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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, icgperu@construccion.org.pe

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.

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