¿Qué es un tablero ortótropo de acero para puentes?
Un tablero ortótropo de acero (OSD) es un tablero de puente en el que una chapa de acero delgada está rigidizada por rigidizadores y vigas transversales. La chapa del tablero es también el ala superior de las vigas transversales y de las vigas principales longitudinales. La FHWA lo describe como un sistema eficiente, porque ahorra material y aporta rigidez.
Nombre y origen
La palabra es una forma abreviada de ortogonal-anisótropo. Los rigidizadores y las vigas transversales son ortogonales, y el tablero tiene distinta rigidez en las dos direcciones. Ingenieros alemanes desarrollaron el primer puente con tablero OSD en la década de 1930, y el primer tablero se construyó en 1936.
Partes
- Chapa del tablero. La chapa de acero plana que soporta las cargas de rueda, con una capa de rodadura encima.
- Rigidizadores. Corren a lo largo del puente y se sueldan a la cara inferior de la chapa.
- Vigas transversales. Corren a través del puente, soportan los rigidizadores y los transmiten a las vigas principales. Otros nombres son riostra y diafragma.
Los rigidizadores abiertos son pletinas planas, perfiles de bulbo, perfiles en T invertida o perfiles angulares. Los rigidizadores cerrados son trapezoidales, en U o en V, y el trapezoidal es el más común. Un rigidizador cerrado resiste mejor la torsión, así que reparte una carga de rueda a los rigidizadores vecinos. Los rigidizadores abiertos facilitan el acceso desde abajo para la inspección y el mantenimiento.
Usos
La FHWA cita tres usos en Estados Unidos:
- vanos largos donde importa una carga muerta baja
- vigas cajón con chapas esbeltas que necesitan rigidización
- la sustitución del tablero de puentes principales existentes
Capa de rodadura
El revestimiento de un tablero de acero es bituminoso o polimérico. Los sistemas bituminosos incluyen mástic asfáltico y asfalto epoxi. Los sistemas poliméricos incluyen resinas epoxi, metacrilatos y poliuretanos.
Fatiga e inspección
La fatiga es la principal preocupación de diseño. Las cargas vivas de ruedas individuales controlan el diseño, y las soldaduras son difíciles de analizar. La soldadura rigidizador-tablero y la unión rigidizador-viga transversal son sensibles a la fatiga. La FHWA enumera estos métodos de inspección, además de la inspección visual:
- líquidos penetrantes
- partículas magnéticas
- ensayo por ultrasonidos, incluido el de matriz de fases
- ensayo radiográfico
- corrientes de Foucault pulsadas
- ensayo por emisión acústica
Un inspector puede necesitar equipos de acceso para llegar a los detalles de los rigidizadores.
Nota sobre aeródromos
El pavimento de un aeródromo no es un tablero ortótropo. Las fuentes de aeródromo de la FAA y de EASA usadas para este glosario no mencionan el término. Está en este sitio solo como entrada de vocabulario estructural.
Preguntas Frecuentes
- ¿Qué significa ortótropo?
- Ortótropo es una forma abreviada de ortogonal-anisótropo. Los rigidizadores y las vigas transversales forman ángulos rectos entre sí, y el tablero tiene distinta rigidez en las dos direcciones. Ingenieros alemanes crearon la palabra, y en 1948 se registró una patente.
- ¿Qué tipo de rigidizador es común en los tableros ortótropos modernos?
- Los rigidizadores cerrados, y sobre todo el rigidizador trapezoidal. Resisten mejor la torsión que los rigidizadores abiertos, así que reparten una carga de rueda a los rigidizadores vecinos. Los diseños modernos normalmente no usan rigidizadores abiertos bajo la carga directa del tráfico.
- ¿Por qué se agrietan los tableros ortótropos de acero?
- La fatiga causa las grietas. Las cargas repetidas de rueda controlan el diseño, y los detalles soldados son difíciles de analizar. La soldadura rigidizador-tablero y la conexión rigidizador-viga transversal son los detalles que la FHWA considera sensibles a la fatiga.
Referencias
- fhwa-if-12-027
- Manual for Design, Construction, and Maintenance of Orthotropic Steel Deck Bridges (FHWA-IF-12-027) Federal Highway Administration
- fhwa-focus-2012-osd
- FHWA Focus, April 2012: Manual for Design, Construction, and Maintenance of Orthotropic Steel Deck Bridges Federal Highway Administration
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