Explicación de la armadura de puente: tipos, ruta de carga y opciones de fabricación de acero

Una armadura de puente es una estructura portante de miembros rectos dispuestos en triángulos. Debido a que un triángulo no puede cambiar de forma a menos que uno de sus lados cambie de longitud, las uniones no necesitan ser rígidas: los miembros en su mayoría soportan tensión o compresión pura a lo largo de su eje en lugar de flexión. Ese es todo el secreto. Ésta es la razón por la que una armadura puede cruzar un ancho río con una superestructura sorprendentemente esbelta, y por la que esta forma ha sobrevivido desde puentes ferroviarios de hierro fundido hasta modernos cruces de autopistas de acero.

Hemos estado cortando, perforando y soldando acero estructural desde 2009, y el trabajo con armaduras aún recompensa la misma disciplina de siempre: una ruta de carga clara en los planos, un ajuste preciso en el taller y una secuencia de montaje que se adapta al sitio. Así es como normalmente guiamos a un cliente a través de la decisión.

Lo que realmente hace una armadura de puente

Siga la carga y la lógica se vuelve obvia. El tráfico llega a la plataforma, la plataforma se asienta sobre largueros, los largueros entregan la carga a las vigas del piso y las vigas del piso la entregan a los nodos de la armadura. Desde allí recorre las cuerdas y las diagonales hasta los apoyos y los estribos. Cada miembro tiene una función, y la armadura funciona mejor cuando esa función es axial (tirar o empujar) en lugar de doblarse.

De ello se desprenden dos consecuencias prácticas. En primer lugar, la profundidad de la armadura es más importante de lo que la mayoría de la gente espera. Como regla general, una armadura simplemente apoyada es económica con aproximadamente un octavo a un décimo de su luz en profundidad, razón por la cual un cruce largo necesita una armadura visiblemente profunda o un tipo subdividido. En segundo lugar, no todas las diagonales están ocupadas. Bajo un caso de carga, algunos miembros caen con una fuerza cercana a cero; bajo otro se invierten. Un buen diseño controla ambas cosas, porque un miembro delgado que está bien en tensión puede pandearse en compresión.

La plataforma en sí puede asentarse encima de la armadura (truss de cubierta), a media altura con una armadura poco profunda que actúa como parapeto (truss de pony), o en la parte inferior entre dos armaduras altas (truss pasante). Esa elección suele estar dictada por el espacio libre disponible debajo y el espacio libre requerido arriba.

Tipos de armaduras de puentes y dónde encaja cada una

La mayoría de los cruces están cubiertos por cuatro familias (Warren, Pratt, Howe y K), además de dos casos especiales que vale la pena conocer: el puente de panel Bailey y la cuerda de arco de cuerda curva o armadura Parker. Los nombres provienen de ingenieros del siglo XIX, pero el razonamiento detrás de ellos sigue vigente.

Dos notas que te ahorran problemas más adelante. La armadura K no es automáticamente más fuerte; es una forma de mantener manejables las longitudes de los paneles en una armadura muy profunda y cuesta más en conexiones e inspección. Mientras tanto, el puente Bailey es un sistema modular con pasadores construido para la velocidad: excelente para cruces temporales, pero no sustituye a una estructura permanente diseñada a menos que esté diseñada y mantenida como tal.

Elegir una armadura para su tramo y sitio

Los compradores suelen preguntar qué armazón es el "mejor". La respuesta honesta es que el mejor truss es aquel que satisface el sitio, la carga y el método de montaje al mismo tiempo. Normalmente trabajamos en estos puntos en orden:

1. Luz y fondo disponible. La profundidad gobierna la eficiencia; Si el sitio no puede brindarle profundidad, puede ser mejor un tipo diferente o una alternativa de viga.
2. Liquidaciones. Debajo para tráfico fluvial, nivel de inundación o ferrocarril; arriba para el perfil de la carretera y cualquier ampliación futura.
3. Clase de carga y fatiga. El tráfico por carretera, ferrocarril y vehículos pesados ​​crea ciclos de tensión repetidos que dan forma a los detalles de la conexión mucho más que la carga estática.
4. Geometría del sitio. Inclinación, curvatura y si el puente debe lanzarse, levantarse o rodarse hasta su lugar.
5. Límites de transporte. Las longitudes de los paneles y los pesos de los miembros deben adaptarse a los camiones y grúas que realmente pueden llegar al sitio.
6. Costo del ciclo de vida. Una armadura pintada necesita un acceso seguro para volver a pintarla; El acero galvanizado o resistente a la intemperie puede costar más al principio y menos después.

Si aciertas esos seis, el tipo normalmente se elige solo.

Detalles de fabricación que deciden la vida útil

El trabajo de armadura de acero vive o muere en los detalles. Las placas de refuerzo deben dimensionarse de modo que los grupos de pernos permanezcan compactos y la trayectoria de carga a través de la placa sea corta y directa; un plato generoso pero informe es más difícil de inspeccionar y, a menudo, más pesado de lo necesario. Los orificios para los miembros principales se perforan en lugar de perforarse, y para un puente con más de un puñado de paneles, el taller debería poder mostrar un registro de ensamblaje de prueba.

La comba es otro detalle que separa una erección suave de una difícil. Una armadura se construye con una ligera curva hacia arriba para que quede nivelada bajo carga muerta; Si la curvatura es incorrecta, la plataforma, los cojinetes y las juntas de expansión luchan entre sí. La protección contra la corrosión merece la misma atención: preparación adecuada de la superficie antes de pintar o galvanizar, drenaje que no atrape agua dentro de una cuerda y detalles que permitan a un inspector llegar a cada conexión.

Nada de esto es exótico, pero es necesario resolverlo antes de cortar el primer plato. Si todavía estás en la etapa de dibujo, esta breve guía para Dibujos y detalles de estructura de acero. explica las convenciones que mantienen una armadura edificable, y puede leer más sobre nuestra experiencia en fabricación si quieres ver como trabajamos.

Trabajos de puentes de vigas y armaduras que hemos realizado

Las armaduras rara vez llegan como un ejercicio abstracto; llegan como un puente sobre un río, camino o canal específico. Algunos ejemplos de nuestros proyectos de transporte muestran lo que realmente exige un cruce:

Una viga cajón de acero de octavo tramo para una sección de la autopista Fengxin: acero pesado para carreteras, entregado en segmentos transportables y empalmado en el sitio con la curvatura y la alineación verificadas en cada etapa.

Proyecto de viga cajón de acero de octavo tramo de la autopista Fengxin Un proyecto de referencia de 2017 que utiliza una viga de tres celdas de un solo cajón con un tablero de 16 m y un canto de 2,2 m, que muestra el control de fabricación y montaje. Ver producto →

El puente de Tashan Road sobre el río Xinlai en el condado de Laian, Anhui, un cruce de río donde la luz, la limpieza de inundaciones y un breve período de construcción debían equilibrarse en un solo esquema.

Puente de arco tubular de acero de Tashan Road, condado de Laian Terminado en 2016, este puente de arco tubular de acero de tipo pasante y doble tramo de 42 m fue el primer puente con estructura de acero del condado aprobado mediante referéndum público. Ver producto →

Un puente de acceso que cruza un canal como parte del proyecto de una central eléctrica de 337 MW/305 MW en Bangladesh: entrega en el extranjero, donde los límites de envío determinan los tamaños de los paneles mucho antes de que comience la fabricación.

Puente de acceso que cruza el canal para la central eléctrica de Bangladesh Un puente de acceso de 42 m, de un solo tramo y con forma de arco, construido en 2014, entregado en el extranjero para un proyecto EPC de una planta de energía de 337 MW/305 MW. Ver producto →

Inspección, mantenimiento y preguntas que hacen los compradores

Una armadura de acero es una estructura de bajo mantenimiento sólo si se detalla su mantenimiento. Sugerimos una inspección peatonal cada dos años para una armadura de carretera pintada, con mayor atención a los cojinetes, las juntas de expansión, los caminos de drenaje y la cuerda inferior cerca de los soportes, donde el agua y los escombros tienden a acumularse. Los cordones a tensión y sus conexiones generalmente califican como miembros críticos para la fractura y merecen una inspección documentada en lugar de una mirada desde la plataforma.

¿Es mejor una armadura atornillada o soldada?

Ambos, normalmente. La soldadura en taller proporciona nudos rígidos y ordenados; El empernado en obra mantiene el montaje rápido y la inspección sencilla. Lo que importa es que los dos estén diseñados juntos, con un detalle de transición claro y suficiente acceso a los pernos para una llave dinamométrica.

¿Se puede reforzar una armadura existente en lugar de reemplazarla?

Muchas veces sí. Es posible que para ampliar una plataforma o elevar una clase de carga solo se necesiten miembros adicionales o placas de cubierta más gruesas, siempre que el acero original esté en buenas condiciones y las conexiones puedan soportar la fuerza adicional. Lo primero es realizar un estudio de estado y un nuevo análisis.

¿Cuánto tiempo se tarda en construir un puente de armadura?

El diseño y los detalles suelen tardar más que la fabricación. Para un cruce de autopista de tamaño mediano, el trabajo de taller suele durar unos meses, y el montaje en sí puede ser cuestión de semanas una vez que los estribos están listos y la grúa o el sistema de lanzamiento está en su lugar.

Si está planeando un cruce, la conversación más útil se produce temprano, mientras el tipo de armadura aún está abierta. Envíenos el tramo, el espacio libre y la clase de carga, y le diremos claramente qué configuraciones se ajustan, cuáles son las implicaciones de fabricación y dónde se ubica realmente el costo. Esa es la parte del trabajo que hemos estado haciendo desde 2009 y sigue siendo la parte que más disfrutamos.