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FACULTAD DE INGENIERÍA U.B.A. Departamento Construcciones y Estructuras

HORMIGÓN II – 74.05 Clase Nº: 18

Preparó: M.C. Fecha: 09/05/08

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APOYOS ELASTOMÉRICOS Se trata de apoyos flexibles construidos con materiales sintéticos. Vulgarmente, se los denomina “Apoyos de Neopreno”. El material base suele ser una combinación de diversos elastómeros y otros aditivos químicos. Presentan diversas ventajas respecto a los apoyos mecánicos. A) Economía:

Simplicidad de Diseño Facilidad de fabricación Bajo costo del material

B) Efectividad: (como medio de

Cargas Compresión:

Absorbe las irregularidades de las superficies de contacto

transmisión de cargas)

Cargas Horizontales

C) Ausencia de Mantenimiento:

Se deforma rápidamente desde el comienzo del movimiento de las vigas. No hay necesidad de limpieza ni de lubricación. Todo el movimiento es absorbido por deformaciones de la goma

Al “mix” de materiales lo podemos denominar como “Caucho sintético”: Tiene las cualidades elásticas del caucho natural pero posee mejor resistencia que el caucho natural contra la corrosión y el envejecimiento, especialmente en los procesos de oxidación acelerada ante la luz y la intemperie.

Apoyo sintético Armado: es un bloque de caucho sintético que contiene láminas de acero en su interior, adheridas mediante un proceso de vulcanización. Porqué armado? Diferencias entre un bloque de goma plano y un apoyo elastomérico laminado (Apoyo armado)

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La capacidad del bloque de goma para soportar Cargas Verticales se incrementa tanto como el número de laminas de acero que se colocan Deformación del apoyo bajo cargas verticales.

Fabricación Los apoyos elastoméricos armados están compuestos por múltiples laminas de material elastomérico separadas por placas de acero como “armaduras”. Las dimensiones del apoyo, el número de capas de neopreno y su espesor e igualmente el de las placas de acero, será dimensionado en función de las cargas a ser transmitidas a la infraestructura. La inclusión efectiva de las planchas de acero como “armaduras” implica un proceso de moldeo del apoyo con vulcanización, es decir bajo condiciones de presión y temperatura.

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Cálculo del Neopreno Viga Principal Apoyo Neopreno Ver detalle Viga Principal tt

Eje de apoyo de la viga

b

w

Predimensionamiento Dimensiones:

b máx = ancho Viga – 2cm 15cm o 5 x tt < w < b 1cm < tt < w / 5

Carga Vertical: Las acciones verticales a considerar en el apoyo son las reacciones de las vigas (V) debido a las Cargas gravitatorias del Tablero (Q).

Q = Pg + Pq V =

Donde:

Q nv × 2

Pg = peso propio

Tablero Vigas Principales Riostras

Pq = Sobrecargas

Aplanadora Muchedumbre. Sobrecarga en veredas

La tensión de compresión en el Neopreno es:

σ=

V w×b

Fijada la tensión admisible del Neopreno (σ) (70 a 120 kg/cm2) y adoptada la dimensión b, se obtendrán las dimensiones en planta: V w= σ ×b

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Al apoyo de neopreno predimensionado de esta manera, se le deben realizar las siguientes verificaciones: 1. Máximo Corrimiento (Δl) 2. Deformación del espesor 3. Deslizamiento 1) Máximo Corrimiento: Δl

γ

t

γ

Δl ≤ 0.5 × t

tg max (γ ) =

Δl = 0.5 t

w

El corrimiento Δl es producido por la variación de longitud de la viga debido a acciones térmicas, acciones estáticas (Frenado) y/o reológicas. •

Variación de Temperatura: Δl1 =

L ( m) × α (cm / m) × Δt (º C ) 2

donde α = coeficiente dilatación del Hormigón. •

Fuerza de Frenado

La fuerza de frenado a considerar en la Superestructura es el mayor valor entre: Ft1 = 0.15 × PesoAplanadora × nº fajas 1 Ft 2 = × C arg aMuchedumbre × Sup.Calzada 25 La reacción en el apoyo es:

F=

Ft max nv × 2

Siendo Go el módulo de deformación transversal del neopreno, el mismo depende del material empleado. El valor del mismo es: Tipo Shore 50 Shore 60 Shore 70 Archivo:

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Go (kg/cm2) 8 11 15 Hoja:4de 10

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Por definición el modulo de deformación transversal es la relación entre la tensión y la distorsión. Es decir

F Tensión F t = b× w = × Go = Δl 2 Distorsión b × w Δl 2 t Si despejamos:

Δl 2 =

F ×t Go × b × w

Corrimiento Total es: Δl = Δl1 + Δl 2

Debemos Verificar

tg (γ ) = •

Δl ≤ tg max (γ ) = 0.5 t

Fenómenos reológicos

2) Deformación del Espesor:

Δ ≤ 15%t

t

Δ

V

w

La deformación del espesor del Neopreno depende de la dureza material, la carga unitaria y del Factor de Forma. Para verificar esta deformación existen ábacos para cada Dureza, a los cuales se entra con los valores de carga unitaria (k) y factor de forma (T) y se obtiene la deformación porcentual del espesor. Factor de forma:

T=

w×b 2 × (w + b ) × t

Carga Unitaria

k=

V kg cm 2 w×b

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Se pueden presentar dos casos después de entrar al ábaco: 1. Si las dimensiones adoptadas verifican (Δl < 15% t) para cualquier dureza, conviene elegir la dureza más baja para tener menor deformación permanente en la Obra.

2. Si ninguna dureza cumple, debo modificar el apoyo. Para ello se puede modificar las dimensiones en planta aumentando w o utilizar Neoprenos Armados. El uso de neoprenos armados permite reducir las deformaciones de las placas de goma debido al confinamiento otorgado por los flejes metálicos.

t1 t2

t

Chapa metálica soldada al neopreno

w

b

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T1 + T 2 > T Si bien el material sintético tiene un Módulo de elasticidad bajo (E=6000 kg/cm²), tiene un módulo de Poisson elevado (G=10 kg/cm²), por eso se pueden controlar las deformaciones normales controlando las transversales.

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3) Verificación al Deslizamiento: Debido a los esfuerzos horizontales el apoyo de Neopreno sufre una distorsión (γ) en su altura, la cual no debe superar el limite de tg(γ) Δl En caso contrario se producirá deslizamiento. Para evitar esta circunstancia, se puede proceder de alguna de las formas que se indican a continuación:

• •

Disminuyendo el valor de G, utilizando un material de menor dureza. Aumentando el espesor total de neopreno (tt altura neta de goma), respetando las proporciones geométricas establecidas anteriormente.

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