Un artículo reciente en Informes científicos Una descripción general de las nuevas prácticas de construcción, unidades cortas de pretensado para puentes de luces largas con resistencia mejorada y precisión en el control de tensiones, específicamente dirigidas a peligros potenciales.
Fondo
Los tirantes o suspensiones se utilizan comúnmente en el diseño de puentes de grandes luces. La vida útil de estas soluciones está limitada por la fatiga y/o los daños por corrosión causados por cargas dinámicas como el tráfico y el viento. El impacto de la fatiga, la corrosión y los daños a los cables en servicio a menudo se evalúan mediante el seguimiento de la tensión axial.
Se han desarrollado varios métodos y dispositivos directos e indirectos para medir la tensión en cables de puentes. Los dispositivos de medición de deformación directa incluyen celdas de carga, sensores de rejilla de Bragg de fibra óptica y sensores de deformación elastomagnéticos. Alternativamente, los métodos de cuerda vibrante se utilizan comúnmente para la evaluación rápida e indirecta de tensiones en cables de puentes.
Los elementos subestructurales utilizados durante la construcción de puentes, como las torres de tirantes temporales, también experimentan elevadas pérdidas instantáneas de pretensado. Por lo tanto, es muy importante controlar su presión de tensión y la variación temporal de esta tensión para garantizar que el elemento funcione como se desea.
métodos
Los investigadores presentaron una revisión de los sistemas utilizados actualmente para monitorear las tensiones en los estribos de los puentes y las unidades de pretensado durante la fase de construcción del Puente del Tajo, la infraestructura de alta velocidad única en España diseñada y construida entre 2012 y 2016.
El Puente Tajo ha sido cuidadosamente planificado para cumplir con los estándares de alta velocidad, rendimiento y seguridad a través de ingeniería avanzada y brindar una estética moderna. Para investigar experimentalmente la respuesta estructural del tramo del arco central del puente, los investigadores diseñaron un sistema de monitoreo de la salud estructural (SHMS) que incluye varios dispositivos y sistemas.
El Sistema de Coordinación y Gestión de Proyectos (M&USP) incluye bases de datos del proyecto proporcionadas por los equipos de diseño y construcción del puente y un Sistema de Sensores (SS) que consta de 114 sensores instalados en diferentes ubicaciones del puente. Por ejemplo, células de carga sobre anchos de vía en cables de suspensión y anclajes y refuerzos de medio arco de torres de tirantes.
El SHMS incluye un sistema de adquisición y procesamiento de datos (DA&PS) para diferentes sistemas de sensores. Adicionalmente, se diseñó y planificó el Sistema de Gestión y Procesamiento de Datos (DM&PS). Se utilizó para la transmisión, visualización y almacenamiento de datos y para el establecimiento de sistemas de alerta temprana.
Finalmente, se desarrolló un Sistema de Evaluación y Seguridad Estructural (SS&AS). Estaba formado por todas las organizaciones involucradas en la construcción de puentes, incluidos los equipos técnicos y de gestión. Este subsistema permitió el seguimiento de datos instrumentales y su comparación con datos teóricos del proyecto. Los resultados de la comparación se actualizan en las bases de datos de M&USP y se envían al SHMS.
El SHMS propuesto se utilizó para monitorear la deformación del refuerzo de medios arcos, pilares y torres atirantadas. Asimismo, se monitoreó la aceleración de la semicurva norte, el gradiente térmico en diferentes tramos estructurales y el fenómeno del viento en la estructura.
Resultados y discusión
A partir de la experiencia del Puente del Tajo, los investigadores reinventaron nuevos sistemas de monitorización para la gestión del estrés. Las celdas de carga para anclajes activos pueden caracterizar con precisión la fuerza axial total transmitida por el tirante del puente o la unidad de pretensado y deben proporcionar una solución robusta para entornos, choques e impactos extremos.
Además, deberían proporcionar medición directa sin necesidad de integradores de señal. Por lo tanto, la célula de carga diseñada constaba de un anillo metálico que permitía el apoyo del puente o el paso de la unidad de pretensado. Puede anclarse a la estructura y posicionarse entre las placas de distribución.
Se instalaron simultáneamente tres dispositivos para monitorear los tirantes del puente, incluidas células de carga en los anclajes activos, galgas extensométricas unidireccionales en un cordón que forma los tirantes y acelerómetros piezoeléctricos en los tirantes. Estos han permitido detectar diversos fenómenos estructurales durante la construcción, incluyendo variaciones de tensiones en los tirantes de puentes, variaciones de tensiones derivadas del hormigón de tramos adyacentes, análisis de variaciones de fuerzas debidas a tensiones en diferentes cables y variaciones de fuerzas derivadas de operaciones de restauración de cargas. Cables de suspensión dorados.
Además, se propone una nueva red de células de carga multi-extensímetro sincronizadas para monitorear unidades cortas de pretensado en cada torre atirantada. Esto aseguró un pretensado adecuado y una medición precisa de las pérdidas causadas por la junta pretensada.
Conclusión
En general, este estudio se enfoca en mejorar el manejo de tensiones para tirantes de puentes, cables de suspensión y unidades cortas de pretensado, enfatizando un parámetro integral: la tensión. Las células de carga avanzadas están diseñadas e instaladas en anclajes activos para un control de tensión robusto y preciso. Además, la implementación de una nueva red de células de carga sincronizadas con galgas extensométricas múltiples para unidades de pretensado compactas fue fundamental en situaciones en las que las pérdidas de pretensado podían alcanzar niveles significativos.
Para comprobar estos avances, los investigadores presentaron la experiencia práctica y los resultados obtenidos al aplicar estos métodos para monitorizar la respuesta estructural durante la construcción del Puente del Tajo mediante la técnica del voladizo atirantado. Estos métodos ayudan a calcular las pérdidas de pretensado superiores al 10% en el Puente del Tajo y a planificar nuevas funciones de tensión en estructuras tan críticas.
Nota del diario
Gaute-Alonso, A., García-Sánchez, D., Ramos-Gutiérrez, Ó. R. y Ntertimanis, V. (2024). Mejora del control de precisión de los manómetros en la construcción de puentes de grandes luces. Informes científicos, 14(1), 10961. https://doi.org/10.1038/s41598-024-61873-y, https://www.nature.com/articles/s41598-024-61873-y
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