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En ingeniería estructural y construcción, una barra de ojo es una barra recta, generalmente de metal , con un orificio ("ojo") en cada extremo para fijarla a otros componentes. Las barras de ojo se utilizan en estructuras como puentes , en entornos donde solo se aplica tensión , y nunca compresión . También se denomina "construcción con pasadores y barras de ojo" cuando se utilizan pasadores. [ 1 ]
Estructura
Una barra de ojo cerrado generalmente tendrá una sección transversal rectangular de espesor constante a lo largo de toda su longitud y un ancho constante excepto en los extremos. Los extremos se ensanchan gradualmente hasta terminar en un extremo redondeado. En el centro de este extremo habrá un orificio que recibirá un pasador cilíndrico , el cual puede tener una disposición para aceptar una o más tuercas o pernos . Si la sección transversal es redonda, la barra generalmente se forjará en el extremo para crear una cabeza, que luego se aplanará mediante forjado adicional. La cabeza puede luego mecanizarse para obtener un espesor y una planitud precisos. Un método alternativo para usar barras redondas es formar un bucle y soldar por forja (soldadura por martillo) o soldar eléctricamente el extremo libre a la barra principal. [ 2 ]
En los anclajes de cables de los puentes colgantes modernos no se utilizan ojales abiertos. Esto impide que los cables se pasen por encima del ojal, requiriendo en cambio que se enhebren a través de un ojal cerrado.
Solicitud
Las barras pueden fabricarse con orificios para pasadores ligeramente más pequeños de lo necesario. En tal caso, se rectifican en obra. Esta rectificación garantiza una distribución uniforme de las tensiones entre las distintas barras que componen el elemento de celosía o el eslabón de la cadena. En el momento del montaje, se puede aplicar un tratamiento anticorrosivo en forma de grasa, pasta de aceite de plomo blanco o rojo , u otro material hidrófugo.
Cerchas: techos y edificios
Las barras de ojo se utilizan en secciones de cerchas articuladas donde, mediante procedimientos de ingeniería, se puede determinar que la barra no estará sometida a ninguna tensión que no sea de tracción en todas las condiciones previstas. Estas barras se utilizan para complementar los soportes de la estructura de la cercha, ya sean de madera o metal. Se colocan como puntales de la cercha, junto a la viga maestra.
Tramos de suspensión de malla ciclónica
Los eslabones de ojal se han utilizado tradicionalmente en puentes colgantes, donde varios de ellos se combinan para formar una estructura altamente redundante. Este uso del ojal lo integra en un sistema de eslabones que soporta una carga basada en la tensión en lugar de la compresión. Sin embargo, los puentes colgantes de eslabones de cadena de baja redundancia, más modernos , cayeron en desuso tras el colapso del Puente de Plata en 1967, que provocó la muerte de 46 personas.
(El método actual de diseño de puentes colgantes consiste en utilizar múltiples hebras de alambre trefilado para formar cables sustanciales.) [ 3 ]
Fabricación
Las barras de unión pueden ser fundidas , forjadas o cortadas de chapa laminada. Si se utiliza material redondo, los ojales suelen ser forjados. El tratamiento térmico (calentamiento y enfriamiento rápido) produce una estructura cristalina microscópica de grano fino, lo que aumenta la resistencia de la barra. Una dureza excesiva puede provocar fragilidad, lo cual debe evitarse. Los pasadores utilizados para unir las barras también se someten a tratamiento térmico, generalmente hasta alcanzar una dureza superior a la de las barras para evitar que se rompan bajo alta tensión.
Pilotaje
Las barras de ojo originales se formaban apilando [ 2 ] finas láminas de hierro una encima de la otra y forjándolas juntas en un horno. Una vez unidas, las piezas se calentaban y se martillaban dándoles forma de U sobre una matriz. Para crear el ojo, el hierro doblado y caliente se martillaba sobre sí mismo, cerrando el hueco y creando la forma del ojo. [ 2 ] Este método proporcionaba una forma rápida y eficiente de crear la barra; sin embargo, no se mantenía estructuralmente unida después de cierto punto debido a que el método de apilamiento no se calentaba correctamente o era defectuoso.
Fundición
El apilamiento fue sustituido por la fundición, en la que el ojo y la barra se funden juntos en el mismo molde, creando una pieza más sólida con menos superficie para que la unión se rompa.
Los métodos más modernos de corte de acero, como el láser, el plasma y el chorro de agua, permiten la producción de artículos de acero, como ojales, a partir de placas de acero prefabricadas :
Láser
Se utiliza un láser potente para cortar con precisión un diseño programado en acero. Este método es rápido y reduce el desperdicio, pero también requiere un lijado y acabado adicionales antes de su uso.
Plasma
El oxígeno gaseoso, canalizado a través de un electrodo, crea un arco eléctrico que puede dirigirse hacia el acero, permitiendo así su corte. Este método de corte solo funciona en metales conductores.
Chorro de agua
Al igual que el láser, el corte por chorro de agua utiliza una máquina de corte, pero emplea la fuerza del agua para cortar el acero. El uso del agua permite obtener cortes lisos y casi perfectos, lo que reduce el tiempo de producción.
Ventajas de uso
Las barras de ojo se crearon a principios del siglo XX, cuando el acero era muy caro. Su creación ofreció una solución sencilla para reducir la cantidad de acero necesaria en un puente. En teoría, el uso de un sistema de pasador y ojo reduciría la tensión en los elementos de unión. [ 4 ]
Problemas en el uso
Los problemas se producen por las siguientes razones:
Fabricación defectuosa
Una barra puede no estar bien hecha debido a una mala fundición, si es de acero, o a un mal martillado, si es de hierro. Este error se evidencia en puntos donde la cabeza se ha roto de la barra o se ha agrietado desde un orificio de pasador hacia el exterior. [ 2 ]
Redundancia insuficiente
Cuando un número reducido de ojales sirve de soporte en los puentes, la falla de uno de ellos puede sobrecargar a los demás. Por ejemplo, el Puente de Plata colapsó porque una cadena contenía solo dos ojales unidos. Al fallar uno, la carga sobre el ojal restante fue tan alta que también falló, provocando el derrumbe del puente. Era más común utilizar cuatro ojales unidos mediante pasadores. Si un ojal fallaba, los otros tres distribuirían la carga, reduciendo la probabilidad de una falla catastrófica. [ 5 ]
Ropa de uso general
Como todo metal, el acero se desgasta con el tiempo. En consecuencia, los pasadores de acero en los ojales se aflojan y pierden tensión, lo que a su vez compromete la integridad de la estructura.
Revisión del uso de la barra ocular
Debido a los avances tecnológicos en la fabricación de barras de ojo, las barras de ojo de hierro y las antiguas barras de ojo de acero fundido son menos comunes. Sin embargo, estos puentes antiguos aún requieren mantenimiento y revisión. Investigadores como Dewey Walls Jr., del ferrocarril Union Pacific, han recopilado recursos sobre cómo revisar, identificar áreas comprometidas y reparar adecuadamente la zona. [ 4 ]
Puentes colgantes notables documentados por HAER
Véase también
Referencias
- ↑ Sparks, S. Patrick y Marc E. Badoux. «Evaluación no destructiva de un puente histórico de celosía de hierro forjado en New Braunfels, Texas». APT Bulletin 29, n.º 1 (1998): 5–10. doi : 10.2307/1504542 .
- 1 2 3 4 Pérdida, HV La forja de barras de ojo: y el flujo de metal en matrices cerradas . Estados Unidos: Editor no identificado, 1893. Consultado el 16 de noviembre de 2018. https://archive.org/stream/forgingofeyebars01loss#page/n1/mode/2up .
- ↑ Steinman, DB (2008). Tratado práctico sobre puentes colgantes: su diseño, construcción y montaje . LEER LIBROS. pág. 46. ISBN 1-4097-3099-9.
- 1 2 Wells, Dewey. "Mantenimiento de barras de ojo en puentes de acero" (PDF) . www.arema.org . Consultado el 14 de diciembre de 2018 .
- ↑ LeRose, Chris. "El colapso del puente de plata". Sociedad Histórica de Virginia Occidental. Octubre de 2001. Consultado el 16 de noviembre de 2018. http://www.wvculture.org/history/wvhs/wvhs1504.html .
Enlaces externos
- Fundición en hierro - 1940-1949 - Película didáctica británica
- Sistema estructural