JUNTAS DE DILATACIÓN PARA PUENTES con graficos

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JUNTAS DE DILATACIÓN PARA PUENTES

INTRODUCCIÓN. Las  juntas son los elementos de los puentes que son sometidos a mayores desgastes. Por otra parte, la estanqueidad de la junta  es fundamental en la prevención de la corrosión de las armaduras. Las juntas deben tener en cuenta los efectos reológicos de las cargas térmicas debidos a las las vari variac acio ione ness de temp temper erat atur ura, a, la retr retrac acci ción ón del del horm hormig igón ón,, el fluj flujo o plás plástitico co,, los los acortamientos debidos al pretensado, además de las solicitaciones del tráfico rodado y los movimientos o asientos de los apoyos. El número de juntas en los puentes debe limitarse en la medida de lo posible ya que las  juntas representan singularidades que restan monolitismo a la estructura y que, entre otros, puede ser origen de problemas relacionados con la durabilidad siendo el puente ideal aquél que no requiriese juntas ni apoyos especiales.

JUNTAS DE DILATACIÓN PARA PUENTES. Las  juntas de dilatación (también conocidas conocidas como juntas de expansión) expansión) para 

puentes son dispositivos que interrumpen los tableros de forma que permiten unos movimientos relativos entre las dos partes de la estructura que separan y atenúan los movimientos inevitables que se producirán a lo largo de toda la vida útil del puente. Las  juntas de dilatación dilatación , como se muestra en la Figura No.1, están diseñadas para permit permitir ir el tráfic tráfico o contin continuo uo entre entre las estruc estructur turas as con capaci capacidad dad de movimi movimient ento, o, la contra contracci cción, ón, las variac variacion iones es de temper temperatu atura ra en el hormig hormigón ón armado armado y preten pretensad sado, o, estructuras compuestas y acero.

dilatación del puente también permiten el movimiento vertical, lo suficiente Las juntas de dilatación para para permit permitir ir la sustit sustituci ución ón de rodami rodamient ento o sin necesi necesidad dad de desmon desmontar tar la junta junta de expa expans nsió ión n del del puen puente te.. Hay Hay vari varios os tipo tiposs de junt juntas as de dila dilata taci ción ón,, con con capa capaci cida dad d de movimiento de 30 a 1000 mm éstos incluyen pequeñas juntas de expansión, juntas de expansión del movimiento medianas y grandes juntas de expansión del movimiento. Puentes

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Los tipos de juntas y las interrupciones superficiales del pavimento deben considerar además del confort de los usuarios vehiculares, el desplazamiento pedestre, y el movimiento de bicicletas y de motos.

Figura No.1 Junta de dilatación colocada en carretera.

Las  juntas de dilatación para puentes son fabricadas con mezclas de EPDM peróxido curado de caucho de Etileno y Propileno de alta calidad, combinado con materias primas que le confieren una gran elasticidad además de resistencia al envejecimiento por agentes atmosféricos. Son utilizadas en las superficies planas de las estructuras, pisos, muros, columnas y uniones de cielos rasos para absorber los movimientos en las estructuras además a mantener una presión sellante en todo momento. En muchas construcciones como puentes o vías de ferrocarril se dejan unas juntas de dilatación para evitar que en verano se deformen con el aumento de la temperatura.

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Figura No.2 Detalle de junta de dilatación en una vía

FUNCIONES DE LAS JUNTAS DE DILATACIÓN. La principal función de las juntas de dilatación es permitir y controlar los movimientos entre dos partes de una estructura, ya sea por variaciones de temperatura así como de humedad o movimientos externos como el tráfico vehicular. Entre otras funciones importantes tenemos las siguientes: 

Asegurar que los movimientos totales del puente proyectados sobre las juntas, se cumplan sin golpear o deteriorar los elementos estructurales



Asegurar la continuidad de la capa de rodamiento del puente, para dar mayor confort a los usuarios vehiculares, pedestres, bicicletas y motos



Ser Impermeables y evacuar las aguas sobre el tablero en forma rápida y segura



No deben ser fuente de ruidos, impactos y vibraciones al soportar las cargas del tráfico

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MOVIMIENTOS QUE SE PRODUCEN EN LAS JUNTAS. Usualmente los movimientos más significativos son los debidos a los cambios de temperatura y los resultantes de la fluencia y contracción por secado del concreto, incluyendo el movimiento de rotación.

Movimiento de rotación. El código BE 3/72 indica que es de particular importancia considerar los efectos del movimiento de rotación en el diseño de las juntas de expansión de puentes. Debido a la flexión de las vigas longitudinales de la super-estructura de un puente, bajo la acción de las cargas, se produce la rotación de los extremos de las vigas, dándose un movimiento longitudinal de contracción al nivel de los apoyos. Cuando la super - estructura está simplemente soportada sobre la subestructura y tiene un apoyo fijo en uno de sus extremos, la junta sobre dicho apoyo se considera como fija al no tener movimiento de expansión, sin embargo no es fija respecto a la rotación ya que sí se puede producir este movimiento. Como el dispositivo de junta está colocado al nivel de la superficie de rodadura, su posición no coincide con el eje neutro de flexión de las vigas longitudinales de la super - estructura, por lo que se da el movimiento de rotación en la  junta. Si en la junta no se acomoda apropiadamente el movimiento de rotación, es común que haya filtración de agua y se produzca el deterioro en la misma.

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Figura No.3 Magnitud de la deformación vertical y horizontal debido al movimiento de rotación en el extremo de la super – estructura.

Movimiento por cambios de temperatura. Al haberse determinado el rango de temperatura que afecta a un puente, la elongación y contracción longitudinal de la super - estructura producidas por los cambios de temperatura se calcula con base en la temperatura que tiene la misma cuando se efectúa la instalación de las juntas. Magnitud del movimiento total debido a los cambios de temperatura: ∆lt  = (Tmáx − Tmín ) xα   xl

Magnitud de la elongación producida por el incremento de temperatura:  xl ∆lt + = (Tmáx − Tinst ) xα 

Magnitud de la contracción debido a decrecimiento de temperatura:  xl ∆lt − = (Tinst  − T  min) xα 

Dónde:

Tmáx = Temperatura máxima (efectiva). Tmín = Temperatura mínima (efectiva). Tinst = Temperatura de la super-estructura cuando se efectúa la instalación de las juntas. α = Coeficiente de expansión térmica. l = Longitud de la super - estructura.

Contracción de secado del concreto. Deformación unitaria debido a la contracción por secado: ε S

= 200 x10

−6

Magnitud de la contracción total por secado: ∆ls = ε S  xl =

200 x10 −6  xl

Magnitud de la contracción parcial por secado: ∆ls = ε S  xlxβ  = 200 x10

−6

xlxβ 

Dónde:

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εs= Deformación unitaria debido a la contracción por secado. l = Longitud de la super - estructura.

β = Coeficiente de decrecimiento de la contracción por secado. Tabla No.1 Variación del coeficiente de crecimiento.

Fuente: Design Of Expansion Joints, pag.12 Contracción por fluencia del concreto. Factor de fluencia: Se puede asumir = ψ = 2 Deformación elástica unitaria:

ε e

=

σ  /  E

Deformación unitaria debido a la fluencia: ε C 

=

ψ    xε e

=

2 x(σ  / E )

Magnitud de la contracción total por fluencia: ∆lc = ε C  xl = 2 x(σ  /  E ) xl

Magnitud de la contracción parcial por fluencia: ∆lc = ε C  xlxβ  =

2 x(σ  /  E ) xlxβ 

Dónde:

σ=

Esfuerzo en el concreto debido al pre - esfuerzo.

E=

Módulo elástico del concreto.

l =

Longitud de la super-estructura.

β=

Coeficiente de decrecimiento de fluencia.

Ψ=

Factor de fluencia.

εs =

Deformación unitaria debido a la fluencia.

Movimiento horizontal. El movimiento horizontal normal a la junta se calcula según la siguiente fórmula:

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HM = L x tr x ct x senα x tn

Dónde:

L=

Longitud del puente, en pulgadas.

tr =

Rango de temperatura del acero o del concreto. (150° F, para acero y 90° F para

concreto).

ct =

Coeficiente de expansión térmica del acero o del concreto. (0,0000065/°F para

acero y 0,000006/°F para concreto).

α=

Ángulo comprendido entre la línea central de la carretera y la junta.

tn =

Factor empírico tomado para el acero o el concreto. (Para acero 1,30 y para

concreto 2,00). Esta fórmula solo se puede aplicar, si el movimiento resultante es menor de 4”, caso contrario, se debe utilizar otra fórmula. Cuando el rango de movimiento ha sido

determinado, el tipo de junta puede ser seleccionado de la siguiente tabla: Tabla No.2 Magnitud de movimientos aceptables según el tipo de junta

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Fuente: Technical Memorandum (Bridges) No. BE 3/72, pag. 3 Tabla No.3 Rango de longitudes de expansión, para selección de junta.

Fuente: W. Black, Perfomance of Bridge Expansion Joints in Great Britain, pág: 93. CARACTERÍSTICAS

CONSTRUCTIVAS

DE LAS

JUNTAS DE DILATACIÓN

(EXPANSIÓN). Se construyen a partir de un fuelle de acero inoxidable pre-estirado o pre-comprimido (refrigeración), mediante varillas distanciadoras solidarias a los extremos bridados (series 150 o 300) o cuellos para soldar, posee un caño guía interior de acero inoxidable, que absorbe cargas laterales, evita turbulencias y acumulación de suciedad debido al corrugado del fuelle.

CLASIFICACIÓN DE LAS JUNTAS. Juntas Abiertas , cuando no tiene conexión en la ranura y permiten el paso directo del agua, Rellenas Moldeadas cuando se vacían en sitio, Rellenas Pre-moldeadas cuando se ensamblan con elementos externos y Mixtas si reúnen 2 o más elementos ya descritos.

Juntas Abiertas.

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Por ser la primera junta conocida, se encuentran en puentes viejos de corta luz, con un ancho que varía entre ½" y 2". Su ventaja es el costo inicial de construcción relativamente bajo. Da paso al agua y a elementos que traban el funcionamiento de la junta, lo que ocasiona la necesidad de reparaciones costosas en los elementos circundantes.

Figura No.4 Tipos de juntas abiertas. Juntas Rellenas Moldeadas (Vaciadas en sitio). Entre las más importantes tenemos las siguientes: Rellenas con sello plástico.

Se encuentran en diferentes versiones, y soportan movimientos hasta de 1½". Son fáciles de construir al colocar en el fondo de la ranura un tope o manguera de soporte, luego poliestireno expandido y después un sello plástico o masilla negra de consistencia semidura, (Figura No.5) combinación de asfaltos refinados, resinas plastificantes y fibra de asbesto. No son costosas.

Figura No.5 Junta rellena con sello plástico

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Junta de Mortero epóxico.

Están conformadas por 2 guardacantos hechos con un mortero epóxico a ambos lados de la ranura, rellenas con una manguera en encofrado perdido y un elastómero vaciado en sitio, adherido solo a las paredes laterales de los guardacantos (Figura No.6). Son impermeables, con gran resistencia a los impactos de la carga viva sobre la superficie.

Figura No.6 Junta de mortero epóxico.

Juntas de polímero asfáltico.

Son llamadas genéricamente juntas elásticas, se han utilizado mucho como juntas de reposición hasta en grandes viaductos y en obras nuevas resultan excelentes para movimientos de hasta 6 cm, pero no aceptan movimientos verticales. Son de rápida instalación y puesta en servicio de la vía, completamente impermeables, dan confort, seguridad y comodidad para el usuario del puente.

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Figura No.7 Junta de polímero asfáltico Juntas de silicone.

Estas son juntas rellenas de una manguera de apoyo y un material de silicone que hace las veces de sello o elastómero. Se utilizan para trabajar en puentes cuyas juntas no excedan movimientos mayores de 1½" y luces pequeñas. Son muy económicas, completamente impermeables y durables.

Figura No.8 Junta rellena de silicone

Juntas Rellenas Premoldeadas (Pre-ensambladas) Entre las más importantes juntas tenemos las siguientes:

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P á g i n a | 12 Juntas rellenas con sello en “V”

Se encuentran en algunos puentes, absorbiendo movimientos hasta de 4". Son fáciles de instalar y mantener, ya que se sella la ranura con un perfil de neopreno en forma de "V", pegado con un adherente epóxico. No son costosas.

Figura No.9 Junta rellena con sello en “V” Juntas rellenas con sello de neopreno

Son una alternativa para la sustitución de juntas existentes en puentes de tramo medio y largo, donde se permite los movimientos totales que van desde 1½" a 13". La ventaja de este tipo de junta se basa en que las placas metálicas estriadas puestas de cara a la calzada bajo el sello, mejoran la resistencia de la junta para absorber carga, fricción, y desgaste.

Figura No.10 Junta rellena con sello de neopreno

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P á g i n a | 13 Juntas rellenas con sello de compresión.

Son juntas populares donde el sello es de neopreno, y soporta movimientos que van de 1" hasta 4". Entre sus ventajas se cuentan la variedad de opciones, su impermeabilidad relativa, la facilidad de instalación y su costo.

Figura No.11 Junta rellena con sello de compresión. Juntas de placa dentada.

Se ha utilizado en puentes de tramos medianos y largos (fig.20). Se adaptan a movimientos totales desde 4" hasta 24", esta es su mayor ventaja y sus desventajas se refieren a la posible acumulación de desechos y tierra, que obstruyen el canal de movimiento de abertura y cierre de la junta.

Figura No.11 Junta de placa dentada  Juntas de placa de diente de sierra.

Se aplica en puentes de tramo mediano, con movimientos totales de 3". Su ventaja es la facilidad para cambiarla en mantenimiento, soldando fácilmente las placas de acero de

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cada diente. Su desventaja es que no posee un sistema de canal para recoger el agua y los desechos.

Figura No.12 Juntas de placa de diente de sierra.

Juntas modulares.

Representan el enfoque del estado del arte para ajustar movimientos complejos hasta de 1,20 mts., en puentes de luces largas y curvos. El sistema de juntas modulares tiene tres componentes principales, los selladores, las vigas separadoras (para selladores) y sus barras de apoyo (para vigas separadoras). La gran ventaja de esta junta es que permite grandes movimientos, otros no paralelos, horizontales, asentamientos diferenciales, rotaciones y cizallamientos. Sus desventajas son el ruido que se produce bajo carga viva de tráfico, las filtraciones de agua y la acumulación de desechos en los empates de los sellos elástomericos.

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Figura No.13 Juntas modulares

Juntas con placas deslizantes.

Se utilizan frecuentemente en puentes medianos, ajustándose a movimientos totales de 4". Su gran ventaja es que restringe al mínimo el paso del agua, pero con el tiempo la placa deslizante tiende a zafarse ocasionando deterioros de todos los elementos circundantes de la junta.

Figura No.14 Junta con placa deslizante. Juntas mixtas (Especiales). Entre las más importantes juntas se tienen las siguientes:

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Figura No.15. Tipos de Juntas Mixtas.

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