El documento describe un proyecto de investigación para desarrollar bases para la implementación de alternativas de construcción y reparación de puentes en caminos secundarios usando materiales ecológicos y sustentables como la madera tensada. El proyecto incluye la construcción de 3 puentes piloto, investigación sobre el diseño y comportamiento de puentes de madera tensada, y el desarrollo de una norma técnica chilena para este tipo de puentes. Los resultados de la investigación y la experiencia con el puente Cautín muestran que los puentes de madera tens

1. “ DESARROLLO DE BASES PARA LA IMPLEMENTACION DE ALTERNATIVAS DE CONSTRUCCION Y REPARACION DE PUENTES EN CAMINOS SECUNDARIOS, OCUPANDO MATERIAS PRIMAS ECOLOGICAS Y SUSTENTABLES” NOMBRE ENTIDAD BENEFICIARIA RESPONSABLE: Universidad de Concepción Universidad de Concepción Mario Giuliano, Peter Dechent, Fernando Cerda, Luís Vasquez Universidad de Washington Investigador Asociado: Daniel Dolan

2. FINANCIAMIENTO CORMA COMITÉ INNOVA CHILE-CORFO UNIVERSIDAD DE CONCEPCIÓN MINISTERIO DE OBRAS PUBLICAS

3. IMPACTO DEL PROYECTO CIENTIFICO TECNOLOGICO Norma chilena para diseño, fabricación, montaje, mantención, etc. ECONOMICO SOCIAL Puentes seguros, durables, costo bajo. Alternativa de puentes para la conexión de localidades mas aisladas, dado su rapidez de traslado y montaje. AMBIENTAL Recurso renovable de bajo costo energético, etc. PRIVADO Fomento al uso de la madera, lo cual se traduce en mayor producción.

4. ETAPAS DE PROYECTO REVISION DE NORMATIVAS Y AVANCE DE PROPUESTA DE DISEÑO PARA PUENTES SECUNDARIOS PUESTA EN MARCHA DE TABLEROS DE ENSAYOS Y ANALISIS DE FACTORES DE DISEÑO TRANSFERENCIA Y DIFUSION DE LOS RESULTADOS DEL DISEÑO DE PUENTES DE MADERA TENSADA

5. METAS CONSTRUCCIÓN DE 3 PUENTES DE MADERA TENSADA IX y XI Regiones INVESTIGACIÓN - DESARROLLO DE MEMORIAS DE TITULO Alrededor de 30 temas de memorias de titulo para ingenieros civiles. GENERACION DE PROPOSICION DE NORMA DE PUENTES DE MADERA TENSADA. MANUAL DE CARRETERAS. Metodología de diseño, montaje, etc.

6. AVANCE DE INVESTIGACIÓN Temas de investigación en proceso : Estado del arte en el diseño de puentes de Madera Estudio y comparación de normas de diseño de tableros tensados de madera para puentes. Estudio de la influencia de temperatura y humedad en el cambio volumétrico en puentes de madera tensada. Tablero de madera Tensada basado en Vigas Enrejadas Tensadas. Estudio de disposiciones para el diseño de barandas, pasillos y guarda rueda en puentes de madera. Estudio comparativo de Costos para diferentes alternativas.

7. REALIDAD EN PAISES DESARROLLADOS Europa, Norteamérica, etc. Alternativa de reparación de puentes en mal estado y puentes en caminos secundarios. Poseen normativas que regulan el diseño de puentes ( AASHTO, Eurocódigo, etc. )

8. REALIDAD NACIONAL: En Chile existen sobre 3000 puentes rurales. Tablero tipo.

9. Vida útil: - tráfico - clima Situación común observada. REALIDAD NACIONAL:

10. Proyecto de Transferencia Tecnológica ¿Tableros de madera tensada? Placa Tablón independiente

11. TIPOS DE TABLEROS TENSADOS 1. Tablero Sólido Tensado (lámina simple). Uniones de Tope Laminaciones de madera Placa de apoyo Barra de tensión

12. TABLERO VIGA-CAJÓN.  Tablero Vigas longitudinales Tablero Barras y sistema de anclaje

13. VIGAS ENREJADAS TENSADAS BARANDAS

14. EXPERIENCIA EN CHILE CON TABLEROS TENSADOS Puente Cautín Región: IX Araucanía Largo: 100m aprox. Ancho: 4,5m aprox. Tiempo construc.: 30 dias Costo : 57 M$ aprox NO EXISTE NORMATIVA LEGAL

15. INVESTIGACION ADELANTADA CON LA CONSTRUCCION DEL PUENTE CAUTIN

16. ESTADOS DE CARGA ANALISIS ESTRUCTURAL - CARGA VIVA 5m 20 x 50 cm VERIFICACIONES DEL ANÁLISIS T ENSIÓN INTERLAMINAR PRODUCTO DEL TENSADO EVITA ABERTURA Y DESLIZAMIENTO.: TENSIONES DE TRABAJO BAJO LAS TENSIONES ADMISIBLES (FLEXIÓN, CIZALLE NORMAL, COMPRESIÓN NORMAL) MÁXIMA DEFLEXIÓN : L/360 ABERTURA DESLIZAMIENTO

17. Investigación Teórica: MODELACIÓN NUMÉRICA MATRIZ CONSTITUTIVA MATERIAL ORTÓTROPO

18. ANÁLISIS DEL TABLERO CON DOS VÍAS DE CIRCULACIÓN Efecto local cercano a las ruedas Resultados similares 5m 7.25 m Bidireccional  z =1.34 cm  z =1.34 cm   y = 4.74 KNm/m   y = 4.83 KNm/m

19. INVESTIGACIÓN EXPERIMENTAL

20. DESARROLLO DE CURVAS DE DISEÑO DETERMINACÍON DEL ESPESOR DE TABLERO

21. Simulación numérica para obtener coeficientes de anchos efectivos:

22. Investigación Teórico-Experimental: COMPORTAMIENTO REOLÓGICO

23. EXPERIENCIA PUENTE CAUTIN Seguimiento Construcción Estado inicial del puente

24. Seguimiento Construcción Desarme de rodado Instalación de soleras

25. Seguimiento Construcción Ensamble Tablero Tensado

26. Seguimiento Construcción Tablón a ensamblar : Secuencia de ensamble Clavado de la pieza al tablero Inserción del tablón Alineación de las perforaciones Tablero al cuarto dia de ensamble

27. Seguimiento Construcción Anclajes Tensado de barras Placa de apoyo Placa de anclaje Tuerca de anclaje

28. Seguimiento Construcción Tablero de Madera Tensado

29. Seguimiento Construcción Ejecución concreto asfáltico Colocación de pasillos y barandas Colocación de tacos (sismo) :Obras complementarias

30. Seguimiento Construcción Estado final del puente

31. Seguimiento del puente Cautín. Se controlaron 11 barras (194) espaciadas cada 20 , las cuales fueron pintadas para su identificación. Pérdidas de tensado en las barras. Período de 15 días, pero varió en un rango de 11 a 18 días.

32. Seguimiento del puente Cautín. La tensión de las barras se midió usando un gato hidráulico, mediante el método del enroscado. Pérdidas de tensado en las barras. Ubica la llave sobre la tuerca de anclaje y se aplica fuerza al gato hidráulico. Durante la aplicación de la fuerza, la llave es empujada en dirección para aflojar la tuerca. La lectura con el medidor en el punto en que la tuerca se afloja representa aproximadamente la fuerza en la barra.

33. Seguimiento del puente Cautín. La temperatura de mide in situ con un termómetro ambiental con una sensibilidad de 1 grado Celsius. Control de la temperatura. Control de la humedad ambiental. La humedad ambiental se obtiene de los datos meteorológicos que registra la dirección meteorológica de chile , emplazada en el Aeropuerto Maquehue.

34. Resultados del seguimiento Fuerza en las barras. Otoño Otoño Invierno Primavera Verano Dentro del rango seguro.

35. Resultados del seguimiento Humedad Ambiental.

36. Resultados del seguimiento Temperatura

37. Resultados del seguimiento Deformación horizontal. Deformación máxima de 5 mm. en el taco 14

38. No se apreciaron filtraciones de agua en la parte inferior del tablero. Inspecciones visuales. Resultados del seguimiento

39. Prueba de carga Se ubica el vehículo de carga en posición, procurando que este en el eje de los relojes. Se registran las lecturas de los relojes comparadores. Se retira el camión y se procede a liberar el transito. se midió 3 veces por punto para poder tener un promedio de las mediciones.

40. Resultados de la prueba de carga

41. Resultados de la prueba de carga

42. Resultados de la prueba de carga La deformación por carga viva esperada por el diseño es de 5.4 mm., en promedio es 10 veces mayor al obtenido en la prueba de carga. Posibles causas de las diferencias de deformación obtenidas: Las dimensiones de la sección son mayores que las consideradas. Las propiedades de los materiales son mayores a las consideradas. Modelo simplemente apoyado. ¡ Error de Interpretación de las Mediciones ! Determinación de anchos equivalentes de diseño en tableros tensados de madera

43. Verificación Mediciones en Terreno: Puente Cautín Modelo en SAP 2000

44. Estado de conservación pavimento asfáltico Muchas fisuras Pocas fisuras ¡ ESPESOR MINIMO DE LA CARPETA ASFALTICA ! Bombeo

45. Conclusiones No requieren de mano de obra calificada Métodos simples de diseño Real alternativa para reemplazo de tableros tradicionales: Rapidez de montaje Materia prima abundante Vida útil 6 veces mayor Mayor estándar Mayor capacidad carga

46. EL PROCESO DE SEGUIMIENTO INDICA MEJORAR: Detalle de pasillos Carpeta asfáltica Tacos sísmicos Acumulación de suciedad bajo los pasillos Evitar perforar las piezas en obra.

47. Tablero tradicional Tablero tensado Muchas gracias

48. Comparación de costos en la reposición de tableros Alternativas: Tablero de madera tensado Tablero de madera tradicional Dimensiones: 97 m de largo Ancho de calzada de 3,6 m Comparación de costos

49. Comparación de costos : Tablero tensado $ 57.120.962 TOTAL 5.126.354 12.062 425,00 pulg Estructura pasillo, incluye ferreteria 4 4.723.100 13.494 350 m2 Pavimento Asfáltico 3 2.374.705 10.893 218,00 pulg Apoyos para tablero 2 44.896.803 462.853 97 ml Tablero Tensado 1 TOTAL PRECIO CANTIDAD UNIDAD DESIGNACION ITEM

50. Comparación de costos : Tablero tradicional $ 32.312.000 TOTAL 4.016.000 8.000 502 pulg Pasillo, incluye ferreteria 2 28.296.000 8.000 3537 pulg Tablero tradicional, incluye ferreteria 1 TOTAL PRECIO CANTIDAD UNIDAD DESIGNACION ITEM

51. Comparación de Costos $ 57.120.962 588.875 97 ml Tablero tensado 2 $ 32.312.000 333.313 97 ml Tablero tradicional 1 TOTAL PRECIO CANTIDAD UNIDAD DESIGNACION ITEM

52. Algunas fotos

53. Algunas fotos