090916 pruebas cargapuentes_unidadeditorial

Madrid, 16 de
SEPTIEMBRE 2009
CONFERENCIA
Financiación, Construcción, y
Rehabilitación de Puentes
y Viaductos.

JUSTO CARRETERO PÉREZ

INGENIERO DE CAMINOS
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS
JEFE DE DIVISIÓN DE
1
DIRECCIÓN GENERAL DE CARRETERAS Y INSTRUMENTACIÓN Y ENSAYOS
ESPECIALIDADES.
INECO-TIFSA. DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS PRUEBAS DECARGA DE ESTRUCTURAS FERROVIARIAS
Unidad Editorial Conferencias y Formación SEPTIEMBRE-09 www.expansionconferencias.com

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN.
2. TIPOLOGÌA DE PRUEBAS.
3. NORMATIVA APLICABLE.
4. ACTIVIDADES DESARROLLADAS.
4.1. ESTUDIO PRELIMINAR

4.2. PROYECTO DE PRUEBA DE CARGA

4.3. INSPECCIIÓN INICIAL

4.4. INSTRUMENTACIÓN
4.5. ENSAYO DE PRUEBA DE CARGA

4.6. ANÁLISIS DE RESULTADOS Y REALIZACIÓN DE INFORME
5. EQUIPOS UTILIZADOS
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1. INTRODUCCIÓN

LA REALIZACIÓN DE LA PRUEBA DE CARGA DE UNA ESTRUCTURA VIENE

CONDICIONADA POR LA NECESIDAD DE COMPROBACIÓN DE SU COMPORTAMIENTO

FRENTE A ACCIONES CONOCIDAS, Y PREVIAMENTE DETERMINADAS.

SON APLICABLES TANTO EN ESTRUCTURAS NUEVAS, PARA SU RECEPCIÓN,

COMO EN SERVICIO, PARA COMPROBACIÓN DE SU COMPORTAMIENTO A LO LARGO DEL

TIEMPO Y/O POR POSIBLES VARIACIONES TANTO EN SUS CONDICIONES DE

EXPLOTACIÓN COMO EN SUS CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES DEBIDAS A OBRAS

DE REABILITACIÓN, AMPLIACIÓN O REFUERZO, O SIMPLEMENTE CUANDO POR SU

ESTADO SE DUDE DE DICHO COMPORTAMIENTO.

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1. INTRODUCCIÓN (CONTINUACIÓN)

SE TRATA EN SÍ MISMO DE UN ENSAYO ABSOLUTAMENTE EXPERIMENTAL, DE

CAMPO, EN EL QUE SE COMPRUEBA EL COMPORTAMIENTO RESISTENTE DE LA

ESTRUCTURA MEDIANTE LA APLICACIÓN DE CARGAS REPRESENTATIVAS QUE, EN

GENERAL, “INTENTAN SIMULAR” LAS SOBRECARGAS DE SERVICIO. ADICIONALMENTE

SIRVEN PARA ESTUDIO DE MATERIALES, MÉTODOS DE CALCULO Y COMPROBACIONES

GENERALES DE DISEÑO.

HISTÓRICAMENTE SE VIENEN REALIZANDO A NIVEL MUNDIAL Y EN EUROPA. EN

ESPAÑA SON OBLIGATORIAS PARA LA RECEPCIÓN DE PUENTES, TANTO DE

FERROCARRIL COMO DE CARRETERA.

POR LA CONDICIÓN DE MOVILIDAD Y DURACIÓN DE LAS CARGAS SUELE

DIFERENCIARSE ENTRE PRUEBAS ESTÁTICAS Y DINÁMICAS. SE ESTUDIAN FENOMENOS DE

ESTABILIDAD, FLUENCIA, REMANENCIAS, COEFICIENTES DE IMPACTO, RESONANCIAS, ETC..

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2. TIPOLOGÍA DE PRUEBAS

HABITUALMENTE, EN FUNCIÓN DE LA EDAD DE LA ESTRUCTURA Y/O

PERIODICIDAD, SE CONSIDERAN DOS GRANDES GRUPOS:

PRUEBAS DE CARGA DE RECEPCIÓN DE OBRA NUEVA.

PRUEBAS DE EVALUACIÓN RESISTENTE OBRAS EN SERVICIO (EL RESTO+ID).

ADICIONALMENTE, POR LA TIPOLOGÍA DEL MATERIAL, Y DISTINTA

INSTRUMENTACIÓN:

PUENTES HORMIGÓN.

PUENTES METÁLICOS.

PUENTES MIXTOS.

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2. TIPOLOGÍA DE PRUEBAS (CONTINUACIÓN)

Y POR EL TIPO DE VÍA DE TRANSPORTE Y CARGAS DE EXPLOTACIÓN QUE

SOPORTAN:

PRUEBAS DE CARGA DE CARRETERAS.

PRUEBAS DE CARGA DE FERROCARRIL.

LOS TRES CONCEPTOS SE UNEN A LA HORA DE REALIZAR Y TIPIFICAR LA

PRUEBA DE CARGA DE UN PUENTE. EJEMPLOS:
 PRUEBA DE CARGA DE RECEPCIÓN DEL PUENTE DE HORMIGÓN DE

CARRETERA......
 PRUEBA DE CARGA DE COMPROBACIÓN RESISTENTE TRAS LA REPARACIÓN

DEL PUENTE METÁLICO DE FERROCARRIL ......

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3. NORMATIVA APLICABLE.

 Carreteras:

Instrucción sobre las acciones a considerar en el proyecto de puentes de

carretera IAP (O.M. 12/02/98).

Inspecciones principales de puentes de carretera (MOPU. 1988).

Pruebas de carga en puentes de carretera (MOPU. 1988).

Recomendaciones para la realización de pruebas de carga de recepción en

puentes de carretera (Ministerio de Fomento. Dirección General de Carreteras.

1999).

Coeficiente de impacto en puentes de carreteras. Ensayo dinámico normalizado

(MOPU. Tecnología de Carreteras. Diciembre 1988).

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3. NORMATIVA APLICABLE.(CONTINUACIÓN)

 Ferrocarriles:

- Instrucción sobre las acciones a considerar en el proyecto de puentes de
ferrocarril. IAPF-07 (Ministerio de fomento, ORDEN FOM/3671/2007 de 24 de sep.).

Deroga a la antigua IAPF-75 (O.M. 25/06/75).

- Instrucción sobre las inspecciones técnicas en los puentes de ferrocarril. ITPF-05

(Ministerio de fomento, recientemente aprobada y en fase de aplicación).

 Normativa y documentación genérica:
- EHE, Real Decreto 2661/1998 de 11 de Diciembre. Instrucción de Hormigón

Estructural.

- NBE. Norma Básica de la Edificación. EA-88. Acciones en la Edificación. Y NBE.

Norma Básica de la Edificación. EA-95. Estructuras de acero en la edificación.

Actualmente derogado por el moderno CTE (BOE nº74. Marzo 2006).
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 Normativa y documentación genérica (continuación):

- Pruebas de carga de Estructuras (Monografía M-9 ACHE, noviembre de 2004).

- UNE-ENV 1991-1:97. Eurocódigo 1: Bases de proyecto y acciones en estructuras.

Parte 1 y 3, Bases de Proyecto y Acciones en del tráfico en puentes (PR-EN 1991-2,

parte 2, 2002).

- UNE-ENV 1992-2:97. Eurocódigo 2: Proyecto de estructuras de hormigón. Parte 2:

Puentes de hormigón.

- UIC 774-3 R/95. Principios generales para el cálculo de esfuerzos longitudinales

para un puente y sus apoyos. Recomendaciones para un caso simple.

- Efectos dinámicos en puentes de ferrocarril, para trenes a velocidades > 220

Km/h, ERRI D214/RP 9 FINAL, 1999. Convoyes universales de cálculo, ERRI D214.2

RP1 FINAL, 2002.

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4. ACTIVIDADES DESARROLLADAS.

PRUEBAS DE CARGA
PRUEBAS DE CARGA

Estudio
Estudio
Preliminar
Preliminar

Proyecto de
Proyecto de
prueba de
prueba de
carga
carga
Informe de
Informe de
Inspección
Inspección Resultados
Resultados
inicial
inicial

Instrumentación
Instrumentación

Ensayo Prueba
Ensayo Prueba
de Carga
de Carga

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4.1. ESTUDIO PRELIMINAR

Recopilación datos generales: Datos de proyecto, Tipologia, secciones

resistentes, cargas de proyecto, etc..

Posibilidades de instrumentación: Accesos, obstáculos, elementos auxiliares,

programación de las pruebas.

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4.2. PROYECTO DE PRUEBA DE CARGA

Definición de TRENES, ESTADOS Y POSICIONES de CARGA.

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4.2. PROYECTO DE PRUEBA DE CARGA (continuación)

MODELO e HIPÓTESIS de carga de CÁLCULO.

PORCENTAJES de CARGA alcanzados respecto a los de DISEÑO del puente.

CRITERIOS DE ACEPTACIÓN DEL ENSAYO.

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Selección de secciones, puntos y datos de interés a controlar (desplazamientos,

deformaciones y esfuerzos), lo que se traduce en la definición del número, tipo y

situación de los PUNTOS DE MEDIDA, que se plasman debidamente sobre un

plano esquemático “PLANO DE INSTRUMENTACIÓN”

Emisión de los valores teóricos resultantes en los puntos instrumentados 

VALORES ESPERADOS.

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EMISIÓN DEL PROYECTO, con

la inclusión de todos los puntos

anteriores. Se acompañará

como Anejo en el informe final

tras la realización de la prueba

de carga. Supone el documento

básico para la preparación y
control durante la prueba.

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4.3. INSPECCIÓN INICIAL

COMPROBACIÓN GENERAL DE DATOS de la estructura: Tipologías,

datos geométricos básicos (luces, cantos, etc).

Valoración del estado, previo a la prueba de carga del puente: búsqueda de

posibles daños y patologías existentes.

Comprobación durante y después de la prueba que no aparecen daños nuevos ni se

modifican los posibles existentes.

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4.4. INSTRUMENTACIÓN (continuación)

DISPOSICÍÓN MEDIOS AUXILIARES necesarios PARA ACCESO hasta los puntos a

instrumentar: Grúas, andamiajes, señalizaciones, grupos electrógenos, utillaje

general...

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DISPOSICÍÓN DE LOS TRANSDUCTORES necesarios (potenciómetros,

LVDTs, acelerómetros, galgas, etc) para medida de las magnitudes físicas buscadas en

cada punto de medida (flechas, movimientos de apoyos, aceleraciones, tensiones, etc).

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DISPOSICÍÓN DE LOS TRANSDUCTORES OPTICOS, mediante

metodología láser, cuando existe imposibilidad de acceso inferior por existencia
de tráfico de carretera o ferrocarril.

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CABLEADO, CONEXIONADO Y MONTAJE DE LA CADENA COMPLETA DE

ADQUISICIÓN Y REGISTRO DE DATOS. Unión de los transductores situados en el

puente con el equipo amplificador/acondicionador y grabación de datos en PC, o

registro magnético o digital general. Calibración y comprobación del sistema.

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EQUIPOS DE REGISTRO DE DATOS. Se dispone de hasta 4 equipos

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4.5. ENSAYO DE PRUEBA DE CARGA

PUESTA en CARGA de la estructura mediante COLOCACIÓN TRENES

en distintas POSICIONES y/o FASES. Cada hipótesis de carga teórica se hace

corresponder con una posición y grabación o ensayo distinto en las estáticas. Se

hace circular al tren a distintas velocidades en las dinámicas (en ferrocarril).

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4.5. ENSAYO DE PRUEBA DE CARGA (continuación)

Pruebas estáticas y/o dinámicas (en carretera).

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4.5. ENSAYO DE PRUEBA DE CARGA (continuación)

SOFTWARE DE CONTROL DE RESULTADOS EN TIEMPO REAL en

pruebas estáticas e INMEDIATAMENTE DESPUES en las dinámicas (también pueden

realizarse en tiempo real según los casos), para la toma de decisiones durante las

pruebas.

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4.6. ANÁLISIS DE RESULTADOS Y REALIZACIÓN DE INFORME

- Tras la realización de las pruebas, se realiza el tratamiento de datos:

Filtrado, corrección de ceros, escalado, dibujo de curvas, extracción de tablas de

máximos, etc.

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4.6. ANÁLISIS DE RESULTADOS Y REALIZACIÓN DE INFORME (continuación)

- Con todos los datos obtenidos se realiza un análisis completo del

comportamiento de la estructura, comenzando desde la inspección preliminar y

análisis de documentación, hasta los resultados propios de la prueba. Lo que se

refleja en el informe final de resultados. Como Anejos aparece nuevamente el propio

proyecto de prueba, así como el reportaje fotográfico, curvas, y el acta de recepción.

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4.6. ANÁLISIS DE RESULTADOS Y REALIZACIÓN DE INFORME (continuación)

Informe de resultados Índice Acta

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5. EQUIPOS UTILIZADOS

MEDIOS DE TRANSPORTE. Se dispone de dos furgonetas-laboratorio (3500 Kg)

preparadas para albergar todos los equipos tanto electrónicos como de utillaje.

SENSORES O TRANSDUCTORES GENERALES, convirtiendo la magnitud física

original en una señal eléctrica proporcional. Siendo de diferentes tipos:

GALGAS EXTENSOMÉTRICAS (TML). Tensiones o microdeformaciones del

material. Longitudes activas desde 3 a 120 mm.

TRANSDUCTORES DE DESPLAZAMIENTO. De diferentes marcas, con

rangos desde 10 a 150 mm, y precisiones desde +/- 0,075 a 0,5 % fondo

escala

ACELEROMETROS PIEZORRESISTIVOS , o CAPACITATIVOS. Respuesta en

frecuencia desde DC a 250 (min), rangos de 10 a 50 Gs. Linealidad +/- 1% de

fondo escala.

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5. EQUIPOS UTILIZADOS (continuación)

ACONDICIONADORES DE SEÑAL.. Se dispone de distintos tipos según el tipo de

sensor:

EXTENSOMÉTRICO. Marca SAN-EI, hasta 56 canales (7 equipos de 8).

Respuestas en frecuencia desde DC a 2000 Hz. Filtros pasobajo de 3 polos.

Salida en voltaje de o a 10 V. Balaceo automático.

MULTICANAL Marca RDP, con tarjetas bicanal STRAIN GAUGE y DC/DC (58

canales) LVDTs (2 canales). Disribuidos en 3 equipos (12/12/7 tarjetas).

Frecuencias de respuesta DC a 500 Hz extensometría y 200 Hz en voltaje. Filtro

de 2 polos. Salida +/- 10 V. Linealidad +/- 0,1 %. fondo escala.

Multicanal compacto ACONDICIONADOR-REGISTRADOR. 2 Equipos IMC,

con 20 canales de extensometría y 8 DC (total 56 canales). Filtros analógicos

con selección de filtro digital, frecuencias hasta 10 Khz, canales virtuales,

conexión red, wirless, etc....
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TARJETAS DE ADQUISICIÓN. Realizan la conversión analógica-digital a través de

tarjetas de adquisición insertadas en el PC de control.

Tarjetas National instruments, de 64 canales. Del tipo AT-MIO-64 (F5 y E·3), 3

Uds independientes (192 canales total). Velocidad de adquisición entre

200.000 y 300.000 datos por segundo. Resolución 12 Bits.

Equipos IMC. Lleva incorporado un sistema de adquisición con resolución de

64 bits.

ORDENADORES DE REGISTRO Y CONTROL. Las 3 tarjetas National se incorporan

en PCs de sobremesa donde además se instala el software de control y registro de

las pruebas. Los datos digitalizados se graban directamente en ficheros binarios. En

el caso de los equipos IMC, se graban tanto en el propio equipo como a un

ordenador de sobremesa o portátil (conexión red o Wirless).
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ESQUEMA FUNCIONAL. La señal producida en cada punto instrumentado, galga

extensométrica, transductor de desplazamiento o acelerómetro, es filtrada y

amplificada por los acondicionadores de señal. Se digitaliza en las tarjetas y se

graban directamente en el PC de control.

Acondicionadores Ordenador de control
Sensores Conexionado

Tarjetas AD

31 Sistema de acondicionamiento/registro compacto


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