Rodamiento: Selección, Protección y Mantenimiento.

Después de leer este artículo, aprenderá sobre: ​​1. Selección de rodamientos 2. Diseño de rodamientos 3. Materiales y especificaciones 4. Protección y mantenimiento.

Selección de rodamientos:

yo. Consideración de la longitud del tramo (simplemente soportado):

(i) Sin rodamientos para puentes de losa de hasta 8 m de longitud, excepto la disposición de fieltro para techos o papel de alquitrán.

(ii) Cojinetes de placa o cojinetes de PTFE de más de 8 my hasta 15 m de recorrido.

(iii) Cojinetes de balancines de rodillos de balanceo y de balancines de MS y RC de más de 15 my hasta 30 m de recorrido.

(iv) Cojinetes de almohadilla de neopreno de más de 8 my hasta 30 m.

(v) Cojinetes de bote de neopreno y rodamientos de rodillos de rodillos de rodillos y de rodillos de acero a más de 30 m.

ii. Consideración de la resistencia a la fricción:

El coeficiente de fricción para el rodamiento de rodillos es de 0.03 y el del rodamiento de placa deslizante es de 0.15 a 0.25, es decir, de 5 a 8 veces el del rodamiento de rodillos. La fuerza longitudinal que viene sobre los pilares o pilares depende de la reacción vertical y la resistencia de fricción de los rodamientos libres.

El diseño de cimientos con pilares y pilares de tipo rígido largos está muy influenciado por esta fuerza y, por lo tanto, si se usan rodamientos con valores más altos de resistencia de fricción en pilares o pilares largos, el costo de la subestructura y los cimientos se incrementa.

Por lo tanto, en la superestructura que descansa sobre pilares y pilares largos, aunque de menor envergadura, los rodamientos con menos resistencia a la fricción, incluso a un costo adicional, pueden ahorrar considerablemente el costo de la subestructura y la cimentación. La Tabla 5.5 proporciona el coeficiente de resistencia de fricción de varios tipos de rodamientos que se utilizarán en el diseño.

Diseño de rodamientos:

yo. Placas superiores e inferiores de los rodamientos de rodillos y de balancines:

El área de las placas superior e inferior de los rodamientos de rodillos, balancines o placas puede determinarse a partir de la carga a transportar y la presión segura permitida entre las superficies de concreto y acero. La tensión directa permisible en el concreto se puede aumentar como se indica en la ecuación 22.1 si se proporcionan rejillas de dispersión. Sin embargo, si se proporcionan columnas en espiral, se puede permitir un mayor valor como se indica en la ecuación 22.12.

P = A c 6 co + A s 6 así que + 2A sp 6 sp (22.12)

El grosor de las placas se puede averiguar por cizallamiento o por flexión.

La presión de rodamiento admisible, 6, debajo de un rodamiento estará dada por:

ii. Diseño de Roller o Rocker:

La superficie de contacto entre un rodillo y la placa inferior es una superficie convexa sobre una superficie plana (Fig. 22.10a) mientras que la misma entre una placa superior y el rodillo es una superficie plana sobre una superficie convexa (Fig. 22.10b).

La superficie de contacto entre la placa superior o inferior y la superficie oscilante puede ser cualquiera de los siguientes:

i) Superficie convexa sobre superficie plana (Fig. 22.10a)

ii) Superficie plana sobre superficie convexa. (Fig. 22.10b)

iii) Superficie cóncava de mayor radio sobre superficie convexa de menor radio. (Fig. 22.10c).

iv) Superficie convexa sobre superficie convexa. (Fig. 22.10d)

Al determinar el radio de curvatura de la superficie de contacto de los rodamientos de rodillos o de balancines, la fórmula general dada por WL Scott en su libro "Puentes de hormigón armado" es

Si se da p en Newton por mm. longitud en lugar de libras por pulgada de longitud y si n y r 2 se dan en mm. en lugar de pulgada, la ecuación 22.3 para rodamientos de acero fundido con K = 2840 se convierte en,

"Cojinetes metálicos" proporciona las cargas permitidas en los rodillos cilíndricos según los principios mencionados anteriormente con algunos valores modificados de las constantes para acero suave y acero de alta resistencia a la tracción. Estos se reproducen a continuación (p se da en N por mm y d en mm).

(a) Rodillos cilíndricos en superficies planas

P = Kd

(b) Rodillos cilíndricos en superficies curvas

Los valores de K en las ecuaciones 22.8 y 22.9 para acero suave y acero de alta resistencia y también para rodillos simples o dobles y tres o más rodillos se dan en la Tabla 22.1:

Para los rodillos de concreto reforzado en una superficie plana, el valor de K cuando p está en Newton por mm de longitud y d está en mm se evalúa como antes.

iii. Diseño de rodamientos elastoméricos:

El diseño de los cojinetes elastoméricos requiere los siguientes valores de efectos locales:

i) Cargas normales, Nd

ii) Cargas horizontales, Hd

iii) Traducción impuesta, Hd.

iv) Rotación, αd.

Los rodamientos deberán satisfacer los valores límite admisibles con respecto a lo siguiente:

i) Traducción

ii) Rotación

iii) Tensión total de cizallamiento debida a la compresión axial, deformación horizontal y rotación.

iv) Fricción.

iv. Diseño de rejillas de dispersión y espirales:

Cuando la intensidad de la presión del rodamiento entre las placas de apoyo y la superficie del concreto excede el valor permitido, se proporcionan rejillas de dispersión y espirales para distribuir la carga en un área más amplia con el fin de reducir la presión dentro de límites seguros. Cuando el aumento en la tensión del concreto más allá del valor permitido no es significativo, solo se pueden usar rejillas de dispersión en dos capas.

Las rejillas de dispersión son refuerzos muy espaciados de 6 mm a 10 mm de diámetro con un paso de 50 mm a 75 mm, como se muestra en la Fig. 22.14. Por lo general, dos capas de rejillas de dispersión de 75 mm a 100 mm de distancia se colocan por encima de la placa superior o por debajo de la placa inferior.

Las espirales se componen de barras longitudinales atadas con aglomerantes muy espaciados en forma de hélice. Las espirales funcionan como columnas RC y transfieren la carga del rodamiento a la superficie del concreto después de la dispersión adecuada, de modo que la intensidad de la presión sobre la superficie del concreto esté dentro del valor seguro.

Cuando la carga se distribuye sobre el concreto a través de la rejilla de dispersión y la columna en espiral, la tensión del concreto permisible justo detrás de la placa de apoyo puede incrementarse más allá del valor dado por la fórmula en la ecuación 22.1, que es aplicable en los casos en que solo se proporcionan rejillas de dispersión.

La carga en la columna espiral no debe exceder el valor dado por:

P = A c 6 co + A s 6 así que + 2A sp 6 sp (22.12)

Donde, P = Carga en columna espiral en Newton

6co = tensión directa permisible del hormigón, en MPa

6so = Tensión admisible para acero longitudinal en compresión directa en MPa

Ac = Área de la sección transversal del concreto en el núcleo de la columna (excluyendo el área del acero longitudinal) en mm 2

6sp = Tensión admisible en tensión en refuerzo en espiral = 95 MPa

Asp = Área equivalente de refuerzo en espiral (es decir, el volumen de refuerzo en espiral por unidad de longitud de columna).

En ningún caso la suma de los términos Ac 6co y 2 Asp. 6sp deberá exceder 0.5 fck.

Materiales y especificaciones de rodamiento:

Para materiales y especificaciones para rodamientos metálicos,

yo. “Rodamientos metálicos” y para rodamientos elastoméricos,

ii. "Rodamientos elastoméricos" serán referidos.

Las tensiones admisibles en el acero utilizado para los rodamientos metálicos se dan en la Tabla 22.2:

Ejemplo 1:

Diseñe un cojinete de rodillos de acero suave para una carga de 1000 KN, incluido el efecto de impacto. Dado:

i) Coeficiente de fricción del rodamiento de rodillos = 0.03 y

ii) Movimiento del rodillo en cualquier dirección = 20 mm.

Tensión de concreto permisible básica en compresión, 6co, de la Tabla 5.9 para concreto M20 = 5.0 MPa El valor permisible aumentado puede obtenerse de la ecuación 22.1 mediante el uso de rejillas de dispersión. Suponiendo un tamaño de pedestal de 750 x 450 x 150 mm, A 1 = 750 x 450 y A 2 = 650 x 350.

También de la Tabla 22.1, K para rodillo simple de acero dulce es

p = 8d o 1667 = 8d; o d = 1667/8 = 208 mm. Di 200 mm.

Ejemplo 2:

Diseñe el refuerzo en espiral para una audiencia que tenga un tamaño de placa de 500 x 700 y que lleve una carga de 3000 KN.

Solución:

Tensión del concreto en la base de la placa = 3000 x 10 3/500 × 700 = 8.57 MPa

Esto excede el esfuerzo de compresión básico permisible, para concreto M20, 6co = 5.0 MPa o 6.28 MPa incluso si se usa un pedestal de 650 x 850 mm con rejilla de dispersión. Por lo tanto, se propone proporcionar una rejilla de dispersión con refuerzo en espiral.

Se propone utilizar dos espirales entrelazados de 500 diámetros, como se muestra en la figura 22.13.

Esto es mayor que (1603 + 931) x 10 3, es decir, 2534 KN. Por lo tanto, la columna en espiral es suficiente para transferir la carga de diseño de 3000 KN desde el rodamiento. La posición relativa de la rejilla de dispersión y la columna en espiral debajo del cojinete se muestra en la Fig. 22.14.

Protección y mantenimiento de rodamientos:

En una estructura de puente, los cojinetes constituyen una parte funcional muy importante de la que depende toda la superestructura y, por lo tanto, deben cuidarse con mucho cuidado y mantenerse en buenas condiciones.

Se debe realizar una inspección periódica de los rodamientos y limpiarlos de polvo, residuos, etc. Los rodamientos metálicos deben engrasarse para un servicio eficiente y sin problemas. La figura 22.15 muestra una caja de grasa para la protección de un rodamiento de rodillos metálico.