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e9617e6ad659ca6eff3e65ace5a5c86b
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Text
�Número 9 / Agosto-Septiembre de 1996
ilIENilID)(O)
Presa Theodore Roosevelt
Pruebas de Carga en Trabes
VENTA - SERVICIO • APLICACION
- - - - - - - - DISTRIBUIDOR MASTER
DR. COSS 407 Nte.
eaq. M.M. de LLANO
Monterrey, N.L.
345-3216, 345-4494, 343-4422
EN LA PORTADA DE ESTA PUBLICACIÓN:
AMADO NERVO 2,650 Nte.
Col. Bella Vista
Monterrey, N.L.
351-5185, 351-9292, 351-5494,
331-6068, 331-6188
Trabajos en un Túnel; cortesía de TAMROCK OY., Finlandia.
Túneles
�EL CONCRETO CAMBIA LA CARA DE LA PRESA THEODORE ROOSEVELT
Una sobrecapa de bloques de concreto masivo restauran la histórica presa de mampostería de Arizona,
elevando su altura 23 metros e incrementando su capacidad en 20%
Por Anne Balogh
espués de casi nueve años de
trabajo y la colocación de
344,000 metros cúbicos de
concreto (más que suficiente
para pavimentar 160 kilómetros de
carretera de dos carriles), un equipo
dedicado de construcción completó un
muy necesitado levantamiento de la
histórica presa Theodore Roosevelt. La
presa renovada entró en completa
operación este marzo y fue honrada en
una ceremonia de re-dedicación en abril.
Localizada aproximadamente a 130
kilómetros al noreste de Phoenix, en la
confluencia de el Salt River y Tonto
Creek, la presa Theodore Roosevelt
incauta el lago Roosevelt. La estructura
fue una de las trece identificadas en el
Acta Federal de Seguridad de Presas en
1978 para requerir modificación, ya que
su afluencia de avenida de diseño
revisada es mucho mayor que la avenida
empleada por el Servicio de Reclamación
de Estados Unidos (ahora Buró de
Reclamación) entre 1903 y 1911 , cuando
D
la presa fue diseñada y construida. La
falla de la presa hubiera causado la falla
de tres presas de almacenaje aguas abajo
(véase el mapa) y resultado una
catastrófica inundación.
Las modificaciones 1ie 430 millones de
dólares elevaron la original estructura de
arco de mampostería ciclópea 23.5 m para
llegar a una altura de 108.8 m,
incrementando
la
capacidad
de
almacenamiento de la presa en 20%, de
1,600 a 1,970 millones de metros cúbicos.
También fueron corregidas otras dos
deficiencias en la renovación: el drenaje
de la cimentación fue mejorado para
estabilizar la presa contra los sismos, y se
incrementó la capacidad de salida de nivel
bajo, para que la reserva pueda ser
vaciada rápidamente en una emergencia.
Junto con las modificaciones de la
presa, fueron construidas extensas
instalaciones recreativas, incluyendo una
marina, campos, lugares para picnic y
parques recreativos para vehículos.
También, fue construido un puente de
arco en acero de dos carriles con claro de
330 m y que cruza el lago Roosevelt,
porque la presa original tenía una
carretera demasiada angosta en su parte
superior para permitir un tráfico en dos
sentidos.
Alcance del proyecto
Diseño de la sobrecapa. El Buró de
Reclamación, propietario de la presa y
diseñador de la rehabilitación, y J. A.
Jones Construction Co., el principal
contratista para las modificaciones, se
enfrentaron con una formidable tarea
cuando la rehabilitación comenzó en
1987. El Buró decidió elevar y aumentar
el espesor del arco original de 85.3 m de
altura empleando concreto masivo
colocado en bloques de 3.05 m de alto y
21.34 m de ancho con espesores que
variaron de 3.05 a 15.25 m. También se
construyeron dos grandes bloques de
empujes localizados en los lados derecho
e izquierdo de los abutments de la presa.
Estos bloques transfieren las cargas del
arco de la presa hacia la cimentación y
contienen compuertas sumergida para
liberación de demasías.
Después de un levanta miento de la cara de la presa de 345,000 metros cúbicos, la presa Theodore Roosevelt es ahora de 108.8 metros de altura y una
capacidad de almacenamiento para conservación de agua de 1,970 millones de metros cúbicos. En el fondo está el nuevo puente del lago Roosevelt que
fue completado en 1990. Antes de que el puente fuera construido , el trafico circulaba por encima de la presa.
instalar
secciones
continuas de tubería
que fueron requeridas
para el grouteo de
juntas..
Se añadieron franjas
horizontales
de
rusticación en cada
capa
porque
era
importante recordar la
histórica mampostería.
Stewart
Estas franjas fueron
Salt '
M tn Dam
producidas por tiras de
R,ver
\
madera
de
tres
\
Salt-G1la Aqucduct
pulgadas de ancho por
dos de profundidad
fijadas a la cimbra en
\,.
cada capa de 3.05 m.
El clrenaje entre la
superficie de contacto
de la mampostería y el
concreto requirió un
sistema de drenes
horizontales
planos.
Los drenes horizontales
que
consistían
en
La presa Theodore Roosevelt es la primer línea de defensa en una tuberías encajonada en
serie de cuatro presas en el Salt River, entre el lago Roosevelt y el tela de filtro y hojas de
lago Phoenix. Si la presa Roosevelt fallara, las otras presas aguas plástico fueron fijados
abajo, hubieran fallado igualmente.
a la cara de a
\/
\
-
Uno de los aspectos más retadores del
proyecto fue diseñar una sobrecapa de
concreto que respondiera a las cargas
monoliticamente con la mampostería
existente. Los diseños de rehabilitación
fueron complicados por la inherente
debilidad del mortero de la estructura
existente y la falta de juntas de
contracción y drenaje interno. Por lo
tanto, se condujeron pruebas de campo
durante la fase de diseño para asegurar
que los requisitos de adherencia y otras
suposiciones de diseño de ingeniería
pudieras ser alcanzadas.
Para preparar la mampostería existente
para la sobrecapa, cuadrillas removieron
todo material suelto y picado y lavaron la
superficie con agua a 455 kg/cm2 de
presión. Los bloques fueron colocados
luego en capas de 3.05 m, alternando
voladizos en la cara aguas abajo de la
presa. Las juntas de contracción vertical
que separan los bloques fueron
grouteadas a presión para asegurar la
acción del arco y una distribución
adecuada de los esfuerzos en la presa.
Colocar los bloques en voladizos
alternados permitió a las cuadrillas
diseño incluyeron una resistencia mínima
a la compresión del concreto de 21 O
2
kg/cm a un año, temperaturas de
colocación del concreto entre 4 y I OºC,
temperatura de grouteo•de 15 a 24ºC, el
uso de espirales enfriadores en cada capa
y la circulación de agua a I OºC durante
20 días después de colado.
El grouteo a presión de las juntas de
contracción entre los bloques fue
confinada a los meses de invierno (de
diciembre a febrero) debido a los
requisitos de baja temperatura de grouteo.
No obstante, la colocación del concreto
tomó lugar todo el año. En el verano,,
cuando las temperaturas típicas del día en
Arizona son más altas de 40ºC, el
concreto fue colocado en la noche, y hasta
el 90% del agua de mezcla fue
reemplazada con hielo para mantener los
1OºC de la temperatura de colocación
requerida.
Antes de bombear la grout a las juntas
de contracción, los trabajadores esperaron
a que las espirales enfriadoras bajaran la
temperatura del concreto a l 5-24ºC. La
grout fue luego colocada en capas de 18.3
m, con cuadrillas llenando de cuatro a
cinco juntas diarias.
mampostería existente y embebidos en la Traducido por:
sobrecapa de concreto. Un dren Juan Felipe Chapa Cepeda
horizontal se instaló en cada capa de Tomado de:
3.05 m de alto. Los drenes horizontales Concrete Construction / Junio de 1996
se
conectaron
al
sistema de drenaje
vertical que descarga al
pie de la sobrecapa de
la presa.
Control
de
temperatura.
Las
dimensiones de los
bloques de concreto,
alturas
de
capa,
temperaturas
de
colocación, requisitos
de enfriamiento y
temperatura de grouteo
de
juntas
fueron
determinadas a partir
de los estudios de
control de temperatura
que consideraron las
propiedades térmicas
de la mezcla de
concreto y predijeron la
elevación
de
la Los bloques de concreto fueron colocados en voladizos alternados
temperatura dentro de para cubrir la presa original de mampostería. En esta vista aguas
la masa de concreto arriba, algo de la histórica mampostería está aún expuesta. El primer
durante la construcción bloque de concreto fue colocado en septiembre de 1992 y el bloque
de la presa. Los final en junio del año pasado.
parámetros finales de
�SOLUCION DE PROBLEMAS EN
LOSAS DE PISO EXISTENTES
¿Qué es lo que los investigadores deben buscar cuando son llamados a evaluar problemas de pisos?
por Boyd C. Ringo
l trabajo de la mayoría de los analizar deficiencias de construcción de inspeccionado
E
diseñadores -de pisos de concreto
incluye solucionar problemas del
pisos arruinados. Las razones de dicha
ruina incluyen el envejecimiento,
mantenimiento pobre, y errores de
diseño o construcción. Un investigador
puede ser también llamado para
evaluar un piso existente antes de que
su uso sea cambiado. Aunque un
investigador puede ser el diseñador
original del piso, un investigador
independiente sin conexión a las partes
involucradas es frecuentemente el más
efectivo para solucionar los problemas.
Proceso de evaluación
Los investigadores pueden necesitar
los pisos así como errores ~e diseño. La
evaluación de una losa de piso consiste
de cuatro pasos:
• Inspeccionar visualinente el piso con
una caminata.
• Obtener información cuantitativa, si es
necesaria, en una sesión numérica y
de medidas.
• Identificar
las
opciones
de
mantenimiento o reparación.
• Reportar resultados y opiniones.
La caminata da al investigador una
primera impresión de los problemas
que motivaron la solicitud de la
evaluación. Si se le llamó, es porque
alguien vio condiciones inaceptables del
piso. Por lo tanto el piso debe ser
cuidadosamente; las
evaluaciones no deben ser basadas en
conversaciones telefónicas ni en
fotografías.
Ciertas condiciones deberán ser
analizadas cuando se evalúa una losa
de piso de concreto, son las siguientes:
• Juntas: aristas, aberturas, rellenos.
• Esquinas donde las juntas se
intersectan: grietas, ondularniento,
deterioro de aristas.
• Condiciones
úe
superficie:
descascaramiento, desprendimientos,
escamas
• Llanura
superficial:
note
las
depresiones.
• Grietas en forma aleatoria: revisar
posición, ancho y deterioración de las
Determinando las causas
aristas.
• Evidencia de sobrecargas: busque
grietas y fallas.
• Evidencia
de
problemas
de
asentamientos de la base: note el
asentamiento, agrietamiento y falta de
nivelación del piso.
Obteniendo la información
La mayoría de los pisos de los edificios
importantes deben ser construidos de
acuerdo a planos y especificaciones. Las
medidas y un análisis numérico
involucran determinar si el piso, como
ha sido construido, cumple con dichas
especificaciones. Los elementos más
fáciles de revisar son las juntas,
incluyendo
sus
espaciamientos,
posiciones, y tipos. Revisar la resistencia
del concreto también es más fácil, ya
que puede ser determinada usando
cilindros o pruebas de resistencia de
vigas, o inclusive, obteniendo corazones
de concreto. La llanura superficial del
piso y el espesor de este mismo pueden
ser más difíciles de lograr.
Los defectos del piso pueden ser
cosméticos,
relacionados
al
mantenimiento, o funcionales. Colocar
los defectos en por lo menos una de
estas categorías ayuda a determinar las
opciones
de
reparación
y
mantenimiento.
Cosméticos.- Sólo la apariencia de la
losa es afectada. Un ejemplo es una
grieta del ancho de un cabello la cual es
muy estrecha pero fácilmente visible.
Los defectos cosméticos pueden
convertirse
en
problemas
de
mantenimiento.
Problemas de mantenimiento.- Un
trabajo de reparación puede ser
necesitado para mejorar el uso a corto y
largo plazo. Un ejemplo es una junta
abierta por contracción que requiere un
sellador de junta. Recuerde que, sin
embargo, 'algún mantenimiento de piso
es siempre necesario, hasta para los
pisos que no muestran un daño obvio
causado por errores de construcción o
diseño.
Fundonales.- Los defectos son bastante
severos, los cuales disminuyen el valor
del edificio. Un ejemplo es un piso
extremadamente rugoso e irregular que
sirve como superficie de rodamiento
para vehículos rápidos de transporte.
Cuando se evalúe un piso existente,
asegúrese de considerar los siguientes
factores como causas posibles de
algunos problemas comunes:
• Las secciones de losa se encogerán y
jalarán a las juntas. En general, la
retracción del concreto es de
aproximadamente 5 mm por cada 8
m de longitud de sección de losa.
• Una fragmentación severa a lo largo
de los bordes de las juntas puede ser
debido a una combinación de factores,
incluyendo la retracción y secado,
vehículos de ruedas rígidas y una
cantidad incompleta de concreto en
las juntas enclavadas.
• Una superficie rugosa o irregular
puede ser causada por daños a las
juntas o por técnicas de acabado que
dejan la superficie toda rugosa.
• Las grietas aleatorias son usualmente
causadas por · restricciones a la
retracción por secado o contracciones
térmicas. Pueden ser también
causadas por una carga en exceso,
juntas demasiado separadas, cortes de
sierra hechos demasiado tarde, y el
asentamiento de la losa. Las grietas
por contracción y secado, las cuales
son las más comunes, son irregulares
pero dividen generalmente al piso en
mitades o cuartos del panel de
concreto.
Obteniendo los resultados
El reporte de resultados de un
investigador es esencial, si la
investigación es realizada por una de
las partes o por un consultor. El reporte
puede
tomar
forma
de
una
conversación informal, o una manera
más formal a manera de reporte oral
(conferencia) o por escrito (carta o
documento).
TIPOS DE DEFECTOS EN PISOS
Ligeros.
La reparación, y aún el mantenimiento sería
impráctico e innecesario. En algunos casos la
reparación puede ser imposible, tal como llenar
una estrecha grieta aleatoria sinfallar.
Nominales.
La reparación es factible pero puede no ser
necesaria. Opciones viables son el uso de
rellenadores de grietas o juntas, o reemplazar
pequeñas porciones de tiras de suelo a lo largo
de las juntas.
Severos.
El deterioro del piso es serio. Ejemplos de ello
son el exceso de saltos de montacargas
pasando por encima de juntas combadas,
excesivo deterioro de las juntas o amplias
grietas aleatorias. La necesidad de reparar es
obvia; la pregunta es: ¿qué reparar, y qué
tanto?
Traducido por:
Jorge Córdoba Garza
Tomado de:
Concrete Construction / Junio de 1996
�Para mejores resultados, cure apropiadamente y proteja la alberca durante el clima frío o caliente
por Curt Straub
e
orno consultor y anteriormente
constructor de albercas, yo creo
que no hay mejor manera que
el concreto lanzado para
construir una alberca enclavada en el
suelo y que dure muchos años. El
concreto lanzado ofrece al constructor y
al diseñador una mayor flexibilidad y
una creatividad de diseño que ningún
otro método de construcción de
albercas. Sin embargo, también requiere
excavar el lugar, luego darle forma,
reforzar, y después lanzar el cascarón
de concreto- un trabajo laborioso y
exigente. Para asegurarse que todo este
trabajo arduo no se ha desperdiciado,
los constructores de al~rcas deben
poner especial atención a dos pasos que
son algunas veces pasados por alto- el
curado y, durante cliÍnas frío y caliente,
proteger el concreto lanzado.
Algunos constructores evaden su
responsabilidad diciendo al dueño de la
alberca que humedezca periódicamente
el cascarón de concreto. El contratista ha
sido contratado por el dueño y debe ser
responsable de cualquier fase del
proceso de construcción, incluyendo un
curado apropiado del cascarón y
protegerlo del clima extremoso cuando
es necesario.
1
Métodos de curado
l
La sección 3.8 de especificaciones para
concreto
lanzado
del Instituto
Americano del Concreto (ACI 506.2-95)
proporciona requisitos que son buenas
guías para cascarones de concreto
lanzado, yo recomiendo que se cure el
concreto inmediatamente después del
acabado, como lo requiere el ACI 506.2
.es importante curar continuamente
manteniendo la humedad del concreto
por siete días o esperar hasta que la
resistencia especificada sea lograda. A
El curado es especialmente importante dado que las mezclas húmedas o secas de concreto lanzado tienen una baja relación agua-cemento.
continuación se mencionan diferentes
métodos de curado:
• Estancado o rociado continuo
• Cubrir con un tapete absorbente o
arena que se conserve continuamente
húmeda
• Cubrir con un material de hojas
impermeables
• Aplicar compuestos de curado
El curado natural es permitido
solamente si la humedad relativa
amb!ental se espera que esté por encima
del 95% para el período especificado de
curado. Cuando se usan compuestos de
curado, la especificación menciona
emplear una tasa de aplicación del
doble de la recomendada por el
fabricante.
Yo creo que el estancado o el rociado
proporcionan el mejor ambiente de
curado para las albercas de concreto.
Se deberá extender el periodo de
curado tanto como sea práctico, ya que
todas las propiedades · deseables del
concreto se mejoran con el curado. Es
determinante para toda la superficie del
ca5earón el recibir agua durante al
menos tres días y preferiblemente siete.
Esto permitirá una hidratación mas
Manguera Horadada
---Agua
Junt:ar el a g l a . , la
~~7--
pleclna y reclclarla can
Colocar una manguera horadada en la viga de borde es otro método simple para curar albercas.
completa del cemento e incrementa la la temperatura del concreto lanzado vía
resistencia- ayudando a controlar las húmeda es por arriba de los 32ºC y para
grietas por contracción y secado.
la vía seca por arriba de los 38ºC.
También se necesita reducir la
Protegiendo
el
concreto temperatura del refuerzo y las
lanzado
superficies receptoras por abajo de los
La especificación de concreto lanzado 38°C antes de lanzar el concreto.
A menos que diversas medidas se
del AO prohibe su colocación cuando
tomen para proteger el concreto
Otros reQuisitos para albercas de concreto lanzado de alta lanzado, éste deberá ser interrumpido
cuando la temperatura ambiental sea de
calidad.
Como en cualquier trabajo de construcción, los trabajadores, los materiales y el equipo son la llave 4°C y descendiendo. Sin embargo, sí se
permite su colocación si se tiene la
del éxito.
misma
temperatura pero ascendiendo.
Trabajadores. Los cascarones de concreto lanzado en albercas son construidos típicamente
Las mantas de aislamiento son una
empleando el proceso de mezcla húmeda. El operador de la manguera se puede concentrar en opción para proteger al concreto
mantener una correcta velocidad de chorro y una distancia hacia el trabajo porque el contenido de lanzado del congelamiento. Usted
agua no se controla en la salida. No obstante, el trabajo requiere un operador experimentado porque también puede proteger a un cascarón
los cascarones están reforzados con varillas o tela de alambre soldada, en ocasiones en patrones construido durante clima frío mediante
la colocación de un calentador portátil
complejos.
en
el fondo de la alberca y cubriendo la
Materiales. En contraste con el concreto lanzado de mezcla seca, el concreto para lanzado de
alberca
con un domo inflable de vinil.
mezcla húmeda puede contener algo de agregado grueso. No obstante, el concreto lanzado de
Se deberá mantener la temperatura
mezcla húmeda tiene un mayor potencial de contracción que la mezcla seca porque tiene un mayor interior entre lü°C y 21ºC, y humedecer
contenido de agua. Para ayudar a reducir la contracción, pueden usarse aditivos reductores de agua la superficie cuando se necesite.
para mantener una baja relación agua-cemento con un contenido razonable de cemento. El autor ha Cuando se utilizan calentadores en
empleado exitosamente las siguientes proporciones en muchos trabajos en el medio oeste de los espacios cerrados, es una buena idea la
Estados Unidos:
de lavar con agua a presión la superficie
del concreto lanzado antes de aplicar la
Material
Cantidad de mezcla por metro cúbico
capa de acabado. Si la carbonatación ha
Cemento
420 kg
ocurrido, el lavado a presión removerá
Ceniza volante clase C
6 0 kg
la capa resultante de material débil,
Agua de mezcla
19 0 kg
asegurando una mejor adherencia entre
Arena
1170 kg
el cascaron de concreto lanzado y la
capa de acabado.
Grava 1/ 2 pulgada
50 5 kg
Aditivo reductor de agua
83 0 ml
Aditivo inclusor de aire
Suficiente para 6-8% de air e
Fibras de polipropileno
2 kg
Traducido por:
Equipo. Los constructores de albercas pueden lanzar con ya sea una válvula de canica o bombas de Jorge Córdoba Garza
roca de 3/4, dependiendo del tamaño máximo del agregado. Las bombas de válvula de canica Tomado de:
pueden lanzar concreto con agregados menores de 112 pulgada, mientras que las bombas de roca Concrete Construction / Agosto de
de 3/4 pueden lanzar concreto hecho con agregados menores de una pulgada.
1996
�m:-11 l/(
PRUEBAS DE CARGA: TRABES DE PUENTE
EXTERNAMENTE POSTENSADAS, PARTE
19'-IJ 7/[
p-11 7/[
CLAROC
CLAROC
1
por Randall W. Poston y Mohammad Irshad
D
urante el proceso de
ampliación de servicio de
tránsito por rieles (METRO)
en el condado de Fairfax en
Virginia (EUA) la Agencia de Tránsito
del Área Metropolitana de Washington
(WMATA) aprobó una proposición de
cambio de •ingeniería. El diseño
sustituyó trabes de segmentos de cajón
sencillo externamente postensadas
sim!)lemente apoyadas para tres claros
continuos de trabes coladas en sitio. Las
estructuras sustitutas, colectivamente
referidas como estructuras aéreas J-2e
incluyeron los puentes Cameron Run
(dos claros de 33.5 m y un claro
intermedio de 39.6 m), Avenida
Eisenhower (dos claros de 33.5 m) y
Calle Van Dom (dos claros de 30.5 m).
La construcción de las tres estructuras
del puente comenzó en octubre de 1987.
En febrero de 1988, fue observado el
agrietamiento en el diafragma de los
segmentos de los estribos en las tres
estructuras aéreas. Además, tres
desviadores de tendones del puente
Cameron Run han sido dañados
previamente durante el postensado
longitudinal de la estructura. En marzo
de 1989, una gran área del alma de
concreto en el exterior de un estribo de
la estructura de la Calle Van Dom se
reportó descascarada cerca del extremo
del puente. Durante la primavera de
1989, se desarrolló el rediseño y
retroalimenteción en los desviadores de
tendones y los segmentos de estribo.
Un consultor independiente, el Dr.
Michael E. Kreger de Austin, Texas, fue
contratado por De Leuw, Cather y
Compañía, Consultor . General de
Ingeniería para WMATA, para evaluar
los defectos en las estructuras del
puente J-2e y revisar las medidas
propuestas para la reparación de las
estructuras.
Basado en el historial de desempeño
de las estructuras J-2e, el Dr. Kreger
recomendó una serie de pruebas de
carga antes de entrar en operación y un
programa de monitoreo para evaluar
las condiciones de léIB estructuras
durante el primer mes de servicio. Un
programa extenso para evaluar la
integridad estructural de las J-2e
retroalimentadas
mediante
la
conducción de pruebas de carga fue
iniciado en 1990. La verificación inicial
de pruebas de carga estática (Fase 1)
fueron realizadas en el otoño de 1990.
Las pruebas dinámicas (Fase 2) fueron
llevadas a cabo durante el primer mes
de operación en el verano de 1991.
Programa de prueba de carga
estática
tf111
ELEVACION
Instrumentación
Los cambios de pendiente (rotación)
debido a las diferentes condiciones de
pruebas de carga de servicio fueron
medidos por medio de un micrómetro
digital. Dichas mediciones fueron
hechas en direcciones longitudinal y
transversal usando placas de bronce
adheridas con epóxico a la superficie de
. la losa. El aparato para medir el cambio
de pendiente tenia una sensibilidad de
2.4 x 10-S radianes. La deformación de
los apoyos de neopreno y deflexiones
de la sección transversal fueron
medidos por un micrómetro mecánico
con una precisión de 0.025 mm.
Igualmente
fueron
colocados
deformímetros eléctricos
en
la
superficie del concreto.
Las pruebas están diseñadas para
simular efectos equivalentes de
operación normal de cargas de servicio
por los trenes de pasajeros del metro.
Estas pruebas fueron realizadas antes
de la apertura oficial Ounio de 1991) de
la línea de METRO para su operación.
Prueba
El programa de prueba para las tres
estructuras aéreas fue desarrollado en
base a simular para cargas de servicio.
El modo mas directo de simular las
cargas de servicio de diseño de la
WMATA hubiese sido un carro de la
En cada uno de los claros del puente,
la posición de los carros fue
determinada
para
estimular
condiciones de efecto máximo en cada
prueba particular. Las cuatro diferentes
pruebas en cada uno de los claros
fueron:
• máximo momento positivo en o cerca
de la mitad del claro.
• deformación torsional máxima en o
cerca de la mitad del claro.
• cortante máximo; y
• torsión máxima.
Modelos de análisis
cii
-....
ti::
Jl'-C, AVE. BSENHO\NER Y VAN DORN SUR
JZ'--6 17' CAMERON RUN
1
'
SECCION TRANSVERSAL
Los detalles de los puentes de la Avenida Eisenhower, de Cameron Run y Van Dom son similares.
WMATA con balasto para representar
las cargas viva y de impacto del tren de
pasajeros. Sin embargo, los carros de la
WMATA no estaban disponibles. En su
lugar, fueron usados carros planos
cargados con barreras de concreto y se
hicieron ajustes para simular lo mas
cercanamente posible a los efectos de un
tren de la WMATA. Además, ya que la
prueba fue hecha estática por
necesidad, la simulación de efectos
dinámicos ( impacto fuerza centrifuga,
etc.) Fue realizado usando cargas
estáticas equivalentes.
La combinación de carga de diseño de
control, en relación a las pruebas de
carga a ser aplicadas a la estructura fue:
LL+I+CF+RF
Donde LL = trenes de pasajero
WMATA con un peso de vehículo de
311 kN y sus pasajeros de 222 kN para
un total de 534 kN por carro o 133 kN
por eje, I= factor de impacto (30%,
independiente de la longitud del claro),
CF = fuerza centrifuga y RF = fuerza de
rodamiento.
La evaluación general de los puentes
fue hecha en la suposición de que, bajo
condiciones de cargas de servicio
simuladas, la respuesta estructural
debiera ser, esencialmente, linealmente
elástica. Esto fue razonablemente
acertado, debido al comportamiento
observado durante las pruebas
experimentales del modelo de puente
de tres claros continuos. Además, bajo
cargas normales de servicio, no se
esperan aberturas de segmentos de
juntas o agrietamiento.
El criteno de diseño de WMATA para
concreto presforzado no permite
esfuerzos de tensión bajo cualquier
combinación de cargas, incluyendo
impacto. Por lo tanto, cuando no hay un
esfuerzo continuo para resistir la
tensión, hay una implicación esperada
de que la caja deberá permanecer
esencialmente sin agrietarse y los
segmentos de junta estarán cerrados. La
implicación para propósitos de modelos
estructurales es que el momento de
inercia de la sección transversal (Ieff)
puede ser tomado como el momento de
inercia sin agrietamiento.
D INAMICO
Peso de C8N'O
Ugero
Peso de CB<TO
Pesado
fVCNTl.FlA C E ~ SE oe;e;;,o
N0'lTl.RA CE CESV\ACXJ'J
FETRlALfvENTACCN n::o 1
Puente Cameron Run (daros de 33.5, 39.6 y 33.5 m).
Imagen superior. Agrietamiento del diafragma.
Imagen inferior Agrietamieñto en el desviador.
OES\IIACCN
~ A I C X J ' \ I TFO 2
~ CJE
Esquema de la retroalimentación en los
desviadores.
Cargas estáticas simulando los efectos
dinámicos.
Traducido por:
Jorge Córdoba Garza
Tomado de:
Concrete Intemational / Agosto de 1996
�17
Los proyectos ambiciosos para abrir túneles alrededor del mundo pueden ahora volverse una
realidad gracias a la gran colección de nuevos equipos y métodos que son traídos constantemente al
mercado
Margo Cole
a elección del método para abrir
un túnel depende de una
multitud de factores incluyendo
la longitud del túnel, las
condiciones del suelo, la disponibilidad
de maquinaria, el tiempo del programa
y los costos de mano de obra. Algunas
técnicas son más populares en una
parte del mundo que en otras por sus
asoc1aoones históricas, pero las
preferencias usualmente se basan en
uno o más de los factores listados
anteriormente.
En todos los métodos principales para
abrir túneles, el diseño de equipo y las
L
técnicas
de
construcción
son
actualizadas casi continuamente, con
nuevos niveles de sofisticación entrando
en todos los mercados. Estos varían
desde
investigación
en
nuevos
materiales hasta desarrollos en equipo
de monitoreo y topografía, y el creciente
uso de computadoras tanto para
analizar información como para
controlar máquinas.
El resultado es que proyectos para abrir
túneles más ambiciosos que nunca
pueden volverse realidad, mientras los
ingenieros desarrollan las habilidades
tanto para diseñar como para construir
los túneles. Para muchos clientes, esto
trae una oportunidad para resolver los
problemas ambientales provocados por
los
caminos
superficialesparticularmente en las áreas urbanas.
Para otros, la oportunidad es
simplemente la de unir dos áreas
previamente separadas una de la otra
por características geográficas naturales
como las montañas o el agua.
Los principales proyectos de túneles
carreteros bajo construcción alrededor
del mundo, hoy en día, representan una
imagen instantánea de las últimas
técnicas en cada tecnología disponible
para abrir túneles.
PROTECCIONES PARA EL NATM
os métodos para abrir túneles
más frecuentemente empleados
para la construcción de carreteras
son aquellos basados en técnicas
de observación, con una variedad de
diferentes métodos de soporte. Ésta
técnica de empatar el método de
soporteusualmente
implicando
concreto lanzado- a las condiciones
geológicas es conocido comúnmente
como el Nuevo Método Austríaco de
Túneles (NATM, por sus siglas en
inglés}. Como su nombre lo dice, fue
desarrollado por ingenieros austríacos
durante los años sesenta, en principio
como un sistema para abrir túneles en
un suelo blando. No obstante, pronto
encontró su preferencia a través de
Europa como una técnica para excavar
L
en la roca dura, y ahora es extensamente
empleado tanto en el ambiente alpino
como en el urbano.
La técnica depende en un alto nivel de
supervisión y monitoreo por parte de
ingenieros hábiles y experimentados en
los métodos para abrir túneles basados
en la observación, pero es popular
porque no depende de equipos costosos.
En lugar de ello, pueden usarse
máquinas
convencionales
como
rockheaders y boomers para excavar el
frente del túnel, antes de que los
ingenieros decidan el método primario
de soporte requerido: usualmente una
combinación de concreto lanzado, malla
de refuerzo, anclajes en la roca y
secciones de costillas de acero.
A pesar de la popularidad del NATM y
otras técnicas de recubrimientos con
concreto lanzado (SCL, por sus siglas en
inglés) alrededor del mundo, el método
tuvo un desfavorable escándalo en
Octubre de 1994 cuando una sección de
túnel de ferrocarril bajo construcción se
colapsó en el aeropuerto Heathrow de
Londres. A esto le siguió una serie de
colapsos
alrededor
del
mundo,
incluyendo un incidente en Munich
cuando un frente se colapsó en un túnel
NATM formando un cráter en la
carretera que pasa por encima,
muriendo dos personas cuando un
autobús cayó en él.
El incidente de Heathrow, cuando el
NATM estaba siendo empleado en la
arcilla de Londres, obligó al Ejecutivo de
Salud y Seguridad (ESS) del Reino
Unido y al Instituto de Ingenieros
Civiles (TIC) a comisionar estudios en el
uso del NATM. Los resultados acaban
de publicarse recientemente, aunque no
se ha liberado aún ningún reporte de las
causas del propio colapso.
El reporte del FSS levanta una serie de
áreas de preocupación que deben ser
direccionadas si el NATM o el SCL van
a ser empleados, mientras que la
publicación del IIC traduce éstos a unas
guías en la forma de un manual de
diseño y prácticas de construcción.
Ningún reporte condenó a la técnica
completa, ni en el uso en condiciones de
suelo blando ni de suelo duro. Pero
ambos pidieron estrictas protecciones
tanto a través de la fase de diseño como
la de construcción en proyectos de
túneles,
incluyendo
diseños
completamente detallados, así como
supervisión E!xperimentada.
Los expertos coinciden en que esto
puede elevar el costo de los proyectos
NATM, pero mantienen que la técnica
aún tiene beneficios en costo sobre
métodos
alternativos.
Es
particularmente
benéfico
para
geometrías complejas y para longitudes
cortas de túneles de claros grandes -
haciéndolo una elección popular para
túneles carreteros.
A pesar de la reacción hacia el colapso
en Heathrow, las técnicas del NATM
han sido exitosamente empleadas en el
Reino Unido en el pasado, más
notablemente en la M20 en Kent y la
A27 en East Sussex. Ambos proyectos
de carreteras adoptaron las técnicas de
observación para abrir túneles en
pizarra.
Por otra parte, el NATM es aún popular
a través de Europa continental, los
Estados Unidos, Sudamérica y el
Pacífico Asiático.
En el norte de Taiwan, el NATM está
siendo empleado para ~onstruir el túnel
Fute: dos excavaciones paralelas que
forman parte del Segundo Periférico de
Taiwan de Hsiehi a Hsinchu. El túnel de
1.7 km de largo corre debajo de un área
montañosa de 170 mal este de la capital
Taipei, la cual está formada de varios
estratos de roca incluyendo arenisca. La
mayor parte de la roca es blanda, y hay
una zona de falla de 30 m donde el suelo
es una débil combinación de suelo
anegado y roca.
El contratista,
BES
Engineering
Corporation, está empleando las
técnicas
NATM
'diseñadas
y
supervisadas por Sinotech Engineering
Consultants, para excavar los túneles
gemelos de 5.1 m de alto por 11.25 m de
ancho y triple carril. Para la mayor parte
de su longitud, los túneles están
excavados en tres etapas: superior,
intennedia e inferior, empleando técnicas
de barrenado y volado. El apoyo es
proporcionado por una combinación de
concreto lanzado, anclajes en roca y
tendones de acero, seguidos por un
recubrimiento secundario de concreto
colado en el lugar.
En roca débil, el frente es hecho en
secciones
más
pequeñas
para
excavación y apoyo; y el suelo será
pretratado por delante de la excavación
en la zona de falla. Un levantamiento
completo precede a las operaciones de
barrenado y volado para ver cuales son
las condiciones del suelo; y los túneles
están constantemente monitoreados
para los asentamientos, deformaciones y
tensiones.
EXPEDICIÓN BAJO EL AGUA
Los tubos precolados son una manera rápida y efectiva en costo de poner un túnel bajo el agua: el
método está siendo empleado en uno de los más grandes proyectos de este tipo
os túneles de tubos sumergidos
se mantienen populares a través
del mundo como un medio de
llevar una carretera por debajo
de agua en forma de bahías, ríos o el
mar.
La construcción apenas acaba de
comenzar en uno de los más grandes
túneles de tubos sumergidos, el túnel de
Oresund de 3.7 km que forma parte del
enlace acordado entre Dinamarca y
Suecia.
El cliente, Oresundkonsortiet, entregó el
contrato de diseño y construcción de 675
millones de dólares para el túnel
combinado de carretera y ferrocarril en
Julio del año pasado a Oresund Tunnel
Contractors, una asociación entre NCC
AB (Suecia); E Phil & Son AS
(Dinamarca); Dumez-GTM (Francia);
John Laing (Reino Unido); y Boskails
Dredging BV (Países Bajos). El
contratista asociado nombró al ingeniero
consultor del Reino Unido Symonds
L
Travers Morgan para diseñar los
trabajos permanentes.
La sección sumergida del túnel consiste
de 20 elementos de concreto reforzado,
cada uno midiendo 175.2 m de largo y
40 m de ancho. El equipo de diseño y
construcción ha presentado un método
inusual de construcción para los
elementos de concreto, basado en las
técnicas de lanzado empleadas en la
construcción de puentes.
Cada elemento de túnel será hecho de 8
segmentos de 21.9 m de largo. Éstos
serán colados dentro de una fábrica en
dos líneas paralelas de construcción,
usando cimbras y refuerzo de acero
fabricados en un edificio adyacente.
Cada segmento será colado en un sólo
vaciado, que se espera tome 24 horas.
Después del colado, serán dejados para
curado de tres a cuatro días, antes de
que sean gateados a soportes PfFE antiadherentes construidos en vigas de
concreto cimentadas en pilas. El
siguiente segmento es luego colado
contra el primero y la junta es sellada
con una lechada impermeable. Una vez
que todos los segmentos han sido
colados, serán pretensados juntos para
formar una caja rígida, y cabezales serán
acoplados en ambos extremos.
En esa etapa, el elemento de túnel
completo será gateado unos 100 m más
adelante a una gran cuenca rodeada por
montones de tierra. Esta cuenca, que es
10 m más alta que el nivel del mar
adyacente, puede ser inundada con
agua de mar para hacer flotar las
unidades. Luego actúa como una
compuerta de canal, y el agua puede ser
drenada hasta que el nivel alcanza el
nivel del mar, en cuyo punto las puertas
en el extremo pueden ser abiertas y los
elementos remolcados al mar.
Este método inusual fue elegido por una
variedad de razones, incluyendo la
velocidad de construcción. El programa
de construcción en el proyecto de
�Oresund es muy apretado, y este
método permite al contratista hacer
colados continuos a través del período
de construcción a la vez que se flotan y
colocan las unidades.
Las técnicas convencionales de híneles
de concreto sumergido se basan en que
los elementos sean colados dentro de
una cuenca profunda de colado la cual
puede ser completamente inundada
para permitir que las unid~des floten
fuera de ella. Si este método hubiera
sido adoptado en Oresund, el contratista
hubiera excavado una enorme cuenca
de colado lo suficientem~nte grande
para acomodar todas las unidades, o
usado una cuenca de colado más
pequeña y desaguarla, y limpiarla antes
de trabajar con cada elemento.
Ambos métodos hubieran tomado más
tiempo que la solución elegida por el
equipo de diseño y construcción en
Oresund, y hubiera tenido también
consecuencias ambientales. La única
tierra disponible en la costa este de
Dinamarca para una gran cuenca de
colados contenía suelo contaminado, el
cual hubiera debido ser excavado y
desechado en forma segura. También
·e su
hubiera tenido efecto sobre el desagüe
necesario para mantener la cuenca seca
durante el colado, mientras algunas
medidas debieran ser tomadas para
·prevenir que el agua contaminada
llegara cerca de los elemento de
concreto.
En lugar de ello, las unidades de
concreto serán construidas en una
fábrica con condiciones de calidad
controlada, donde la temperatura puede
ser regulada y la construcción puede
continuar las 24 horas del día.
La
asociación
actualmente
está
construyendo las instalaciones para
colados en el lado norte de Copenhague,
y esperan empezar los colados de las
primeras unidades de hínel en
Noviembre. El contratista espera
alcanzar una tasa de una unidad por
· semana en cada una de las dos líneas de
producción.
El comienzo de la construcción en
Oresund coincide con la colocación de la
uniad fi"'.lal del primer hínel de tubos
sumergidos de tres carriles en el sureste
de Asia, el cruce de la bahía occidental
de Hong Kong. El hínel de 740 millones
de dólares es parte del sistema de
e1
autopistas de la ciudad enlazando la isla
de Hong Kong con el nuevo aeropuerto
construyéndose en Chek Lap Kok. Es de
1.4 km de largo, y consiste de 12
unidades de concreto precoladas cada
una de las cuales pesan 33,000 t,
midiendo 113.5 m de largo, 33.4 m de
ancho y 8.5 m de alto.
Las unidades fueron coladas en tres
revolturas en una cuenca para colados
en Shek O, y la unidad final fue
colocada hace poco este verano por el
contratista de diseño y construcción, una
asociación entre Nishimatsu y Kumagai.
El hínel programado para su
terminación en Diciembre de 1997, es
propiedad de la Western Harbour
Tunnel Company, la cual nombró al
ingeniero consultor Scott Wilson
Kirkpatrick para administrar el contrato
de cinco años.
Traducido por:
Juan Felipe Chapa Cepeda
Tomado de:
World Highways / Agosto de 1996
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Concreto en evolución
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Revista de la sección estudiantil de la Facultad de Ingeniería Civil de la UANL de la Sección Noreste de México del Instituto Americano del Concreto. Contiene información especializada y artículos científicos en materia de ingeniería, materiales, estudios ambientales, etcétera.
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Título Uniforme
Concreto en Evolución
Año de publicación
El año cuando se publico
1996
Número
Número de la revista
9
Mes de publicación
Mes cuando se publicó
Agosto-Septiembre
Día
Día del mes de la publicación
1
Periodicidad
La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual)
Bimestral
Relación OPAC
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Concreto en Evolución : Revista de la Sección Estudiantil FIC-UANL de la Sección NE de México del Instituto Americano del Concreto, 1996, No 9, Agosto-Septiembre
Creator
An entity primarily responsible for making the resource
Montoya Garza, Eliud Assaff, Dirección
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The topic of the resource
Ingeniería civil
Concreto
Pavimento
Puentes
Caminos
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Revista de la sección estudiantil de la Facultad de Ingeniería Civil de la UANL de la Sección Noreste de México del Instituto Americano del Concreto. Contiene información especializada y artículos científicos en materia de ingeniería, materiales, estudios ambientales, etcétera.
Publisher
An entity responsible for making the resource available
Universidad Autónoma de Nuevo León, Sección Estudiantil de la Facultad de Ingeniería Civil, Sección Noreste de México del Instituto Americano del Concreto
Contributor
An entity responsible for making contributions to the resource
Martínez Silva, Pedro Luis, Diseño
Villarreal Serna, Rogelio, Traductor
Date
A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource
01/08/1996
Type
The nature or genre of the resource
Revista
Format
The file format, physical medium, or dimensions of the resource
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Identifier
An unambiguous reference to the resource within a given context
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San Nicolás de los Garza, N.L., (México)
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