales en rangos de temperatura típicos puede alcanzar valores de hasta un 1% de la longitud del cable. Esto requiere el uso de casquillos de expansión muy largos para compensar el movimiento del tubo respecto a las líneas. Dichos casquillos de expansión son costosos, difíciles de instalar y mantener y pueden presentar un punto débil para la durabilidad del tirante si en el espacio de movimiento entra polvo, agua o contaminantes.

Descripción de la invención

Los inventores de la presente invención han descubierto soluciones efectivas para los problemas descritos anteriormente mediante la introducción de un nuevo tubo híbrido tal como se reivindica aquí. Gracias a la resistencia y la forma de los elementos de refuerzo, un tubo híbrido de acuerdo con la presente invención proporciona unas mayores propiedades mecánicas/resistencia (por ejemplo, mayor resistencia al pandeo y mayor resistencia a la tracción), permitiendo así la instalación de tirantes muy largos minimizando al mismo tiempo el fenómeno de pandeo. Además, el tubo híbrido de la presente invención también permite autocompensar hasta cierto punto el coeficiente de expansión térmica (o dilatación), eliminando así la necesidad de casquillos de expansión costosos y poco estéticos que tiene que fijarse en uno o ambos extremos de los tubos. Esto se logra activando la acción híbrida del tubo y el elemento de refuerzo, lo que aumenta la rigidez y da como resultado un coeficiente de expansión térmica del híbrido que es significativamente menor que el del tubo solo.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se dispone un tubo híbrido para tirante tal como se indica en la reivindicación 1.

De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se dispone un sistema de tirantes que comprende el tubo híbrido de acuerdo con la presente invención.

De acuerdo con un tercer aspecto de la invención, se dispone un procedimiento para fabricar un tubo híbrido para tirante tal como se indica en la reivindicación 10.

En una primera realización de la presente invención, el primer elemento de refuerzo está fijado a la pared de manera estanca. Dicha configuración tiene la ventaja de que los componentes instalados dentro del tubo híbrido no están sujetos a factores ambientales exteriores, es decir, lluvia.

De acuerdo con la invención, el primer elemento de refuerzo está fijado a la pared de manera que, a lo largo de la pared, se forma por lo menos una zona de receptáculo longitudinal. Por lo tanto, dicho elemento de refuerzo no sólo aumenta las propiedades mecánicas del tubo tales como una mayor resistencia al pandeo y una mayor resistencia a la tracción, sino que también crea espacios y/o huecos adicionales de modo que otros componentes, tales como cables eléctricos, cables de fibra óptica, u otros dispositivos opcionales tales como conductos para fluidos o gases, podrían alojarse de manera independiente de las líneas dentro del espacio vacío de la zona de receptáculo.

De acuerdo con la invención, el primer elemento de refuerzo es un perfil curvado que forma uno o más canales que pueden ser abiertos o cerrados, donde el canal es capaz de alojar uno o más elementos de tracción de alta resistencia tales como cables de líneas de acero, cables de fibra o cuerdas de alta resistencia.

De acuerdo con la invención, el segundo elemento de refuerzo es una placa longitudinal, que comprende preferiblemente una pluralidad de aberturas formadas a intervalos regulares. Dicho elemento de refuerzo podría aumentar sustancialmente las propiedades mecánicas del tubo, pero no crea un espacio adicional, es decir, una zona de receptáculo. Por lo tanto, dicho elemento de refuerzo es adecuado para fijarse en la cara exterior o interior de la pared. Además, las aberturas formadas en el elemento de refuerzo podrían reducir todavía más su peso. En una realización preferida, el primer y/o el segundo elemento de refuerzo están realizados de por lo menos un elemento metálico tal como acero, hierro o una aleación de los mismos. Dichos materiales metálicos pueden ser adecuados para hacer que el tubo híbrido sea todavía más resistente mediante la creación de un tubo híbrido (o tubo compuesto), que es un tubo de plástico con un elemento de refuerzo metálico. El elemento metálico y el tubo de plástico pueden estar conectados a intervalos regulares o de manera continua para activar una acción compuesta.

En otra realización, los elementos metálicos y el tubo termoplástico pueden estar bloqueados entre sí en cada extremo del tubo y/o en posiciones intermedias, por ejemplo, uniones entre secciones de tubo sucesivas, tal como la fuerza de cizallamiento resultante en las conexiones entre el elemento metálico y el tubo de plástico bajo dilatación por temperatura diferencial puede ser limitada. Dicho tubo híbrido presenta unas mejores propiedades mecánicas (por ejemplo, una mayor resistencia al pandeo y resistencia a la tracción) y dicho tubo híbrido experimenta menos dilatación térmica, eliminando de este modo la necesidad de casquillos de expansión costosos y difíciles de instalar y mantener que son necesarios en los extremos del tubo para compensar la dilatación del tubo de plástico.

De acuerdo con la invención, el tubo híbrido de la presente invención comprende una pluralidad de aberturas que están formadas en la pared correspondiente al elemento de refuerzo. Dichas aberturas pueden coincidir con las aberturas del elemento de refuerzo. Estas aberturas pueden estar dispuestas de manera que den acceso desde el exterior del tubo híbrido a la zona de receptáculo formada por el elemento de refuerzo de manera que puedan instalarse dispositivos opcionales tales como elementos de iluminación en las aberturas y conectarse por ejemplo a cables eléctricos que discurran por el interior de la zona de receptáculo. La interfaz entre el elemento de refuerzo y el tubo híbrido puede sellarse en este caso mediante una junta de estanqueidad para evitar la entrada de agua o contaminantes a través de las aberturas al espacio del tubo que aloja las líneas, lo que permite una apertura de la pared del tubo sin efectos negativos sobre las líneas.

De acuerdo con la invención, el primer elemento de refuerzo, que es un perfil curvo, se dispone en la cara interior de la pared, mientras que el segundo elemento de refuerzo, que es una placa longitudinal, se dispone en la cara exterior de la pared. Dicha configuración proporcionaría una doble resistencia del refuerzo a ambos lados de la pared. Además de esto, también podría crearse un espacio vacío único dentro del tubo híbrido.

De acuerdo con todavía otra realización, el tubo híbrido comprende, además, dispositivos opcionales tales como elementos de iluminación y/o elementos calefactores y/o elementos de vigilancia que se instalan en las aberturas de la pared y dentro de la zona de receptáculo.

En todavía otra realización, la cara exterior de la pared presenta una o más nervaduras y/o hendiduras. El tubo que presenta dichos patrones resulta útil para reducir la vibración causada por el viento o efectos de la lluvia y el viento, por ejemplo. Las nervaduras pueden estar diseñadas en forma helicoidal, o perpendiculares a la dirección longitudinal del tubo o en forma de tiras paralelas.

De acuerdo con otra realización, el tubo está realizado de una o más capas de material plástico tal como polietileno (PE) y/o polietileno de alta densidad (HDPE). Los tubos realizados de PE o HDPE tienen menos peso en comparación con otros materiales como el metal. Además, los tubos realizados de dicho material podrían presentar fácilmente diferentes patrones de superficie, nervaduras o colores.

En una realización preferida, se disponen dos, tres o más zonas de receptáculo o canales en diferentes posiciones circunferenciales del tubo híbrido. Dichas zonas de receptáculo o canales adicionales permiten instalar más dispositivos opcionales y/o elementos de refuerzo adicionales tales como cables de líneas de acero, cables de fibra o cuerdas de alta resistencia dentro del tubo híbrido.

De acuerdo con otra realización, en uno o ambos extremos de la pared se dispone una brida y una brida de conexión.

En otra realización, el por lo menos un primer y/o segundo elemento de refuerzo puede fijarse mecánicamente respecto a cada extremo de la pared.

En una realización preferida, el procedimiento comprende además, una o más de las siguientes etapas: (a) empujar o tirar de uno o más elementos de tracción de alta resistencia en el canal; (b) empujar o tirar de una o más líneas de alta resistencia en el tubo híbrido; (c) montar unos elementos luminosos y/o elementos calefactores y/o elementos de control en las aberturas de la pared con elementos, tales como cableado, que pasan a través del receptáculo.

De acuerdo con otra realización, la etapa de fijación se realiza con el procedimiento de atornillado, remachado, apriete, roscado, unión por soldadura o unión por soldadura fuerte. El procedimiento puede seleccionarse dependiendo de los requisitos del tubo híbrido que se va a fabricar. Pueden utilizarse etapas de fijación adicionales para garantizar que la fijación sea hermética al agua.

Breve descripción de los dibujos

Los siguientes dibujos no se han realizado necesariamente a escala, se haciéndose hincapié, de manera general, en cambio, en ilustrar los principios de diversas realizaciones. En la siguiente descripción, se describen diversas realizaciones de la invención con referencia a los siguientes dibujos:

La figura 1a es una vista general parcial esquemática del tubo híbrido de acuerdo con una primera realización de la presente invención.

La figura 1b es una descripción esquemática del tubo híbrido de acuerdo con una segunda realización de la presente invención.

La figura 2 es una vista esquemática parcial del tubo sin elemento de refuerzo.

La figura 3a es una descripción esquemática del elemento de refuerzo de acuerdo con una tercera realización de la invención.

La figura 3b es una descripción esquemática del elemento de refuerzo de acuerdo con una cuarta realización de la invención.

La figura 3c es una descripción esquemática del elemento de refuerzo de acuerdo con una quinta realización de la invención.

La figura 3d es una vista esquemática en sección transversal del elemento de refuerzo de acuerdo con la figura 3a.

La figura 3e es una vista esquemática en sección transversal del elemento de refuerzo de acuerdo con la figura 3b.

La figura 3f es una vista esquemática en sección transversal del elemento de refuerzo de acuerdo con la figura 3c.

La figura 4a es una vista esquemática en sección transversal de un tubo híbrido de acuerdo con una sexta realización de la invención donde en el interior del tubo híbrido se han cargado haces de líneas y elementos de tracción de alta resistencia.

La figura 4b es una vista esquemática en sección transversal ampliada de un tubo híbrido de acuerdo con la figura 4a.

La figura 5a es una visión general esquemática del elemento de refuerzo de acuerdo con una séptima realización.

La figura 5b es una vista lateral esquemática del elemento de refuerzo de acuerdo con la figura 5a.

La figura 6 es una vista superior esquemática del tubo híbrido de acuerdo con una octava realización.

Descripción detallada de la realización preferida

A continuación, se describirán en detalle varias realizaciones preferidas de la presente invención con referencia a los dibujos adjuntos. Por brevedad, en la siguiente descripción, se ha omitido una descripción detallada de las funciones y configuraciones conocidas incorporadas aquí.

La figura 1 ilustra una visión general esquemática de un tubo híbrido para tirante 1 de acuerdo con una primera realización de la presente invención. El tubo híbrido 1 comprende una pared de forma tubular 15, donde podrían estar contenidos una pluralidad de haces de líneas. En la cara interior 18 y/o a la cara exterior 19 de la pared 15 van fijados unos elementos de refuerzo 12, 22. En uno o ambos extremos de la pared 15 puede instalarse una brida 34 y una brida de conexión 35 para formar parte del sistema de tirantes para facilitar la fijación a la estructura atirantada. Tal como puede apreciarse en la figura 1a, en la pared 15 hay unidos dos elementos de refuerzo 12, 22 que tienen perfiles diferentes. El elemento de refuerzo 12 que tiene una lámina de chapa longitudinal está fijado en la cara exterior 19 de la pared 15, mientras que el elemento de refuerzo 22, que tiene un perfil curvado, está fijado en la cara interior 18 de la pared 15. El citado elemento de refuerzo 22 que tiene un perfil curvado forma una zona de receptáculo 16 cuando está fijado en la pared 15. Estos elementos de refuerzo 12, 22 pueden apreciarse en las figuras 3 y 5 y se describirán, a continuación, sus respectivas ventajas. Dichos elementos de refuerzo 12, 22 pueden estar realizados de cualquier material duro, pero preferiblemente de metal duro tal como acero, hierro o una aleación de los mismos. Mediante el uso de dicho perfil hueco curvado puede aumentarse todavía más la rigidez y, por lo tanto, la resistencia al pandeo del tubo híbrido, sin tener que aumentar el grosor de su pared y su peso.

De acuerdo con esta realización de la invención, puede disponerse una pluralidad de aberturas 36 en la pared 15. Estas aberturas 36 corresponden a las aberturas 26 de los elementos de refuerzo 12, de manera que pueden instalarse dispositivos opcionales, tales como elementos de iluminación, elementos calefactores o elementos de vigilancia.

La figura 1b ilustra una segunda realización de la presente invención. En la cara exterior 19 de la pared 15 puede quedar unido un elemento de refuerzo 12 que tenga una tira de chapa longitudinal, mientras que, en la cara interior 18 de la pared 15, puede fijarse el elemento de refuerzo 22 que tiene un perfil curvo. Dicha configuración podría proporcionar una doble resistencia del refuerzo a ambos lados de la pared 15 mientras que, en el tubo híbrido 1, se forma una zona de receptáculo 16.

La figura 2 muestra el tubo 10 de la presente invención sin elementos de refuerzo. El tubo 10 presenta una pared de forma tubular 15 que puede estar realizada de un material termoplástico tal como PE o HDPE de modo que tenga un peso mínimo en comparación con otros materiales tales como el metal, por ejemplo. En la pared 15 puede disponerse una pluralidad de aberturas de forma ovalada 36. Además, para reducir la vibración causada por factores exteriores tales como el viento, o por una combinación de viento y lluvia, la cara exterior 19 de la pared 15 puede incluir nervaduras 24 y/o hendiduras (no mostrado). Las nervaduras 24 pueden ser helicoidales alrededor del tubo 10 o pueden ser perpendiculares a la dirección longitudinal del tubo 10. En general, se percibe que el tubo 10 realizado de material plástico, aunque tiene la ventaja de ser ligero, su resistencia a la compresión y a la tracción son mucho menores que, por ejemplo, un tubo de acero. Por esta razón, la presente invención supera tales debilidades fijando el elemento de refuerzo 12, 22 que puede tener forma de tira longitudinal o tira corta repetitiva en la pared 15 del tubo 10.

En las figuras 3a a 3c se muestran unos elementos de refuerzo 22 que tienen diferentes perfiles curvados. De acuerdo con estas realizaciones de la invención, estos elementos de refuerzo 22 tienen un perfil curvado parcialmente abierto que presenta dos extremos salientes (figura 3d) o unos extremos parcialmente divididos (figuras 3e, 3f) en el lado opuesto. Estos extremos salientes o extremos parcialmente divididos pueden servir de canales 17 que discurren a lo largo de la cara interior 18 de la pared tubular 15. El canal 17 puede tener forma de bucles (figura 3e) o puede tener esquinas como un cuadrado (figura 3f). Después, en el interior de los canales 17 puede alojarse un elemento de tracción de alta resistencia 56 para proporcionar un refuerzo adicional al tubo híbrido 1 con el fin de que presente una mayor capacidad de tracción del tubo híbrido 1 contra fallos a tracción. Por lo tanto, dicho elemento de tracción de alta resistencia 56 podría soportar el peso del conjunto de tubos. El elemento de refuerzo 22 está realizado preferiblemente de materiales distintos del tubo, de modo que el tubo híbrido 1 resultante podría tener unas mejores propiedades mecánicas para su aplicación en tirantes.

Este tipo de elemento de refuerzo 22 puede formar una o más zonas de receptáculo 16, 16' cuando se fijan a la pared 15 del tubo 10, preferiblemente en la cara interior 18, tal como se muestra en la figura 4a. Dichas zonas de receptáculo 16, 16' no sólo crean espacios separados dentro del espacio de la pared de forma tubular 15, por lo que podrían instalarse dispositivos suplementarios tales como fuentes de iluminación 33, sino que también pueden servir de canal 17 para insertar elementos de tracción adicionales de alta resistencia 56 para reforzar todavía más el tubo híbrido.

Los inventores de la presente invención descubrieron que, si se refuerza por lo menos parte de la circunferencia de la pared del tubo de plástico mediante uno o más elementos de refuerzo, el tubo híbrido 1 resultante es particularmente adecuado para sistemas de tirantes modernos. En otras palabras, el tubo híbrido 1 de acuerdo con la presente invención supera los inconvenientes del tubo convencional al presentar estas características o ventajas mejoradas, en particular:

- aumentar la resistencia al pandeo (aumentando la inercia, compresión, resistencia mecánica del tubo);

- reducir el coeficiente de expansión térmica (o coeficiente de dilatación térmica evitando, de este modo, la necesidad de utilizar costosos casquillos de expansión en uno o ambos extremos del tubo que también son difíciles de instalar y mantener);

- mayor resistencia a la tracción (al tener un material compuesto con un rendimiento mucho mayor que el PE o el HDPE);

- reducir el coste de instalación (el tubo híbrido es autoportante incluso en el caso de tubos de mayor longitud); y - reducir el peso total del tirante (tubo híbrido que tiene una resistencia a la tracción y una resistencia a la compresión mayor con un tamaño similar); y

- reducir el coeficiente aerodinámico y mejorar el comportamiento aerodinámico del tirante manteniendo la sección inferior con tirantes muy largos; y;

- permitir la instalación de dispositivos opcionales en el tubo híbrido.

Tal como puede apreciarse en la figura 4a, en el interior del tubo híbrido 1 se cargan líneas formando un haz de líneas 58. Normalmente, un haz de líneas 58 está compuesto por entre 1 y 200 líneas de acero de alta resistencia a la tracción de siete cables y cada línea está formada por un cable central recto (aproximadamente 5,35 mm) con seis cables (aproximadamente 5,2 mm) en forma helicoidal, y cada línea está rodeada por una capa de PE (grosor de aproximadamente 1,5 mm), y todos están llenas de grasa o cera.

Gracias al perfil curvado creado por los elementos de refuerzo 22, pueden crearse unas zonas de receptáculo 16, 16' y un canal 17. Podrían instalarse dispositivos suplementarios tales como elementos luminosos 33 en las zona de receptáculo 16 mientras que, en los canales 17 que se crean mediante el perfil especial del elemento de refuerzo 22, podrían alojarse unos elementos de tracción de alta resistencia 56.

El elemento de refuerzo 22 puede fijarse en la pared 15 a través de unos medios de fijación 44, mientras que los dispositivos suplementarios 33 pueden fijarse en la pared 15 a través de unos medios de sujeción 46 tales como un gancho, por ejemplo, tal como se muestra en la figura 4b. En este ejemplo, el elemento de refuerzo 22 que tiene un perfil curvado dispuesto en la cara interior 18 de la pared 15 coopera con el elemento de refuerzo 12 que tiene un perfil de placa longitudinal para crear una estructura "similar a una jaula de Faraday", protegiendo así el dispositivo suplementario, tal como el conjunto de iluminación 33, montado en el mismo mientras se aplica una doble fuerza de refuerzo al tubo. El tubo 10 puede estar formado por dos capas realizadas de material diferente (material termoplástico).

El elemento de refuerzo 12 puede apretarse a otro elemento de refuerzo 22 a través de unos elementos de fijación 44 (mediante el procedimiento de atornillado, remachado, apriete, roscado, unión por soldadura o unión por soldadura fuerte), permitiendo de este modo la transferencia de fuerzas en su interfaz con el tubo 10.

La figura 5a muestra una vista en perspectiva del elemento de refuerzo 12 que tiene una placa longitudinal. El elemento de refuerzo 12 de acuerdo con esta realización presenta una estructura delgada en forma de lámina, tal como se muestra en la figura 5b. Además de la abertura rectangular 26, también puede disponerse una pluralidad de aberturas 27 en el elemento de refuerzo 12 de manera que puedan utilizarse elementos de fijación 44.

Idealmente, el elemento de refuerzo 12 está realizado de un material duro tal como metal. En el elemento de refuerzo 12 se dispone una abertura 26 de forma rectangular. La abertura 26 no sólo reduce sustancialmente el peso total del elemento de refuerzo 12, sino que también coincide con la abertura 36 de la pared 15 de manera que se da acceso desde el exterior del tubo híbrido 1 a la zona de receptáculo 16 formada por el elemento de refuerzo 22 tal como puede apreciarse en la figura 6. De este modo, podrían instalarse dispositivos suplementarios tales como elementos de iluminación 33 en las aberturas y conectarse, por ejemplo, a cables eléctricos que discurran dentro de la zona de receptáculo 16.

Para este fin, se reitera que se produce pandeo cuando las fuerzas de compresión superan la capacidad de un objeto para soportar la compresión y, cuando las fuerzas de tracción superan la capacidad de un objeto para soportar la tensión, se produce la ruptura. Por otra parte, el coeficiente de expansión térmica (o coeficiente de dilatación térmica) se define como el aumento fraccional de la deformación por unidad de aumento de temperatura. Esto describe, por lo tanto, cómo varía el tamaño de un objeto con un cambio de temperatura. La resistencia a la compresión, la resistencia a la tracción y la dilatación térmica de diferentes materiales generalmente han sido bien estudiadas y analizadas a través de numerosas pruebas realizadas por varias organizaciones internacionales (por ejemplo, la prueba estándar ASTM D695, E9, E289, etc.).

Es evidente que un experto también entenderá que el tubo híbrido de acuerdo con la presente invención es adecuado para puentes colgantes u otras estructuras similares.

Para este fin, queda claro que no es necesario que el elemento de refuerzo 12, 22 rodee completamente toda la superficie de la pared 15 para proporcionar una mayor resistencia mecánica (mayor resistencia al pandeo, mayor resistencia a la tracción, menor coeficiente de dilatación térmica). En la mayoría de las realizaciones, si no en todas, el elemento de refuerzo 12, 22 puede disponerse sólo en una zona determinada a lo largo/alrededor del tubo 10, ya sea en un único punto o en múltiples puntos de la circunferencia de la pared 15. El elemento de refuerzo 12, 22 puede tener, por ejemplo, forma de tira longitudinal, tira corta repetitiva o puede ser una placa tal como se muestra en las figuras. El elemento de refuerzo puede proporcionarse con diferentes anchuras, por ejemplo, entre 1 cm y 100 cm, preferiblemente entre 10 y 50 cm, o entre 5 cm y 20 cm o en cualquier otra dimensión que esté dentro del conocimiento general de un experto en la materia.

Número de referencia

1 tubo híbrido

10 tubo

12, 22 elemento de refuerzo

15 pared

16, 16', 16" zona de receptáculo

17 canal

18 cara interior

19 cara exterior

24 nervaduras

26, 27 abertura del elemento de refuerzo

33 dispositivo complementario (por ejemplo, elemento de iluminación, elemento calefactor, elemento de vigilancia)

34 brida

35 brida de conexión

36 abertura de la pared

44 medios de fijación

46 medios de sujeción

56 elemento de tracción de alta resistencia

58 haces de líneas

Claims

REIVINDICACIONES

1. Tubo híbrido (1) para tirante, que comprende una pared de forma tubular (15), presentando la pared (15) una cara interior (18) y una cara exterior (19),

caracterizado por el hecho de que el tubo (1) comprende, además, por lo menos un primer y un segundo elemento de refuerzo (12, 22), estando dispuestos el primer y el segundo elemento de refuerzo (12, 22) en la pared (15) para formar el tubo híbrido (1) de manera que el tubo híbrido (1) tiene una mayor resistencia mecánica y/o un menor coeficiente de dilatación térmica que la propia pared (15),

en el que el primer elemento de refuerzo (22) está unido a la pared (15) de manera que, a lo largo de la pared (15), hay formada por lo menos una zona de receptáculo longitudinal (16), en el que el segundo elemento de refuerzo (12) es una placa, que comprende preferiblemente una o más aberturas,

en el que, en la pared (15) correspondiente al primer elemento de refuerzo (22), hay formada una pluralidad de aberturas (36), y en el que la pluralidad de aberturas (36) quedan dispuestas de manera que la pluralidad de aberturas (36) quedan encerradas por lo menos en un lado por el primer elemento de refuerzo (22),

en el que el primer elemento de refuerzo (22) es un perfil curvado que forma por lo menos un canal (17), en el que el canal (17) es capaz de alojar uno o más elementos de tracción de alta resistencia (56) tales como cables de líneas acero, cales de fibra y /o cuerdas de alta resistencia,

en el que el primer elemento de refuerzo (22), que es un perfil curvo, queda dispuesto en la cara interior (18) de la pared (15), mientras que el segundo elemento de refuerzo (12), que es una placa longitudinal, queda dispuesto en la cara exterior (19) de la pared (15).

2. Tubo híbrido (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el primer elemento de refuerzo (22) está unido a la pared (15) de manera estanca.

3. Tubo híbrido (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer y/o el segundo elemento de refuerzo (12, 22) está realizado de por lo menos un elemento metálico tal como acero, hierro o una aleación de los mismos.

4. Tubo híbrido (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, además, una pluralidad de dispositivos suplementarios (33) tales como elementos de iluminación, elementos calefactores y/o elementos de control dispuestos en las aberturas de la pared (15).

5. Tubo híbrido (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la cara exterior (19) de la pared (15) tiene una o más nervaduras (24) y/o hendiduras.

6. Tubo híbrido (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la pared (15) está realizada de una o más capas de material plástico tal como termoplástico, polietileno (PE) y/o polietileno de alta densidad (HDPE).

7. Tubo híbrido (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se disponen dos, tres o más zonas de receptáculo (16, 16', 16") en diferentes posiciones circunferenciales de la pared (15).

8. Tubo híbrido (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el por lo menos un primer y/o segundo elemento de refuerzo (12, 22) está fijado mecánicamente respecto a cada extremo de la pared (15).

9. Sistema atirantado que comprende el tubo híbrido (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

10. Procedimiento de fabricación de un tubo híbrido (1) para tirante de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende la etapa de:

a. conectar una pluralidad de tubos (10) para obtener una longitud requerida, en el que el tubo (10) tiene una pared de forma tubular (15)

b. producir una pluralidad de aberturas (36) en la pared (15),

c. fijar el uno o más primeros y segundos elementos de refuerzo (12, 22) en la pared (15);

d. formar por lo menos una zona de receptáculo (16) en la pared (15) con el primer elemento de refuerzo (22); e. formar por lo menos un canal (17) en la pared (15) con el primer elemento de refuerzo (22).

11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, que comprende, además, una o más de las siguientes etapas:

a. introducir unos elementos de tracción de alta resistencia (56) en dicho canal;

b. empujar o tirar de uno o más haces de líneas (58) en el tubo híbrido (1);

c. montar unos dispositivos suplementarios (33) tales como elementos de iluminación, elementos calefactores y/o elementos de vigilancia en las aberturas (36) de la pared (15).

12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10 o la reivindicación 11, en el que la etapa de fijación se realiza con el procedimiento de atornillado, remachado, apriete, roscado, unión por soldadura o unión por soldadura fuerte.