Viernes, 12 Marzo 2021 00:00

LAS VIGAS NEBRASKA (NU) Y SU INCORPORACIÓN AL SISTEMA DE PUENTES PRESFORZADOS EN BOLIVIA.

RESUMEN

Los países como Estados Unidos de América han ido mejorando la técnica y filosofía en el diseño de vigas presforzadas (Pretensadas y Postensadas), en el año 1995 en el estado de Nebraska se da origen a la denominada VIGA NEBRASKA NU, donde es utilizada por primera vez, posteriormente lo ha ido adoptando el estado de Missouri en el año 2007. Otro de los países que en los últimos tiempos ha dado inicio con el diseño y fabricación de estas vigas es el México que actualmente se encuentra diseñando y construyendo pasos a desnivel implementando el sistema de vigas Nebraska.

Las vigas Nebraska presentan notables ventajas debido a sus luces comparativamente largas, poca profundidad y su posterior diseño económico. Una viga tradicional contiene ángulos en el exterior de los bordes de las alas y la conexión del ala con el alma, lo que disminuye el atractivo de la viga. La viga NU, sin embargo, mejora la estética porque contiene un diseño de curva circular en las uniones de ala y alma, lo que también mejora la colocación y consolidación del concreto.

Otra ventaja es que debido a la magnitud del ala superior y el patín se pueden llegar a colocar un mayor número de cables y torones lo cual es ventajoso al momento de realizar el equilibrio de momentos actuantes.

  1. EL DISEÑO DE PUENTES EN BOLIVIA

Durante muchos años, en Bolivia se ha estado utilizando las vigas de la Asociación Estadounidense de oficiales Estatales de Carreteras y Transporte (AASHTO por sus siglas en inglés). Este tipo de secciones reflejaban los métodos de diseño de vanguardia para el periodo de tiempo en el que el hormigón pretensado se empezaba a introducir a nuestro medio, junto con una resistencia de hormigón moderadamente baja (f’c≤35 MPa). Sin embargo, a medida que la industria ha ido ganando experiencia, junto con los avances de la tecnología del hormigón, muchas de las secciones transversales de vigas para puentes presforzados empleados actualmente en nuestro medio podrían lograr optimizarse notablemente, llegando a cubrir tramos más largos de hasta 70 metros con diseños más eficientes desde el punto de vista estructural.

  1. VIGA NEBRASKA - NU

Las vigas Nebraska son vigas hormigón presforzado, clasificadas como vigas pretensadas o vigas postensadas, estas vigas pueden fabricarse en profundidades que van desde 750 mm a 2800 mm, el tamaño y la forma del ala superior y el patín se optimizaron para una variedad de criterios, incluido el aprovechamiento del hormigón de alto rendimiento. En vigas de hormigón presforzado el ala inferior es importante para determinar la longitud de tramo alcanzable para una profundidad de viga especificada. El tamaño y la forma de las vigas Nebraska fueron influenciados en gran medida por la capacidad de fabricar vigas en plantas existentes y maximizar el área del torón de presforzado que podría colocarse en la sección de la viga.

Estas vigas tienen un ancho de alma adecuado para acomodar tanto los ductos de postensado como la armadura de refuerzo, manteniendo el recubrimiento necesario.

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Figura 2.1: Sección transversal de la viga UN (dimensión en milímetros)

El sistema NU, ofrece claramente más opciones al diseñador del puente, principalmente en vanos más largos que en los que fácilmente se podrían usar el sistema de vigas AASHTO. En la figura 2.2 se presenta el rango de luz al que se puede aplicar cada sección de la viga NU, considerando el rango de luz simplemente apoyado y el efecto al cual la continuidad y el postensado pueden extenderse, esta cifra se basa en estructuras existentes construidas en el estado de Nebraska y Missouri de los Estados Unidos como también los países de México y Canadá.

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Figura 2.2: Rango típico de tramo de viga UN: efecto de continuidad y postensado

  1. DIÁMETRO DEL TORÓN DE PRESFORZADO

En Bolivia los diámetros de torones más comúnmente utilizados en el hormigón presforzado son de 0,5 y 0,6 pulgadas, así mismo dependiendo de las solicitudes y requerimientos estructurales pueden llegar a utilizarse los mencionados en la Norma ASTM A416/A146M, que cubre dos tipos y dos grados de cordón de acero sin revestimiento de siete alambres para uso pretensado y postensado, sin embargo las vigas Nebraska utilizan torones de 0,6 pulgadas, además debido a recientes investigaciones exitosas el sistema UN comienzan a incorporar torones de 0,7 pulgadas de diámetro, que no son comúnmente utilizadas en la industria, esto debido a la correlación directa del hormigón de alta resistencia (f’c ≥50MPa), ya que se genera un aumento significativo en la capacidad de momento cuando se utilizan cordones de 0,6 y 0,7 pulgadas en comparación con torones de 0,5 pulgadas.

Este aumento se produce porque la fuerza de tracción en las hebras debe alcanzar el equilibrio con las fuerzas de compresión que se producen en el tablero y la viga. Si la profundidad del bloque de compresión en el ala superior excede el espesor del tablero y alcanza el ala superior de la viga, la alta resistencia del hormigón de la viga se convierte en un factor importante para determinar la capacidad de momento de la sección compuesta.

El incremento del diámetro de 0,6 a 0,7 pulgadas crea aproximadamente un 35% más área de presfuerzo, que se correlaciona con un 35% más de fuerza de presfuerzo.

“El uso de cordones para hormigón presforzado de diámetros más grandes permite profundidades de sección menos profundas y tramos más largos”.

  1. RESISTENCIA A COMPRESIÓN DEL HORMIGÓN (50 MPa a 100 MPa)

El uso de hormigones de alta resistencia es también otro aspecto importante de las vigas Nebraska, generalmente estas vigas utilizan resistencias mayores o iguales a 50 MPa, esto debido a que la resistencia a la compresión del hormigón en la transferencia de la fuerza de tesado juega un papel vital, así mismo el diámetro del torón es otro factor a considerar al momento de diseñar un sistema de vigas Nebraska.

  1. CONCLUSIONES

Está claro que el sistema de vigas Nebraska NU, se puede usar con el propósito de extender el rango de luz (más allá de las capacidades de las vigas tipo AASHTO) en situaciones específicas donde la altura y longitud máxima de la viga es fija.

El costo del sistema NU debe ser analizado ya que no valdría la pena utilizar este sistema de vigas para puentes donde fácilmente podría una viga AASHTO cumplir solicitaciones requeridas, ya que las dimensiones respecto a la otra son considerables sobre todo en el tema del ala superior, el patín y el peso de la viga.

Las propiedades mecánicas y el método de diseño de resistencia y esfuerzo del sistema de vigas Nebraska NU, serán presentadas a la comunidad lectora en una próxima publicación, donde con seguridad muchos quedarán convencidos de las grandes ventajas que trae el implementar el sistema NU en nuestro medio.

 

ING. JHILMAR ALCOCER

INGENIERO CIVIL – Escuela Militar de Ingeniería “Mcal. Antonio José de Sucre”.

Diplomado en Geotecnia y Geofísica aplicada en obras civiles – UPB.

Diplomado en Diseño y Construcción de Carreteras y Pavimentos – UPB.

Diplomado en Gestión y Dirección de Proyectos de Infraestructura Vial – UPB.

Diplomado en Educación Superior por Competencias – EMI.

Maestrante en Puentes y Carreteras – Universidad Privada de Bolivia “UPB”

Responsable de Estructuras en Sinohydro Limited Sucursal Bolivia.

Gerente Técnico en LABOTÉCNICA “Proyectos y Servicios de Ingeniería”.

 

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