APOYOS ELASTOMÉRICOS

DEFINICIÓN

Los apoyos elastoméricos para puentes, son elementos constructivos formados por capas de elastómero reforzadas internamente por láminas de acero, formando un solo bloque compacto.

Los apoyos permiten acomodar grandes estructuras, soportando las diferentes cargas y permitiendo los movimientos y rotaciones que convergen en las estructuras para que estas no resulten dañadas.

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Los apoyos elastoméricos presentan excelentes características mecánicas, ya que se aprovechan del bajo módulo de deformación de este material (tanto a efectos de compresión como de esfuerzos tangenciales). Estas características, unidas a su durabilidad y resistencia, los hacen imprescindibles para las grandes infraestructuras de obra civil, principalmente puentes, viaductos, edificios, naves industriales y otros…

Para entender su comportamiento, hay que tener en cuenta que el caucho no tiene mecanismos, él en sí mismo constituye un mecanismo complejo, que permite a la superestructura moverse en todos los sentidos.

FUNCIÓN

La función de los apoyos elastoméricos es múltiple:

  • Conecta la subestructura y la superestructura del puente.
  • Acomoda y transfiere las fuerzas dinámicas y las vibraciones sin causar desgaste ni destruir la subestructura.
  • Permite movimientos (traslacional, vertical o rotacional) de la estructura del puente como reacción a las cargas que actúan sobre el mismo.
  • Controla el movimiento de la estructura del puente, la dirección y el grado de giro.
  • Asegura que la deformación, que ocurre en la superestructura del puente, no conduce a grandes fuerzas y/o momentos en la subestructura.
  • Puede ser usado para ajustar las propiedades dinámicas del puente.
  • Los apoyos reducen la cizalla en la cabeza de las pilas, viaductos o estribos.
  • Actúan como protectores antisísmicos.

Los apoyos elastoméricos de Interbuna se encuentran instalados en infraestructuras de más de 30 países.

La calidad de sus materiales, su cuidadoso diseño y su controlada fabricación unido a un proceso en constante supervisión y optimización, ha generado un prestigio que ha permitido su importante presencia internacional.

VENTAJAS DE LOS APOYOS ELASTOMÉRICOS

Son baratos, por la sencillez de su diseño, la facilidad de fabricación y el relativamente bajo coste de la materia prima, caucho y acero. 

Son eficaces, porque transfieren muy bien las cargas y absorben las irregularidades de las superficies entre las que se encuentran, absorben pendientes de hasta un 2%.

Son resistentes, porque los apoyos elastoméricos correctamente diseñados soportan cargas a compresión tan altas como las que son requeridas para el hormigón. Del mismo modo, aguantan la deformación debida a las tensiones de la estructura que tienen lugar en los primeros. 

Son duraderos, porque en su interior el caucho natural (NR) tiene excelentes características mecánicas, y en el exterior el caucho que puede ser también caucho de policloropreno (CR) une a las propiedades del NR una gran resistencia a la intemperie, al ozono, es autoextinguible y soporta elevadas temperaturas. Ambos cauchos presentan además la ventaja de ser altamente compatibles, comportándose como uno solo antes, durante y después del proceso de vulcanización. Ambos soportan también temperaturas extremadamente bajas de hasta -40ºC.

Apenas requieren mantenimiento. Los apoyos elastoméricos para puentes fabricados por Interbuna, no se corrompen, y sólo es necesaria una vigilancia periódica. Son apoyos reemplazables su cambio se puede realizar con gran facilidad.

TIPOS DE APOYOS ELASTOMÉRICOS ESTÁNDAR

  • Son apoyos elastoméricos reforzados con una sola chapa.
  • Tienen dos capas de elastómero entre las que se intercala una chapa de acero muy resistente.
  • Tienen un espesor fijo de 10mm.
  • Se utilizan para centrar las cargas de piezas prefabricadas y compensar su falta de paralelismo.
  • La carga de trabajo admisible es de 15 N/mm2 y el desplazamiento máximo es de 5,6mm.
  • Se utilizan también para absorber pequeños defectos en las superficies de hormigón.
  • Los apoyos armados son apoyos laminados fabricados con capas de elastómero, que se intercalan con chapas de acero de gran resistencia, uniéndose por un cuidado proceso de vulcanización.
  • Soportan cargas verticales de hasta 15.000 kN, así como desplazamientos y giros en todas las direcciones.
  • Se utilizan en puentes de hormigón y metálicos de todo tipo, edificios y naves industriales, depósitos y silos.
  • La carga máxima de trabajo es de 10 a 15 MPa en función de su tamaño.
  • El desplazamiento admisible varía de un 50% a un 70% de su espesor de caucho neto.
  • Apoyos anclados tipo C2
    • Son apoyos armados vulcanizados a placas de acero en sus caras externas para ser anclados a la estructura e impedir desplazamientos laterales.
    • Las placas de acero exteriores o placas de anclaje pueden ir embebidas para anclarse mediante rosca o voladas para anclarse por soldadura o mediante unión atornillada. 
    • Están pensados para el hormigonado in situ a las chapas de anclaje de los apoyos.
  • Apoyos con chaveta tipo C4
    • Constan de un apoyo tipo C2 con placas embebidas unidas a su vez a otro par de placas externas voladas mediante discos de cortante.
    • Evita hasta cierto punto el deslizamiento debido a los esfuerzos horizontales.
  • Apoyos gofrados tipo C5
    • Se parecen en los apoyos C2, pero con las chapas exteriores con dibujo.
    • Están indicados cuando van pegados con resina o mortero a la estructura.
    • Se emplean principalmente en piezas prefabricadas, aunque también puedes emplearse para hormigonado in situ.
    • Sólo debería ser usado para estructuras con cargas horizontales no muy elevadas.
  • Soportan cargas verticales de hasta 20.000 kN, así como desplazamientos y giros en todas las direcciones.
  • Todos salvo los de tipo C5 admiten guías, bloqueos, etc.
  • Se usan cuando la carga vertical mínima no garantiza que no se produzcan deslizamientos por falta de rozamiento. También cuando se produzcan esfuerzos de tracción.
  • Se trata de un apoyo armado con superficie de teflón vulcanizado.
  • Sus dimensiones se determinan según los desplazamientos y esfuerzos existentes.
  • Van asociados siempre a una superficie superior de deslizamiento que consiste en una lámina delgada de acero inoxidable pulido que va soldada a una placa de acero de un espesor sensiblemente mayor que permite su trabajo.
  • Soportan cargas verticales de hasta 20.000 kN, así como desplazamientos y giros en todas las direcciones.
  • Se trata de un apoyo anclado con una lámina de teflón alveolar encastrada en una placa vulcanizada al apoyo. Sus dimensiones se determinan según los desplazamientos y esfuerzos existentes. Pueden llevar guías, bloqueos y todos los complementos que admiten los apoyos anclados no deslizantes.
  • Van asociados siempre a una superficie superior de deslizamiento que consiste en una lámina delgada de acero inoxidable pulido que va soldada a una placa de acero de un espesor sensiblemente mayor que permite su trabajo.
  • Soportan cargas verticales de hasta 20.000 kN, así como desplazamientos y giros en todas las direcciones.
  • Están fabricados sólo con elastómero, y su carga de trabajo admisible va de 1,5 a 5 N/mm2. Se usan habitualmente en edificios, escaleras y cubiertas de naves industriales para soportar piezas prefabricadas de hormigón no muy pesadas. Se recomienda, al igual que en los apoyos elastoméricos de tipo A, que sean unos 20 mm más pequeños que las superficies de obra en contacto con ellos. Son muy adecuados para cargas puntuales de hasta 150 kN.

COMPONENTES Y MATERIALES DE LOS APOYOS ELASTOMÉRICOS

Los materiales utilizados para los apoyos elastoméricos son acero de calidad S235JR, caucho natural (NR) y caucho de policloropreno (CR). En este sentido hay que señalar que son tres las calidades de caucho: caucho natural (NR), caucho de policloropreno (CR) y NR forrado con CR.

Los apoyos elastoméricos armados siempre se fabrican con una o varias chapas de acero de gran resistencia, en función del modelo. Estas chapas de acero quedan unidas al metal gracias a un cuidadoso proceso de vulcanización. En el caso de los apoyos elastoméricos sin armar el
único material es elastómero. Las placas de acero interiores siempre quedan totalmente cubiertas evitando así su oxidación.

Todos los materiales utilizados para los apoyos elastoméricos que utilizamos están adaptados a los requerimientos especiales de la norma EN 1337-3 y PTFE adaptado a los requerimientos que marca la EN 1337-2, a menos que se especifique un grado diferente.

En Interbuna, se puede seguir la trazabilidad de todos los componentes.

Calidad y certificados que la acreditan

Todos nuestros apoyos elastoméricos para puentes están certificados dentro de la norma ISO-9000 del sistema general de calidad.

En los apoyos elastoméricos, al igual que en el resto de apoyos para infraestructuras que fabricamos, realizamos el control real sobre la pieza, tal y como exige la norma europea EN-1337-3, con ensayos sobre apoyo terminado. Este certificado es el marcado por la Unión Europea para apoyos elastoméricos de todos los tipos A,B,C ,D, E y F.

Además fabricamos apoyos elastoméricos de acuerdo a todas las normas internacionales y particulares de clientes vigentes en el mercado: Europa y África (BS 5400, DIN 4141, Noruega, belga y holandesa); América (AASHTO [ASTM], MCV 05, mexicana, colombiana y peruana); ASIA: (NH STD, NIS [INDIA]).

Los apoyos elastoméricos son fabricados según las dimensiones de cada proyecto en específico, teniendo en cuenta que deben soportar altas cargas verticales, horizontales y movimientos. El cálculo de los apoyos elastoméricos armados ha de tomar en cuenta las siguientes consideraciones básicas:

  • La carga máxima de compresión no debe superar los 100 – 150 Kg/cm², en función de las medidas del apoyo.
  • La máxima deformación del apoyo que se derive de las cargas verticales no debe sobrepasar el 15% del espesor inicial de caucho neto del apoyo.
  • El desplazamiento horizontal, en deformaciones permanentes, no debe exceder el 70% del espesor de caucho neto del apoyo.
  • La altura del caucho en su conjunto no debe superar el 25% de la medida que tenga el lado más pequeño del apoyo estructural o bien del diámetro.
  • Para evitar que se desplace sobre la estructura, la presión de carga mínima sobre un apoyo estructural ha de ser de 30 Kg/cm² o 50 Kg/cm2 si su superficie en planta es superior a la de un círculo de diámetro 350mm. En caso contrario, se recomienda instalar apoyos anclados del Tipo C.

INSTALACIÓN, INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO

Los apoyos deben ser emplazados sobre una superficie horizontal y seca. Para la instalación in situ, el apoyo debe ser protegido, para evitar el contacto de sus caras con mortero o cemento.

  • Los apoyos elastoméricos normalmente se disponen, sin anclaje, en una cama de mortero liso y nivelado (mortero de cemento de alta resistencia a la compresión). Al colocar el apoyo, conviene asegurarse de que la base es absolutamente horizontal
  • El encofrado para la construcción de la capa de nivelación debe estar muy ajustado para evitar que se derrame el mortero o el cemento por los lados, de modo que posteriormente pueda afectar a la capacidad de movimiento (inclinación, torsión) del apoyo. El encofrado debe ser fácil de quitar (la espuma de poliestireno o poliestireno expandido es el material más adecuado para la tarea).
  • Después de la instalación, es conveniente retirar el poliestireno cuidadosamente después de la estructura haya fraguado. Se debe limpiar con un detergente adecuado para evitar cualquier eventual contaminación que haya ocurrido con el cemento o mortero. Los medios utilizados no deben dañar en ningún caso los apoyos elastoméricos.
  • Las partes metálicas de los apoyos expuestas a la intemperie deben recubrirse con un sistema de revestimiento anticorrosión adecuado según la EN 1337-9.
  • Los apoyos elastoméricos generalmente deben ser colocados de manera que pueden ser reemplazados sin dificultad.

Inspección y mantenimiento de apoyos elastoméricos para puentes

Nuestros apoyos elastoméricos para puentes están elaborados de manera que no es necesario un mantenimiento frecuente ni costoso en condiciones normales.

No obstante, deben comprobarse durante la inspección de los puentes los siguientes puntos:

  • Posición del apoyo elastomérico.
  • Área de contacto entre el apoyo elastomérico y las superficies de la estructura.
  • Estado superficial de los apoyos elastoméricos (grietas, deflexión).
  • Permanencia del desplazamiento horizontal dentro de las tolerancias permitidas.
  • Permanencia de la rotación dentro de las tolerancias permitidas.
  • Estado de las superficies de deslizamiento.
  • Estado de la protección contra la corrosión (1).

La evaluación profesional del estado de los apoyos elastoméricos para puentes requiere un alto grado de conocimiento y experiencia, y sólo puede ser realizada por una persona cualificada.

Hay que tener en cuenta que la vida útil de una estructura a veces puede ser
considerablemente más larga que la vida útil de los apoyos estructurales. Afortunadamente, hoy, el diseño de los apoyos de acuerdo con la norma EN 1337 permite en muchos casos el intercambio de cada componente del apoyo. Por tanto, actualmente no suele ser necesario el cambio de todos los apoyos del puente.

(1) El desplazamiento simultáneo de los sistemas de retención y las guías, puede causar una abrasión del sistema de revestimiento. Esta abrasión normalmente se limita a la capa superior y no se considera un defecto.)

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con carácter netamente internacional y centrada básicamente
en apoyos elastoméricos y juntas de dilatación para puentes.

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