Vigas de caja de hormigón pretensadoSon ampliamente adoptados en la ingeniería de carreteras y ferrocarriles debido a su rendimiento racional de soporte de fuerza y gran capacidad de expansión. Sin embargo, las grietas diagonales, un defecto estructural común, afectan directamente a la capacidad de carga y durabilidad de los puentes. Este artículo investiga sistemáticamente las causas que provocan grietas desde cuatro dimensiones: diseño, construcción, materiales y operación del servicio. Una disposición de tensión inadecuada y una configuración insuficiente de la armadura de corte en la fase de diseño; Desviación en el posicionamiento del conducto corrugado y colocación defectudel hormigón durante la construcción; Reacción álcali agregado y corrosión de barras de acero a nivel del material; Así como la sobrecarga y la erosión ambiental en el servicio pueden provocar grietas.

1 factores relacionados con el diseño

Las deficiencias en el diseño constituyen la causa principal de las grietas diagonales. Un sistema de precompresión mal concebido, por ejemplo, tendones de precompresión excesivamente dispersos o ángulos de flexión del tendón insuficientes, resulta en una tensión pre-compresión efectiva baja en la banda. Además, el desajuste entre los tendones de pretensado longitudiny verticales (por ejemplo, el espaciexcesivo de las barras de pretensado verticales que exceden los 60 cm) conduce a una resistencia cortante inadecuada de la banda. La búsqueda de la eficiencia económica en algunos diseños establece el espacidel estrien en el límite de código superior (por ejemplo, 15 cm) sin disponer de refuerzo estructural diagonal. En consecuencia, el hormigón soporta más del 60 % de la fuerza cortante (la recomendación del código es − − 50 ≤ %), haciendo que la falla cortante sea propensa bajo condiciones de sobrecarga. Un espesor de banda insuficiente (por ejemplo, apenas 20 cm en la mitad del tramo) o una variación brusdel espesor (por ejemplo, una fuerte reducción de 30 cm en los soportes a 20 cm en la mitad del tramo) da lugar a un cambio abrupto de rigidez seccional y zonas de concentración de tensión.

2 factores relacionados con la construcción

La calidad defectude la construcción actúa como un disparador directo para la iniciación de grietas. La desviación Horizontal o vertical de los ductos corrugados que exceden 5 cm durante la construcción desplaza los tendde pretensado de sus posiciones diseñadas y provoca tensiones locales pre-compresión insuficientes en la banda. El control inadecuado de la caída durante la fundición por bobina (> − 200 mm) causa la segregación del hormigón; La vibración inadecuada (especialmente debajo de los conductos corrugados) produce el panal y los huecos, reduciendo la resistencia a la tracción del hormigón en un 15%-20%. 

La fabricación precisa de encofrados y el montaje in situ juegan aquí un papel práctico. El encofrde de acero de puentes fiable ayuda a mantener una geometría de sección precisa y unas condiciones de vertido uniformes del hormigón, evitando la concentración de esfuerzos inesperada derivada de la desviación dimensional.

Además, las juntas frías formadas por un intervalo excesivamente largo (> − 2 ½ horas) entre las sucesivas capas de fundición debilitan la integridad monolítica de la red. La secuencia de tensión incorrecta (por ejemplo, tensar tendlongitudinantes de tendones verticales) o tensión de tensión insuficiente controlada (sólo el 90 % del valor de diseño) produce una distribución desigual de la tensión de pre-compresión de la banda y la tensión de tracción en las regiones locales.

3 factores relacionados con los materiales

Las propiedades deterioradas del material promueven significativamente el desarrollo de grietas. Por ejemplo, un alto contenido alcalino en agregados locales (> − 3 kg/m  ) reacciona con álcalis en cemento para formar gel expansivo, generando grietas en forma de malla que evolucionan en grietas diagonales. Los datos de inspección del puente revelan que la reacción álcali agregada puede reducir el módulo elástico del hormigón de banda en un 25 % y su resistencia a la tracción en un 30 %. La insuficiente cobertura de concreto (< − 3 cm) conduce a la corrosión de las barras de tensión verticales o estribos con un índice de pérdida de sección transversal de 10%-15%. La corrosión no sólo debilita la contribución cortante del refuerzo, sino que también induce el agrietamiento del hormigón debido a la expansión indupor la corrosión. Una dosis excesiva de cemento (> − 400 kg/m ²) o una baja tasa de sustitución por cenizas volantes (< − 15 %) aumenta la contracción del hormigón a edad temprana, lo que genera grietas por contracción en condiciones de retención; Tales grietas a menudo se superponen y se propagjunto con grietas diagonales.

4 factores relacionados con la operación del servicio

Las condiciones adversas en servicio aceleran la iniciación y propagación de grietas. Las acciones repetidas de vehículos sobrecsomela banda a la fuerza cortante y el momento de flexión mucho más allá de los valores de diseño. La diferencia de temperatura Solar crea un gradiente de temperatura sobre la banda (hasta 15 ℃/m), superponiendo tensiones térmicas verticales y transversy formando zonas tenso-tensión en la parte media de la banda. En condiciones de altas temperaturas de verano, el estrés térmico en ciertas redes de puentes puede alcanzar 1,2  MPa, sirviendo como un importante contribuyente a la propagación de grietas. El asentamiento diferencial de pilares y estrisuperiores a 5 cm induce un momento de flexión adicional y fuerza cortante en las vigas de caja y desencadena una tensión de banda local excesiva. Los puentes construidos sobre cimientos de suelo blando son particularmente susceptibles a este problema: cada incremento de 1 mm en el asentamiento diferencial aumenta la tensión adicional de la banda en 0,2  MPa.

Para concluir

En resumen, las grietas diagonales se caracterizan por causas múltiples complejas, fuertes efectos de superposición y peligros persistentes. Para la prevención del crack es esencial un control estricto de los enlaces de diseño, construcción y operación, abordando todos los factores que contribuyen. Para puentes existentes con grietas diagonales de distinta severidad, la selección de tecnologías apropiadas de refuerzo y reparación de acuerdo con el grado de defecto, la morfode la grieta y el estado de estrés estructural para cerrar las grietas, restaurar la capacidad de carga y mejorar la durabilidad general de la viga de caja constituye una tarea fundamental para el mantenimiento y rehabilitación de puentes. Por lo tanto, el siguiente documento presentará sistemáticamente contramedidas de refuerzo para grietas diagonales bajo diferentes condiciones de defecto, elaborará los escenarios aplicables, procedimientos de construcción, criterios de parámetros y el rendimiento de diversas técnicas de refuerzo, y proporcionará referencias técnicas detalladas para la reparación de defectos y la mejora del rendimiento de puentes similares.