0181ESTRUCTURAS Y MATERIALESEM -52
Resumen
Se presenta la descripcin de los trabajos de evaluacin
yreforzamiento de puentes para el transporte de los
trasformadorespara el Proyecto Antamina. Despus de la evaluacin
estructural delos 22 puentes existentes en la ruta Callao-Antamina,
se decidi porel reforzamiento de los 12 puentes que fueron
construidos para lacarga HS20. El transporte fue realizado en
vehculos especiales de13 ejes con un peso total de 170 toneladas.
El reforzamientoestructural fue realizado mediante el uso de lminas
sintticasreforzadas con fibra de carbn.
Antecedentes
En el XI Congreso de Ingeniera Civil realizado en Trujillo
enNoviembre de l997, presentamos una ponencia sobre la
evaluacin,rehabilitacin y reforzamiento de estructuras existentes,
en el que sedescribi una metodologa de evaluacin estructural en
puentes ascomo algunos ejemplos de reforzamiento de puentes
realizado pornuestra empresa; en esta oportunidad, presentamos una
descripcinresumida de los trabajos de reforzamiento que hemos
proyectado yejecutado en los puentes de la carretera
Callao-Pativilca-Antaminapara el transporte de carga pesada
extraordinaria.
Evaluacin Estructural
La evaluacin estructural de los puentes se ha efectuado de
acuerdoa la metodologa que se describe en el trabajo que
presentamos en elCongreso anterior.
Estimado de la Resistencia Nominal de la Estructura
Existente
En vista de que no se tenia a disposicin los planos de los
puentes,para estimar la resistencia nominal de los diferente
elementosestructurales de cada uno de los puentes, se procedi a
tomar losdatos de la geometra mediante mediciones directas en
campo.
Con la geometra tomada en campo, se procedi a efectuar el
anlisisy diseo estructural de cada uno de los puentes, utilizando
los mtodosy procedimientos de clculo convencionales de la poca en
que seproyectaron dichos puentes. Se consider igualmente la calidad
delos materiales de esa poca, por ejemplo, acero de refuerzo
Fy=2,800
kg/cm2, concreto de fc=210 kg/cm2, etc.
El estimado de la cantidad de refuerzo de cada elemento
estructuralse realiz de acuerdo a las especificaciones de la AASHTO
para lacarga HS20.
La resistencia nominal fue reducida en cada caso, segn
lascondiciones de conservacin de cada elemento.
Se adjunta dos secciones tpicas de los puentes estudiados, en
elcaso de los puentes de dos vigas, notar el reducido espesor de
lalosa del tablero por lo que fue necesario su reforzamiento.
Mximas Acciones Actuantes
Para determinar las mximas acciones actuantes sobre cada
elementoestructural de cada uno de los 22 puentes, se prepararon
modelosrefinados de elementos finitos, los que se procesaron
utilizando elprograma SAP2000-NL. Se adjunta el esquema de las
cargas poreje del camin de 170 toneladas.
Luego de la detallada comparacin entre la capacidad de cada
unode los elementos estructurales y las mximas acciones a las que
severan sometidas al paso de los camiones de 170 t de peso,
sedetermin que 13 de los 22 puentes requeran reforzamiento.
Mtodos de Reforzamiento Estructural
Despus que se ha determinado que una estructura est en
condicinde insuficiente para soportar las cargas o acciones para
las que sehizo la evaluacin, el paso siguiente es elegir el mtodo
dereforzamiento ms adecuado. Existen varias alternativas
paraaumentar la capacidad de carga viva de un puente existente, en
estecaso decidimos por el reforzamiento con fibras de carbn.
Elreforzamiento a flexin de las vigas se realiz con lminas rgidasde
10, 8 y 5 cm de ancho y 1.2 mm de espesor, mientras que
elreforzamiento de losas se hizo con tejidos flexibles de 50 cm
deancho.
Reforzamiento con Lminas Reforzadas con Fibras de Carbn
Esta es una tcnica relativamente nueva, que tiene muchas
ventajasy que estamos seguros se impondr como uno de los mtodos
mseficaces y rpidos de reforzar estructuras.
En vista que an no se tienen normas ni cdigos de diseo para
elanlisis y clculo de elementos de concreto reforzados
externamentemediante lminas CFRP, el diseo y ejecucin del
reforzamientodebe ser realizado por profesionales altamente
calificados ya que
REFORZAMIENTO DE PUENTESCON FIBRAS DE CARBON
Jack Lpez Jara (1), Anbal Miranda (1), Jos Yeckle (1), Edward
Santa Mara (1), Jack Lpez Acua (1)
(1) Jack Lpez Ingenieros S.A.
CIP'99182 XII CONIC - Instituto de la Construccin y Gerencia ,
Telefax 225-9066 , www.construccion.org.pe,
[email protected]
asumirn la total responsabilidad por el proyecto y la ejecucin
delreforzamiento. Por otro lado, se debe realizar un control
estricto encampo de cada una de las etapas de la ejecucin del
reforzamiento.
En campo se debe medir la resistencia a la adherencia de
lassuperficies de concreto, as como las condiciones de humedad
ytemperatura, si no se tienen las condiciones mnimas, no se
debeaplicar este mtodo de reforzamiento.
En el presente caso, se dej de colocar las lminas en tres
puentes,en dos porque se encontr que el concreto no tenia la
resistencia a laadherencia suficiente, y en el otro porque el
concreto estaba hmedo;para pasar la carga por dichos puentes, se
tuvo que recurrir alapuntalamiento temporal.
Materiales:
Para el reforzamiento de los puentes se utiliz en unos casos
lminasCFRP Sika Carbo-Dur, en otros los tejidos Mbrace de Master
BuilderTechnologies as como tambin las lminas S&P100x1.2 .
A continuacin se indican algunas de las propiedades de las
lminas:
Esfuerzo de tensin > 24,000 kg/cm 2Modulo de Elasticidad >
1500,000 kg/cm2
La tcnica del reforzamiento de estructuras con fibras de carbn
estaexperimentando un gran desarrollo, y as tenemos que adems de
laslminas ya se cuenta con barras delgadas de carbn que se
colocanexternamente al concreto en pequeos surcos que se hacen en
susuperficie y que se rellenan con material epxico.
Prueba de Carga
Por los puentes que hemos reforzado, ya han pasado en estos
daslos camiones de 170 toneladas de peso llevando los
transformadoresa Antamina; durante el paso por los puentes se ha
llevado un controldetallado de las deflexiones, y demostrando la
eficiencia de lostrabajos realizados. Se adjunta una fotografa
donde se aprecia laejecucin de las mediciones de las deflexiones
debajo del puente enel mismo instante en que pasa la carga
pesada.
Conclusiones y Recomendaciones
Los ejemplos presentados nos hacen ver que mediante un
adecuadoestudio de evaluacin y reforzamiento estructural, es
posible aumentarde manera significativa la capacidad de carga de
puentes antiguos, ypor lo tanto, antes de optar por la demolicin de
puentes antiguospara construir otros nuevos, se debe buscar
adecuadamente todaslas posibilidades de rehabilitacin de las
estructuras existentes
El mtodo de aumento de capacidad mediante el pegado de
lminascompuestas reforzadas con fibras de carbn, es una tcnica que
tienemuchas ventajas respecto a los mtodos tradicionales
dereforzamiento, en todo caso, se pueden combinar tcnicas y
mtodospara lograr las soluciones ms adecuadas y convenientes en
cadacaso.
Se recomienda que antes de optar por demoler y cambiar un
puenteque este daado y/o que se crea que esta fatigado, se realice
unaevaluacin estructural adecuada y se hagan todos los esfuerzos
porrehabilitar el puente, y solamente en ltima instancia, si tcnica
yeconmicamente no es conveniente la rehabilitacin, se decida porla
demolicin y construccin de un nuevo puente; y aun en ese caso,se
debe estudiar y programar la demolicin para sacar nuevasenseanzas
mediante una adecuada instrumentacin y control delproceso de
demolicin.
PUENTE TUNAS REFORZADO CON FIBRAS DE CARBONDiseo Carga ES20
Vista del paso del camin de 170 ton de peso total.
