CONAVI-MOPT INFORME SOBRE EL ESTADO ESTRUCTURAL DEL PUENTE SOBRE EL RÍO GRANDE DE OROSÍ PUENTE PALOMO- RUTA 226 28 ENERO 2010 Tel: (506) 2253 0552 Fax: (506) 2280 5587 Apartado: 773 2150 Moravia, Costa Rica E mail: cym@camachoymora.com www.camachoymora.com Dirección: Los Yoses Sur
TABLA DE CONTENIDOS 1. INTRODUCCIÓN... 3 2. CARGA DE DISEÑO... 4 3. ESTADO ACTUAL DE CONSERVACIÓN DEL PUENTE... 5 3.1. Estado general de corrosión... 5 3.2. Estado de los cables principales... 6 3.3. Estado de la viga de rigidez... 7 3.4. Estado del sistema de entrepiso... 13 3.5. Estado de las péndulas... 14 3.6. Estado las torres de acero... 16 3.7. Estado de los anclajes al bloque de reacción... 17 3.8. Estado de las juntas, barandas y otros... 20 3.9. Deformaciones y vibraciones... 21 4. RECOMENDACIONES... 22 E mail: cym@camachoymora.com www.camachoymora.com Dirección: Los Yoses Sur 2
1. INTRODUCCIÓN El puente Palomo está ubicado sobre la ruta 226, el cual atraviesa el río Grande de Orosí y comunica a las comunidades de Orosí y Palomo. A continuación se muestra la ubicación geográfica del puente en hojas 1: 10 000. Figura 1. Ubicación del puente Palomo en la hoja cartográfica Palomo 1:10 000 La estructura consiste en un puente tipo colgante de un claro. Los cables principales de acero no son galvanizados y se desarrollan entre dos torres también de acero y anclados a dos bloques de reacción diferentes uno en cada margen, uno a nivel de piso (margen derecha) y otro superior (margen izquierda). Las cargas son transmitidas hacia los cables a partir de dos vigas de rigidez laterales colgadas mediante péndulas tipo barra lisa de acero sin galvanizar con orientación vertical. Las péndulas están unidas a los cables mediante mordazas simples de acero apernadas. Las vigas de rigidez con que cuenta el puente son dos armaduras de acero con uniones apernadas y sin rigidez fuera del plano. Las péndulas se unen de forma E mail: cym@camachoymora.com www.camachoymora.com Dirección: Los Yoses Sur 3
indirecta a la viga de rigidez, el mecanismo de transmisión es a través de las vigas transversales del diafragma horizontal, las péndulas se anclan a las vigas principales mediante argollas de acero. El sistema de entrepiso que incluye la superficie de rodamiento es a partir de un arreglo de vigas de entrepiso de acero en la dirección longitudinal transversal y tensores colocados de manera diagonal en cruz, este conjunto sirve de soporte a los tablones transversales (primera cama), sobre los cuales se apoyan los tablones longitudinales (segunda cama), ambas camas son de madera. Estos tablones están cubiertos por una capa de asfalto de espesor mínimo, la cual está casi totalmente desprendida. Los bastiones de ambos extremos son del tipo muro de concreto, estos se encuentran fuera del cauce principal. Como ya se mencionó, las torres principales son de acero y se unen a los bastiones mediante uniones apernadas con placas de acero. Las silletas donde se acomodan los cables son de acero sin galvanizar. 2. CARGA DE DISEÑO La carga vehicular de diseño para el puente Palomo es AASHO H 10, esta carga es un 50% de la carga de diseño AASHTO H-20, la cual corresponde a un camión de 20000 libras por carril. Sin embargo, por este puente circulan vehículos con una carga mayor. E mail: cym@camachoymora.com www.camachoymora.com Dirección: Los Yoses Sur 4
Figura 2. Carga vehicular de diseño 3. ESTADO ACTUAL DE CONSERVACIÓN DEL PUENTE 3.1. Estado general de corrosión En general, la estructura presenta un alto grado de deterioro por corrosión. La corrosión genera problemas de pérdida de capacidad de los elementos, ya que al corroerse pierden parte efectiva de su sección, por lo que ya no trabajan con su sección bruta, provocando que su capacidad estructural para soportar las cargas disminuya. Si el problema de corrosión es muy alto esa pérdida de capacidad puede llegar a ser total, provocando la falla de los elementos, que dependiendo de su función estructural, podría provocar el colapso total o parcial de la estructura. E mail: cym@camachoymora.com www.camachoymora.com Dirección: Los Yoses Sur 5
3.2. Estado de los cables principales En lo que corresponde a los cables principales, estos prácticamente ya han perdido la protección inicial contra la corrosión en el 100% de la longitud de los mismos, dejando expuestos al ambiente los alambres que forman las trenzas exteriores. En este caso resulta crítico el estado en que se encuentran las trenzas internas del cable, donde por lo general, para el estado exterior observado, se puede asociar un mayor nivel de deterioro de las trenzas internas del cable. Es común en estos casos esperar una pérdida importante en la sección de las trenzas internas del cable y por lo tanto una disminución considerable de la capacidad axial de estos elementos, el estado de los cables se puede observar en las Figura 3 y 4. Figura 3. Corrosión en los cables de acero y en la mordaza E mail: cym@camachoymora.com www.camachoymora.com Dirección: Los Yoses Sur 6
Figura 4. Exposición de las trenzas exteriores debido a la corrosión 3.3. Estado de la viga de rigidez La corrosión en las armaduras también es de alto grado, como se puede observar en la Figura 5, en general no se cuenta con ninguna protección de los diferentes elementos ante la corrosión, tanto los elementos de las cuerdas superior e inferior, los miembros diagonales, las placas de unión, así como los pernos de cabeza redondas presentan algún grado de corrosión, siendo en este caso críticas las uniones. E mail: cym@camachoymora.com www.camachoymora.com Dirección: Los Yoses Sur 7
Figura 5. Corrosión en la armadura del puente Adicionalmente al problema de corrosión, existen elementos de la cuerda superior, miembros verticales y diagonales cortados, esta situación genera problemas en la transmisión adecuada de las cargas en la viga de rigidez, donde prácticamente no es posible distribuir las cargas puntuales de los vehículos en toda la longitud del tramo central. E mail: cym@camachoymora.com www.camachoymora.com Dirección: Los Yoses Sur 8
Figura 6. Cuerda horizontal cortada Figura 7. Cuerda diagonal cortada E mail: cym@camachoymora.com www.camachoymora.com Dirección: Los Yoses Sur 9
Figura 8. Cuerda horizontal cortada Otro de los problemas que se presenta en la viga de rigidez, es que en algunas de las uniones entre elementos se han perdido pernos, situación que se agrava aún más si se considera el estado de corrosión que se presenta en estas zonas. Figura 9. Pérdida de pernos en las uniones de la armadura E mail: cym@camachoymora.com www.camachoymora.com Dirección: Los Yoses Sur 10
Otro problema serio que se presenta es que la cercha de rigidez, particularmente la cuerda superior, no se encuentra en su plano vertical, existe una distorsión lateral de esta armadura que disminuye la efectividad de la viga de rigidez. De acuerdo con lo que se observa en el sitio esta armadura ha sido objeto de reparaciones anteriores pero realizadas de manera inadecuada, lo anterior se puede apreciar en las Figuras 10, 11 y 12. Figura 10. Cuerda horizontal remendada E mail: cym@camachoymora.com www.camachoymora.com Dirección: Los Yoses Sur 11
Figura 11. Vista de la cuerda superior Figura 12. Distorsión lateral de la cuerda superior E mail: cym@camachoymora.com www.camachoymora.com Dirección: Los Yoses Sur 12
3.4. Estado del sistema de entrepiso Como se puede apreciar en las Figuras 13 y 14, también existen problemas de corrosión en las vigas de entrepiso, siendo los elementos más graves los exteriores. Figura 13. Corrosión en el sistema de entrepiso Figura 14. Vista de la corrosión de las vigas de entrepiso E mail: cym@camachoymora.com www.camachoymora.com Dirección: Los Yoses Sur 13
Otro de los problemas que se da en el sistema de entrepiso es que existen varios tensores flojos, y que su unión a la viga de rigidez está deteriorada, lo que provoca una disminución en la rigidez del sistema y la inadecuada transferencia de fuerzas entre los elementos, tal como se muestra en la Figura 15. Figura 15. Tensores flojos y unión deteriorada con la viga de rigidez 3.5. Estado de las péndulas En general las péndulas presentan un grado de corrosión moderado, sin estar exentas de la necesidad de limpieza y protección. El problema más grave que se da en las péndulas, es que gran parte de ellas están dobladas (se estima que entre un 60% y un 80% de ellas presentan este problema). Además muchas también están flojas, lo que genera que la carga no se está transmitiendo directamente a la viga de rigidez y se concentren en otros puntos Las Figuras 16,17 y 18 muestran el problema comentado de las péndulas. E mail: cym@camachoymora.com www.camachoymora.com Dirección: Los Yoses Sur 14
Figura 16. Estado de corrosión de la péndula y de su anclaje con la viga diafragma Figura 17. Péndula doblada E mail: cym@camachoymora.com www.camachoymora.com Dirección: Los Yoses Sur 15
Figura 18. Péndula doblada 3.6. Estado las torres de acero En el caso de las torres, estas también presentan problemas de corrosión, aunque en menor escala, adicionalmente, algunos elementos principales de las torres muestran problemas producto de golpes que han generado distorsión de los elementos estructurales, apreciándose en algunos casos elementos ya doblados. E mail: cym@camachoymora.com www.camachoymora.com Dirección: Los Yoses Sur 16
Figura 19. Corrosión en los elementos de las torres Figura 20. Elementos golpeados en la estructura de la torres 3.7. Estado de los anclajes al bloque de reacción Con respecto a la corrosión de los anclajes, el que está a nivel de piso presenta inicios de corrosión, mientras que en el superior no se perciben indicios o no se aprecian señales visibles de este problema. E mail: cym@camachoymora.com www.camachoymora.com Dirección: Los Yoses Sur 17
Figura 21. Inicios de corrosión en el anclaje de nivel de piso Figura 22. Estado de corrosión del anclaje superior Debe mencionarse, que en ninguno de los dos anclajes a los bloques de reacción se observaron problemas de fisuras en las zonas cercanas a la unión, por lo tanto no E mail: cym@camachoymora.com www.camachoymora.com Dirección: Los Yoses Sur 18
es de esperar que existan problemas de extracción del anclaje producto de las fuerzas en los cables principales. Figura 23. Anclaje con el bloque de reacción superior E mail: cym@camachoymora.com www.camachoymora.com Dirección: Los Yoses Sur 19
3.8. Estado de las juntas, barandas y otros Las barandas del puente no presentan problemas graves de corrosión, ni existen huecos. El problema que presentan estos elementos es simplemente que en algunos tramos las barandas han sido golpeadas causando distorsiones fuera del plano vertical (ver Figura 24). Figura 24. Distorsión lateral de la baranda del puente Con respecto a los tablones de la superficie de rodamiento, los elementos de la cama principal (transversales) aún son funcionales, sin embargo, muchos de los longitudinales están deteriorados total o parcialmente y en algunos casos se requiere de su sustitución completa, lo anterior se observa en la Figura 25. E mail: cym@camachoymora.com www.camachoymora.com Dirección: Los Yoses Sur 20
Figura 25. Tablones longitudinales deteriorados 3.9. Deformaciones y vibraciones La estructura presenta problemas de alabeo en el plano horizontal, siendo crítico el alabeo de la viga de rigidez comentado anteriormente. Además el puente presenta niveles de vibración importantes aún bajo la acción de cargas vehiculas relativamente pequeñas, por lo que se puede concluir que la viga de rigidez no está funcionando adecuadamente E mail: cym@camachoymora.com www.camachoymora.com Dirección: Los Yoses Sur 21
4. RECOMENDACIONES En general el puente presenta problemas graves de corrosión en todos sus elementos, de esta condición se pueden exceptuar únicamente los anclajes. En particular resulta crítico el estado expuesto por los cables principales y las vigas de rigidez, donde la falta de mantenimiento rutinario por mucho tiempo ya es evidente y sus consecuencias ya se observan. Tomado en consideración el estado expuesto por las trenzas exteriores de los cables, así como las deformaciones y vibraciones que experimenta la estructura cuando circulan cargas livianas sobre la misma, se recomienda limitar no solo la carga vehicular máxima permisible sino también la cantidad de vehículos presentes al mismo tiempo sobre el claro central. En el caso particular de los cables principales se recomienda llevar a cabo un estudio detallado del estado de corrosión real de los mismos, ya que es muy probable que estos cuenten con una pérdida importante de la sección transversal por corrosión, situación que podría causar la falla de estos elementos y por ende el colapso de la estructura. En lo que corresponde a la viga de rigidez, se deben realizar labores de reparación y sustitución de elementos estructurales, adicionalmente se recomienda aumentar la rigidez de la misma mediante la inclusión de elementos nuevos, se deben reparar de manera adecuada las cuerdas inferior y superior, los elementos verticales y diagonales que están rotos, se deben limpiar correctamente y posteriormente proteger contra la corrosión todos los elementos. En relación a los elementos faltantes en las conexiones de las armaduras deben colocarse, de manera que se complete el sistema, lo anterior aplica también para los pernos faltantes en las uniones. E mail: cym@camachoymora.com www.camachoymora.com Dirección: Los Yoses Sur 22
Se deben sustituir las péndulas dañadas y en general se deben limpiar el 100% de las mismas y proteger contra la corrosión, actividades similares deberán ejecutarse para las mordazas y las argollas de conexión. Se deben reparar, sustituir y brindar el mantenimiento adecuado contra la corrosión a los tensores del sistema de entrepiso del puente en general y se deberán re-tensar. Los elementos de madera dañados deben ser sustituidos por piezas nuevas ancladas correctamente. Hasta tanto no se realice una valoración más profunda de cuál es el verdadero estado de deterioro de la estructura y cuál es la verdadera capacidad estructural remanente de la misma, y hasta tanto no se realicen las labores de reparación sugeridas en este informe preliminar, se recomienda limitar la circulación de vehículos sobre este puente a vehículos livianos cuyo peso total no supere las 4.0 (cuatro) toneladas, de igual manera se deberá limitar la circulación a un solo vehículo a la vez sobre el puente. Ing. José Ml. Camacho Castro Ing. Carlos Fernández Chaves E mail: cym@camachoymora.com www.camachoymora.com Dirección: Los Yoses Sur 23