ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos...

68
ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE FERROCARRILES DIAGNÓSTICO Y REHABILITACIÓN DE PUENTES FERROVIARIOS METÁLICOS Ing. Martín POLIMENI 2017

Transcript of ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos...

Page 1: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA

DE FERROCARRILES

DIAGNÓSTICO Y REHABILITACIÓN DE PUENTES FERROVIARIOS

METÁLICOS

Ing. Martín POLIMENI 2017

Page 2: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

A) DEMOSTRAR QUE LOS PUENTES FERROVIARIOS METÁLICOS

EXISTENTES SE ENCUENTRAN, EN SU MAYORÍA, TÉCNICAMENTE

CADUCOS, CON EL RIESGO QUE ELLO CONLLEVA.

B) DEMOSTRAR QUE LA NORMATIVA ARGENTINA PARA EL DISEÑO DE

PUENTES FERROVIARIOS METÁLICOS ES OBSOLETA EN LO QUE

RESPECTA AL ANÁLISIS Y DIMENSIONAMIENTO A FATIGA (CARGAS

CÍCLICAS).

C) DEMOSTRAR QUE, AUNQUE LAS ESTRUCTURAS DE LOS PUENTES SE

ENCUENTREN TÉCNICAMENTE CADUCAS, POSEEN UN ALTO VALOR

RESIDUAL, AÚN EN EL CASO DE QUE DEBAN SER REPOTENCIADOS.

D) DEMOSTRAR QUE ES CLARAMENTE CONVENIENTE, DE ACUERDO A SU

MENOR COSTO Y TIEMPO DE EJECUCIÓN, SU PUESTA EN VALOR

(READECUACIÓN A NORMAS INTERNACIONALMENTE

RECONOCIDAS) FRENTE A SU REEMPLAZO.

OBJETIVOS PRINCIPALES DE LA CONFERENCIA

Page 3: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

• TIPOLOGÍAS ESTRUCTURALES USUALES DE PUENTES METÁLICOS.

• FALENCIAS DE LA NORMATIVA FERROVIARIA ARGENTINA RESPECTO AL

ANÁLISIS DE FATIGA. COMPARATIVA CON LA NORMATIVA INTERNACIONAL.

• DIAGNÓSTICO ESTRUCTURAL. FRACTURA Y FATIGA. VIDA ÚTIL

REMANENTE.

• MÉTODOS DE RELEVAMIENTO E INSPECCIÓN.

• CONCEPTO DE FRACTURE CRITICAL MEMBERS.

• PATOLOGÍAS ESTRUCTURALES TÍPICAS DE LOS PUENTES FERROVIARIOS

EXISTENTES.

• REFUERZOS ESTRUCTURALES. CONCEPTOS.

• COMPARACIÓN DE PLAZOS Y COSTOS ENTRE LA REHABILITACIÓN

ESTRUCTURAL DE LOS PUENTES METÁLICOS EXISTENTES RESPECTO AL

REEMPLAZO POR PUENTES DE HORMIGÓN.

• CONCLUSIONES

TEMARIO

Page 4: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

VIDEO: COLAPSO PUENTE POINT PLEASANT

Page 5: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

TIPOLOGÍAS ESTRUCTURALES

USUALES DE PUENTES FERROVIARIOS METÁLICOS

Page 6: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

TIPOLOGÍAS ESTRUCTURALES

USUALES DE PUENTES FERROVIARIOS METÁLICOS

Page 7: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

• VIGAS PRINCIPALES DE ALMA LLENA. TABLERO SUPERIOR DE DURMIENTES

SOBRE LAS VIGAS PRINCIPALES. LUCES HASTA 15/20 m

• PERFIL TIPO ZORES. LUCES HASTA 5/6 m

TIPOLOGÍAS ESTRUCTURALES USUALES

Page 8: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

• VIGAS PRINCIPALES RETICULADAS CON TABLERO INFERIOR DE VIGAS

TRANSVERSALES Y LARGUEROS. LUCES MAYORES A 25/30 m

TIPOLOGÍAS ESTRUCTURALES USUALES • VIGAS PRINCIPALES DE ALMA LLENA CON TABLERO INFERIOR DE VIGAS

TRANSVERSALES Y LARGUEROS O ZORES. LUCES HASTA 25/30 m

Page 9: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

FALENCIAS DE LA NORMATIVA

FERROVIARIA ARGENTINA RESPECTO AL ANÁLISIS DE FATIGA

COMPARATIVA CON LA NORMATIVA INTERNACIONAL

Page 10: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

• MÉTODO γ

TRATAMIENTO DE FATIGA REGLAMENTO ARGENTINO

• NO TIENE EN CUENTA LOS DETALLES CONSTRUCTIVOS!!!

•REGLAMENTO OBSOLETO DESDE HACE DÉCADAS!!!

• SE OBTIENEN LOS VALORES MÁXIMO Y MÍNIMO DE UN ELEMENTO.

• SE OBTIENE EL FACTOR R = Fmin / Fmax.

• SOLICITACIÓN OSCILANTE: SIGNO Fmax = SIGNO Fmin

• SOLICITACIÓN ALTERNATIVA: SIGNO Fmax ≠ SIGNO Fmin

• SE OBTIENE LA TENSIÓN IDEAL: σ = γ Fmax / Sa ( o σ = γ Mmax/W)

• DEBE OBSERVASE QUE γ NO DEPENDE DEL TIPO DE DETALLE

CONSTRUCTIVO Y, ADEMÁS, ES MAYOR A 1.0 SOLO PARA

SOLICITACIONES ALTERNATIVAS.

Page 11: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

• MÉTODO γ

FATIGA - REGLAMENTO ARGENTINO

Page 12: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

• EDICIONES DESDE 1910 HASTA 1969 INCLUSIVE.

TRATAMIENTO DE FATIGA REGLAMENTO NORTEAMERICANO AREMA

• ANALIZA A FATIGA ÚNICAMENTE ELEMENTOS CON TENSIONES

REVERSIBLES.

• SE DETERMINA LA TENSIÓN MÁXIMA DE CADA SIGNO.

• SE INCREMENTA CADA UNA CON UN 50% DEL VALOR DE LA MENOR.

• EL ELEMENTO DEBE SER CAPAZ DE ABSORBER CADA TENSIÓN

INCREMENTADA Y LA UNIÓN LA SUMA DE AMBAS TENSIONES.

• ESTE MÉTODO NO DEPENDE DEL TIPO DE DETALLE CONSTRUCTIVO

Y, ADEMÁS, ES SOLO PARA SOLICITACIONES REVERSIBLES

(ALTERNATIVAS).

MÉTODO OBSOLETO DESDE 1969 EN EEUU PERO ANÁLOGO AL

VIGENTE EN EL REGLAMENTO ARGENTINO!!!

Page 13: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

• EDICIONES POSTERIORES A 1969.

TRATAMIENTO A FATIGA REGLAMENTO NORTEAMERICANO AREMA

• MEDIANTE ENSAYOS A ESCALA SE DETERMINA QUE LOS ELEMENTOS Y

SUS UNIONES SE VEN DEBILITADOS EN SU RESISTENCIA AUN EN EL CASO

QUE EXISTAN, ÚNICAMENTE, SOLICITACIONES DE TRACCIÓN.

• NO SE REQUIERE TENSIONES REVERSIBLES PARA QUE EXISTA LA FALLA

DEL ELEMENTO O LA UNIÓN.

• ELEMENTOS UNIDOS MEDIANTE SOLDADURA, ATORNILLADO O

ROBLONADO SON SIMILARMENTE AFECTADOS YA SEA EL CASO DE

SOLICITACIONES REVERSIBLES O, ÚNICAMENTE, DE TRACCIÓN.

ESTE ÚLTIMO PUNTO ES DE CRUCIAL IMPORTANCIA!!!

Page 14: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

• EDICIONES POSTERIORES A 1969.

TRATAMIENTO A FATIGA REGLAMENTO NORTEAMERICANO AREMA

• SE DEMUESTRA QUE:

• EL RANGO DE TENSIONES SR = σmax – σmin ES UN PARÁMETRO MAS

IMPORTANTE QUE EL FACTOR DE TENSIONES R = σmax / σmin

• PARA EL ANÁLISIS A FATIGA DEBE CONOCERSE:

• LA CANTIDAD DE CICLOS DE CARGA MÁXIMA CONSTANTES

DURANTE LA VIDA ÚTIL DE LA ESTRUCTURA (sin DL ni W).

• EL RANGO DE TENSIONES SR (∆σ).

• MÉTODOS Y FORMAS DE UNIÓN ENTRE ELEMENTOS.

• FISURAS EN ZONAS DE COMPRESIÓN ÚNICAMENTE, SON

AUTOARRESTADAS POR LO QUE NO PUEDEN AVANZAR A ZONAS

DE TRACCIÓN POR TENSIONES RESIDUALES. NO ES NECESARIA

LA VERIFICACIÓN A FATIGA EN ELEMENTOS ÚNICAMENTE

COMPRIMIDOS.

Page 15: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

DIAGNÓSTICO ESTRUCTURAL

FRACTURA Y FATIGA

Page 16: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

Ingeniería Estructural: MÉTODOS DE ANÁLISIS ESTRUCTURAL CONVENCIONALES.

MECÁNICA DEL CONTINUO. TEORÍA DE LA ELASTICIDAD Y PLASTICIDAD.

SÓLIDOS HOMOGÉNEOS, ISÓTROPOS Y CONTINUOS.

Diagnóstico Estructural: SE AGREGA, A LOS MÉTODOS DE ANÁLISIS CONVENCIONALES,

DISCIPLINAS FUNDAMENTALES PARA EL ANÁLISIS DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES FISURADOS. MECÁNICA DE FRACTURA. DAÑO ACUMULADO. CUERPOS REALES HETEROGÉNEOS, ANISÓTROPOS Y

DISCONTINUOS (FISURAS).

DIAGNÓSTICO ESTRUCTURAL

Page 17: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

•¿CUÁL ES LA RESISTENCIA RESIDUAL EN FUNCIÓN DE LA DIMENSIÓN

DE UNA FISURA?

•¿CUÁL ES LA DIMENSIÓN DE FISURA QUE PUEDE SER TOLERADA PARA

UNA CARGA DE SERVICIO ESPERADA?, ESTO ES ¿CUÁL ES LA

DIMENSIÓN CRÍTICA DE LA FISURA?

•¿CUÁL ES EL LAPSO PARA QUE UNA FISURA CREZCA DESDE UNA

INICIAL HASTA LA CRÍTICA?

•¿CUÁL ES LA DIMENSIÓN ADMISIBLE DE UNA FISURA PREEXISTENTE

EN EL MOMENTO EN QUE LA ESTRUCTURA COMIENZA SU SERVICIO?

•CON QUE FRECUENCIA DEBE SER INSPECCIONADA (LA ESTRUCTURA)

PARA DETECTAR FISURAS?

PREGUNTAS FUNDAM. DE LA FRACTOMECÁNICA

Page 18: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

LONGITUD CRÍTICA DE UNA FISURA

aGE

⋅π⋅

)!a(f=σ

aE2 S

⋅πγ⋅⋅

GRIFFITH

OROWAN

IRWIN

aE2 P

⋅πγ⋅⋅

2c

crGEa

σ⋅π⋅

=LONG. CRÍTICA DE UNA FISURA

σc: tensión remota para la cual el balance energético se anula.

CRITERIO DE NIVEL DE ACEPTACIÓN DE DEFECTOS

aGEK ⋅π⋅σ=⋅=K: Factor de

Intensidad de Tensiones

Page 19: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

COMPARACIÓN ENTRE ANÁLISIS CLÁSICO Y EL FRACTOM.

Page 20: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

INFLUENCIA DEL FENÓMENO DE CORROSIÓN

ICISCC KK <

Page 21: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

CONTABILIZ. DE CICLOS PARA CADA TIPO DE ELEMENTO ESTRUCTURAL – DAÑO ACUMULADO

REGLA DE PALMGREN - MINER - MET. RAINFLOW - DAÑO ACUMULADO POR FATIGA

∑∑==

≥==Z

1i i

iZ

1ii 1

NndD

Z: CANT. DE NIVELES DE CARGAS DIST.. n´i: CANT. CICLOS CON IGUAL NIVEL DE CARGA. N´i: CANT. TOTAL DE CICLOS HASTA LA ROTURA PARA CADA NIVEL DE CARGA. di: DAÑO DE CADA NIVEL DE CARGA D: DAÑO ACUMULADO

LA CANTIDAD DE CICLOS A CONTABILIZAR DEPENDE DE LA LONGITUD DEL ELEMENTO. MAYOR LONG. MENOR CANT. CICLOS LOS ELEMENTOS DE LAS VIGAS PRINCIPALES POSEEN MENOR CANTIDAD DE CICLOS EQUIVALENTES CONSTANTES QUE LAS VIGAS TRANSVERSALES Y LARGUEROS.

DAÑO ACUMULADO

VIDA ÚTIL = 1/DAÑO

Page 22: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

ABORDAJE FRACTOMECÁNICO DE FATIGA

aYKI ⋅π⋅σ∆⋅=∆

Page 23: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

mIKC

dNda

∆⋅=

ciclo

L ∫ ∆⋅

=cr

o

a

am

If KC

daN

VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN DE FISURAS ESTIMACIÓN DE LA VIDA ÚTIL REMANENTE

Ley de Paris

Page 24: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

CALIFICACIÓN A FATIGA DE DETALLES CONSTR.

Page 25: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

CALIFICACIÓN A FATIGA - UNIONES ROBLONAD.

Page 26: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

CALIFICACIÓN A FATIGA - UNIONES ROBLONAD.

Page 27: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

MÉTODOS DE RELEVAMIENTO E

INSPECCIÓN

Page 28: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

DIAG. DE FLUJO EN PROCESOS DE INSPECCIÓN

Page 29: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

•LIMPIEZA GENERAL (fundamentalmente HERRUMBRE).

•Hidrolavado o arenado. •INSPECCIÓN VISUAL. •ENSAYOS DESTRUCTIVOS ED.

•Ensayos de Tracción y Químico – Soldabilidad. •Curva de Charpy (indirectamente se puede obtener Kc) •Ensayos Metalográficos.

•ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS (END) •Ultrasonido.

•Espesores remanentes. •Partículas magnéticas o tintas penetrantes.

•Uniones soldadas y atornilladas o roblonadas. •VERIFICACIÓN ESTRUCTURAL.

•Cargas estáticas según reglamentación vigente y requerimiento del administrador. •Cargas variables estimando HISTOGRAMA de cargas pasado y futuro.

INSPECCIÓN – REHABILITACIÓN

Page 30: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS - INSPECCIÓN

•TINTAS PENETRANTES Y/O PARTÍCULAS MAGNÉTICAS: FISURAS SUPERFICIALES

•ULTRASONIDO: MEDICIÓN DE ESPESORES REMANENTES MEDICIÓN DE

ESPESORES Y ADHERENCIA DE CAPAS DE PINTURA

Page 32: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

•REHABILITACIÓN. Evaluación de la necesidad de reforzar/reparar la estructura. •ESTIMACIÓN DE LA VIDA ÚTIL REMANENTE. Evaluación estructural del puente reparado teniendo en cuenta sección reforzadas con material nuevo sobre material fatigado.

INSPECCIÓN – REHABILITACIÓN

Page 33: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

CONCEPTO DE FRACTURE

CRITICAL MEMBERS

Page 34: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

ELEMENTOS CRÍTICOS - FRACTURE CRITICAL MEMBERS

Page 35: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

FALLA - FRACTURE CRITICAL MEMBERS PUENTE I35 MINNESOTA

Page 37: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

FALLA - FRACTURE CRITICAL MEMBERS

PUENTE I35 MINNESOTA COLAPSO DEBIDO A INFRADIMENSIONAM. DE FCM (CHAPA NODAL)

Page 38: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

FALLA - FRACTURE CRITICAL MEMBERS TENSIONES DE VON MISES. PESO PROPIO ORIGINAL.

TENSIONES DE VON MISES. MOMENTO DEL COLAPSO.

TENSIONES DE VON MISES. PESO PROPIO LUEGO DE MODIFIC.

Page 39: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

FALLA FRACTURE CRITICAL MEMBERS

Page 40: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

PATOLOGÍAS ESTRUCTURALES

TÍPICAS DE LOS PUENTES FERROVIARIOS EXISTENTES

Page 41: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

UNIONES - FISURACIÓN POR FATIGA

Page 42: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

UNIONES - FISURACIÓN POR FATIGA

Page 43: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

UNIONES - FISURACIÓN POR FATIGA

Page 44: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

UNIONES - FISURACIÓN POR FATIGA

Page 45: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

UNIONES - FISURACIÓN POR FATIGA

Page 46: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

UNIONES - FISURACIÓN POR FATIGA

Page 47: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

UNIONES - FISURACIÓN POR FATIGA

Page 48: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

UNIONES - FISURACIÓN POR FATIGA

Page 49: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

FATIGA INDUCIDA POR DEFORMACIÓN CÍCLICA

Page 50: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

FATIGA INDUCIDA POR DEFORMACIÓN CÍCLICA

Page 51: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

CASOS USUALES DE FATIGA INDUCIDA POR DEFORMACIÓN CÍCLICA EN PUENTES

Page 52: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

CORROSIÓN - FATIGA

Page 53: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

OTRAS PATOLOGÍAS USUALES

Page 54: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

REPARACIONES INCONVENIENTES

Page 55: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

REFUERZOS ESTRUCTURALES. CONCEPTOS.

Page 56: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

REFUERZOS ESTRUCTURALES. CONCEPTOS • PARA CONOCER LA NECESIDAD DE REFORZAR A LA ESTRUCTURA DE UN

PUENTE EXISTENTE DEBERÁ EJECUTARSE:

• ANÁLISIS ESTÁTICO MEDIANTE LAS CARGAS REGLAMENTARIAS Y/O LAS

REQUERIDAS POR EL OPERADOR DE LA LÍNEA.

• ANÁLISIS DINÁMICO (FATIGA) MEDIANTE HISTOGRAMA DE CARGAS

PASADO Y FUTURO PREVISTO, TENIENDO EN CUENTA ADEMÁS, EL ESTADO

DE CONSERVACIÓN ACTUAL.

• ANÁLISIS FRACTOMECÁNICO CON EL FIN DE ESTIMAR UNA VIDA ÚTIL

REMANENTE PREVIO AL REFUERZO.

• RESULTADOS POSIBLES:

A. LOS ANÁLISIS ESTÁTICO, DINÁMICO Y FRACTOMECÁNICO INDICAN QUE

LA ESTRUCTURA ES APTA PARA CUMPLIR SERVICIO EN FORMA SEGURA

DENTRO DE LA VIDA ÚTIL FUTURA PREVISTA EN ESTE CASO

(IMPROBABLE), LA ESTRUCTURA ES COMPETENTE Y SOLO REQUIERE

UNA RUTINA DE INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO PREVENTIVO Y

CORRECTIVO FUTUROS.

Page 57: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

REFUERZOS ESTRUCTURALES. CONCEPTOS B. EL ANÁLISIS ESTÁTICO CONFIRMA LA APTITUD DEL PUENTE PERO EL

ANÁLISIS DINÁMICO INDICA QUE SE ENCUENTRA ACTUALMENTE

INFRADIMENSIONADO O EN UN FUTURO MENOR A LA VIDA ÚTIL

REMANENTE ESPERADA, EN ESTE CASO (MUY PROBABLE),. EL

RESULTADO DEL ANÁLISIS FRACTOMECÁNICO INDICARÁ LA NECESIDAD

O NO DE REFUERZO.

C. TODOS LOS ANÁLISIS INDICAN QUE EL PUENTE SE ENCUENTRA

ACTUALMENTE INFRADIMENSIONADO O EN UN FUTURO MENOR A LA

VIDA ÚTIL REMANENTE ESPERADA, EN ESTE CASO (MUY

PROBABLE), DEBERÁ REFORZARSE LA ESTRUCTURA.

FORMAS DE REFUERZO:

• CARGAS ESTÁTICAS: AUMENTAR LA SECCIÓN Y/O LA INERCIA DE

CADA ELEMENTO Y UNIÓN INFRADIMENSIONADOS DE TAL FORMA

QUE σ ≤ σadm

• CARGAS CÍCLICAS: AUMENTAR LA SECCIÓN Y/O LA INERCIA DE

CADA ELEMENTO Y UNIÓN INFRADIMENSIONADOS (FCM)

DE TAL FORMA QUE ∆σ ≤ ∆σadm

Page 58: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

ALTERNAT. P/ LA READECUACIÓN ESTRUCTURAL A. DISMINUIR LA CANTIDAD DE CICLOS FUTURA (únicamente si en la actualidad no se

encuentra la vida útil caduca): DISMINUCIÓN DE LA PRESTACIÓN.

B. DISMINUIR EL ESTADO TENSIONAL A TRAVÉS DE LA DISMINUCIÓN DE LA SOBRE

CARGA DE USO: NO VIABLE. A CONTRAMANO DE LOS REQUERIMIENTOS

DE LA ADMINISTRACIÓN. DISMINUCIÓN DE LA PRESTACIÓN

C. DISMINUIR EL ESTADO TENSIONAL A TRAVÉS DE LA DISMINUCIÓN DE LA

VELOCIDAD DE CIRCULACIÓN EFECTO MUY ACOTADO, FUERA DE

ESCALA DE LA PROBLEMÁTICA EXISTENTE. DISMINUYE LA PRESTACIÓN

D. AUMENTAR LA SECCIÓN Y/O LA INERCIA DE LOS ELEMENTOS TRACCIONADOS

INFRADIMENSIONADOS ALTERNATIVA ÓPTIMA DEBIDO A:

• NO REQUIERE DISMINUIR LA SOBRECARGA DE USO, INCLUSO LA PUEDE

AUMENTAR.

• NO REQUIERE MEDIDAS PALIATIVAS POCO CONSIDERABLES COMO LA

REDUCCIÓN DE LA VELOCIDAD DE CIRCULACIÓN.

• INCREMENTA LA VIDA ÚTIL REMANENTE MUY CONSIDERABLEMENTE.

Page 59: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

REFUERZOS ESTRUCT. EJEMPLO ILUSTRATIVO

REQUIERE DE SOLUCIONES DE

MUY VARIADA TIPOLOGÍA DE

ACUERDO A LA GEOMETRÍA Y

TIPO DE CONSTRUCCIÓN DEL

ELEMENTO A REFORZAR Y DE

LA COMPLEJIDAD

CONSTRUCTIVA IN SITU.

LA FORMA Y

TIPOLOGÍA DE

REFUERZO

ESTRUCTURAL ES DE

ALTA COMPLEJIDAD

DE DISEÑO.

Page 60: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

COMPARATIVA DE COSTOS READECUACIÓN VS. REEMPLAZO

Page 61: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

• PUENTE METÁLICO EXISTENTE DE LA RED FERROVIARIA ARGENTINA.

• TIPOLOGÍA: RETICULADO DE TABLERO INFERIOR.

• LUZ: 52.8 m

• ESTADO DE CONSERVACIÓN: CORROSIÓN LEVE A MODERADA.

• REPOTENCIACIÓN DE 16 A 25 T POR EJE.

• PESO PROPIO ANTES DE LA READECUACIÓN: 182 T (aprox. 3.4 t/m)

CASO DE ANÁLISIS – COMPARATIVA DE COSTOS

Page 62: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

• COSTO DE REEMPLAZO POR PUENTE METÁLICO DE SIMILARES

CARACTERÍSTICAS: 182 T x 11.000 U$S/T (incluye transporte y montaje):

2.0 MILLONES DE DÓLARES

• COSTO DE REEMPLAZO POR PUENTE DE HORMIGÓN POSTESADO: SE SUPONEN

2 TRAMOS DE 26.5 M CADA UNO (no es posible esta solución en todos los casos) 15

MILLONES DE PESOS (existe un costo extra por las nuevas fundaciones):

1.0 MILLÓN DE DÓLARES

• COSTO DE PUENTE EXISTENTE READECUADO Y REPOTENCIADO: 34 T x 8.500

U$S/T MAS PROTECCIÓN POR PINTURA DE TODO EL PUENTE:

0.50 MILLONES DE DÓLARES

CASO DE ANÁLISIS – COMPARATIVA DE COSTOS (costos estimados solo con fines comparativos)

Page 63: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

• COSTO DE RENOVACIÓN DE VÍAS VS. COSTO REHABILITACIÓN DE PUENTES.

• CASO SUPUESTO:

• UN PUENTE DE SIMILARES CARACTERÍSTICAS AL ANALIZADO

ANTERIORMENTE O DOS O MAS PUENTES DE MENORES DIMENSIONES

DE COSTO EQUIVALENTE, CADA 10 KM.

• COSTO DE RENOVACIÓN DE VÍAS: 750.000 DÓLARES POR KM.

• COSTO TOTAL DE RENOVACIÓN DE VIGAS DEL TRAMO SUPUESTO:

7.5 MILLONES DE DÓLARES • COSTO DE REHABILITACIÓN DEL PUENTE SUPUESTO O ESTRUCTURAS

MENORES EQUIVALENTES:

0.5 MILLÓN DE DÓLARES EL COSTO DE REHABILITACIÓN DE PUENTES EXISTENTES REPRESENTA

REPRESENTA MENOS DEL 10 % DEL COSTO TOTAL DE LA PUESTA EN VALOR.

CASO DE ANÁLISIS – COMPARATIVA DE COSTOS (costos estimados solo con fines comparativos)

Page 64: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

CONCLUSIONES

Page 65: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

• DEBIDO A LA CANTIDAD DE AÑOS DE SERVICIO PRESTADOS (EN GENERAL, NO

MENOR A 80) Y POR ENDE A LA CANTIDAD DE CICLOS DE CARGA SUFRIDOS, LOS

PUENTES FERROVIARIOS METÁLICOS DE LA RED ARGENTINA, SEGURAMENTE

EN SU GRAN MAYORÍA, SE ENCUENTRAN CON SU VIDA ÚTIL DE SERVICIO

FINALIZADA.

• DEBE PRESTÁRSELE PARTICULAR ATENCIÓN A PUENTES SIN PROCESOS

CORROSIVOS DE IMPORTANCIA DEBIDO A QUE PUEDEN PASAR POR

ESTRUCTURAS COMPETENTES PERO QUE, EN REALIDAD Y MUY

PROBABLEMENTE, ANTE UN ANÁLISIS ESTRUCTURAL COMPLETO,

INCLUYENDO EL ANÁLISIS DE FATIGA, SE OBTENGAN RESULTADOS QUE

INDIQUEN QUE LA ESTRUCTURA ANALIZADA POSEE SU VIDA ÚTIL CADUCA Y

DEBA SER REHABILITADA.

• ES ESENCIAL COMPRENDER QUE ESTAS ESTRUCTURAS DEBEN SER

REHABILITADAS O REEMPLAZADAS PERO QUE, EN NINGÚN CASO, PUEDEN

SEGUIR PRESTANDO SERVICIO SIN CONOCER SU CONFIABILIDAD

ESTRUCTURAL EN PARTICULAR.

CONCLUSIONES

Page 66: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

• SE HA INTENTADO DEMOSTRAR QUE LAS ESTRUCTURAS EXISTENTES, AUN

CADUCAS DESDE EL PUNTO DE VISTA TÉCNICO, POSEEN UN ALTO VALOR

RESIDUAL Y QUE SU REEMPLAZO ES, TÉCNICAMENTE, INJUSTIFICABLE, POR SU

ALTO COSTO Y TIEMPO DE EJECUCIÓN COMPARADO CON SU REHABILITACIÓN.

• DEBE ADECUARSE EL REGLAMENTO ARGENTINO DE PUENTES FERROVIARIOS

DE ACERO EN FORMA URGENTE PARA QUE TENGA EN CUENTA:

• UNIONES SOLDADAS.

• VERIFICACIÓN Y REHABILITACIÓN DE PUENTES EXISTENTES.

• ANÁLISIS A FATIGA DE ACUERDO A NORMAS ACTUALES

INTERNACIONALMENTE RECONOCIDAS (POR EJEMPLO, AREMA).

• DEBE TENERSE EN CUENTA LA ENORME CANTIDAD DE COLAPSOS DE PUENTES

QUE EXISTIERON EN EL MUNDO A LO LARGO DE LA HISTORIA DEBIDO A ESTE

FENÓMENO, LA MAYORÍA CATASTRÓFICOS Y SIN “INDICIOS” EVIDENTES

PREVIOS.

CONCLUSIONES

Page 67: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

CONCLUSIONES • DEBE RECOMENDARSE A QUIENES CORRESPONDA, EL HÁBITO

IMPRESCINDIBLE E INELUDIBLE DE LA PRÁCTICA DE RUTINAS DE

MANTENIMIENTO PREVENTIVO Y CORRECTIVO QUE PERMITAN CONOCER Y

REHABILITAR LA CONFIABLIDAD ESTRUCTURAL DE LAS ESTRUCTURAS

EXISTENTES.

Page 68: ALAF ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA DE … · a) demostrar que los puentes ferroviarios metÁlicos existentes se encuentran, en su mayorÍa, tÉcnicamente caducos, con el riesgo que

GRACIAS