Los ingenieros civiles de la Universidad de Purdue están liderando un proyecto con el Departamento de Transporte de Indiana para aprender a usar un tipo de pila de puente que a menudo se ve en aplicaciones en alta mar, investigación que podría ayudar a reducir el costo de la construcción de puentes o el reemplazo de tramos viejos.
Las pilas se usarán en los cimientos de un puente que cruza el río Wabash cerca del campus de Purdue en el lado este de Sagamore Parkway en West Lafayette, Indiana.
Llamadas grandes pilas de tubos abiertos LOEPP, las longitudes de las tuberías de acero de aproximadamente 100 pies de largo y dos pies de diámetro conformarán los pilares centrales del puente. Una ventaja de las pilas de tubos es que pueden introducirse en el aluvial del lecho del ríosuelo más fácil que las pilas cerradas tradicionales, que se utilizarán para los muelles finales, dijo Rodrigo Salgado, profesor de Ingeniería Civil Charles Pankow en la Escuela de Ingeniería Civil de Purdue, Lyles.
Dirige la investigación con la profesora de ingeniería civil Monica Prezzi, trabajando con los estudiantes de doctorado Eshan Ganju y Fei Han. El proyecto también involucra a ingenieros en INDOT a través del Programa Conjunto de Investigación de Transporte en Purdue.
"Los ingenieros de INDOT tienen una larga historia de trabajo con Purdue para desarrollar y evaluar conjuntamente enfoques innovadores de ingeniería", dijo Darcy Bullock, profesora de ingeniería civil y directora del Programa Conjunto de Investigación de Transporte. "Estos tipos de experimentos de campo son críticospaso en la implementación de innovaciones de ingeniería "
Los investigadores han construido una pila de prueba de doble pared especialmente diseñada que contiene un tubo interno y externo, uno deslizado dentro del otro. Debido a que los dos segmentos están conectados solo en la parte superior, pueden deformarse de forma independiente, un diseño que hace posiblemida con precisión y por separado las fuerzas ejercidas por el suelo en las superficies internas y externas. Un video de YouTube está disponible en http://youtu.be/IlWj13whIMQ .
Las pilas grandes de extremo abierto se han utilizado en aplicaciones en alta mar, como turbinas eólicas y plataformas petrolíferas, e INDOT está explorando cómo usarlas con más frecuencia para estructuras en tierra. Debido a que la pila es más grande que las pilas convencionales, se necesitan menos., potencialmente trayendo construcción de puentes de menor costo.
"Si la capacidad es lo suficientemente alta, pueden ofrecer una forma muy económica de construir puentes", dijo Prezzi.
Sin embargo, se sabe poco acerca de cómo se comportan las pilas cuando son empujadas profundamente en el suelo. El proceso, dependiendo de la densidad y las tensiones en el suelo y del diámetro interno de la pila, puede causar que un tapón denso de tierra sese forman en la parte inferior de la pila, cambiando su comportamiento. Dos tipos de sensores colocados en incrementos de un pie a lo largo de la pila proporcionarán datos para determinar con precisión cuánta tensión se genera en las tuberías internas y externas de la tubería doble.pila de pared. Los datos serán considerados en el diseño final de los cimientos del puente.
A medida que la tubería abierta se introduce en el suelo, el suelo causa una resistencia diferente en las paredes exterior e interior de la tubería.
"Estas pilas abiertas derivan su resistencia de la interacción compleja de la pila con el tapón de tierra que entra en ella", dijo Salgado. "Aprenderemos cuánta tierra entra en la pila y cuánta resistencia desarrollas a medida que el tapónse vuelve más denso. También aprenderemos cómo el tapón afecta la respuesta del pilote durante la conducción, bajo cargas dinámicas y durante la carga estática a través de la prueba de carga que se realizará ".
Los sensores se colocan en las paredes internas y externas de la pila de prueba, lo que permite a los investigadores medir la cantidad de carga que se transfiere al suelo a medida que la pila se introduce en el suelo y también más tarde, durante las pruebas de carga estática.Al mismo tiempo, los investigadores estudiarán una segunda pila de prueba que tiene un extremo cerrado, lo que permite una comparación directa. A diferencia de las pilas abiertas, la pila cerrada contiene un zapato puntiagudo en su base.
"Lo que es inusual y posiblemente único es que tendremos pilas instrumentadas de gran diámetro cerradas y abiertas instaladas en el mismo sitio para que podamos comparar directamente", dijo Salgado.
Los más de 200 sensores utilizados para instrumentar las pilas estarán vinculados a un sistema de adquisición de datos por 24,000 pies de cables eléctricos.
"Si las cargas no son las mismas en diferentes lugares, eso se debe a que parte de la carga a lo largo de esta longitud se transfirió al suelo, que es lo que quiere que suceda", dijo Prezzi. "Al medir las tensiones en diferentes secciones transversales puededeterminar cómo la carga está disminuyendo en la pila a medida que se transfiere al suelo "
El movimiento del tapón en la tubería también se medirá utilizando un medidor operado por una polea.
"Esta es una innovación de vanguardia que ha sido posible gracias a la inversión continua en JTRP y el trabajo en equipo del personal de INDOT y los investigadores de clase mundial", dijo Timothy J. Wells, ingeniero y gerente de la Sección de Investigación de Sistemas de Transporte de INDOT.
El proyecto ofrece una oportunidad inusual para estudiantes de doctorado.
"Es muy raro que los estudiantes de doctorado tengan la posibilidad de realizar investigaciones de gran calidad y a gran escala como esta en el campo", dijo Salgado.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Purdue . Original escrito por Emil Venere. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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