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El peso del vehículo requiere cálculos en las infraestructuras

Publicado por: Paúl Miguel Ortega González, en Jul 20, 2020

   Los bocetos de abajo, simplificados para hacer más comprensible el gráfico, muestran alguno de los esfuerzos derivados de la circulación de camiones. Son aplicables a todo tipo de vehículos, pero cobran especial relevancia cuando hablamos de megacamiones. Su peso amplifica los esfuerzos, y no todas las vías están adecuadas a ellos.

   La primera imagen muestra una carretera de montaña con un muro de contención por la que circula un camión. En azul podemos ver cómo el peso de distribuye en vertical sobre el firme, y este a su vez comprime las capas inferiores. El esfuerzo en vertical es el más fácil de visualizar y al que todos los lectores están acostumbrados. Pero en este caso tiene una consecuencia añadida.

   También en la primera imagen podemos observar cómo el muro de carga está realizando un esfuerzo horizontal por mantener la carretera en su lugar (rojo). A mayor peso sobre la misma, mayor será la carga horizontal que trata de abrir el muro hacia fuera. De ahí que los tirantes sujeten los muros en esta dirección, y que sus tensores penetren varios metros en la roca, cosiendo el muro.

   Con los megacamiones, estos esfuerzos mecánicos aumentan de intensidad al aumentar el peso por eje y por tanto la tensión que cada metro cuadrado de muro de carga tiene que aguantar. Este es uno de los motivos por los que estos grandes vehículos no pueden circular por todas las carreteras. Estas han de resistir todo tipo de esfuerzos, no solo el peso sobre el asfalto.

Esfuerzos horizontales en movimiento

   Además del esfuerzo estático por el mero hecho de tener peso, el cálculo de la infraestructura se complica sobremanera debido a los esfuerzos dinámicos. Es decir, los esfuerzos derivados de vehículos pesados en movimiento. Si estos son excesivos, pueden causar daño sobre el asfalto e incluso sobre los elementos estructurales, como es el caso del puente de la segunda imagen.

   Cuando un vehículo está en movimiento, también imprime esfuerzos sobre el asfalto en la dirección de avance, como ya vimos en otro artículo: comprime el firme justo tras las ruedas y tensa el firme justo delante de ellas. A mayor masa y velocidad, más esfuerzo, y estos pueden ser notables.

esfuerzos asfalto

   Pensemos por un segundo en un camión sencillo de dos ejes con una distancia entre ejes de 8 metros (arriba, sin escala). Justo antes de que la primera rueda llegue a un punto del firme, este se tensa a la velocidad de avance del vehículo, y se comprime una fracción de segundo después una vez la primera rueda ha pasado. Un tercio de segundo después y el segundo eje repite el proceso.

   Todos estos esfuerzos horizontales, que sobre el asfalto son de tipo “tracción/compresión”, se transmiten a elementos estructurales como columnas, pilares o pilas, como es el caso del croquis con el puente. En rojo, sobre la estructura de hormigón armado que liga el tablero horizontal del puente con las pilas, podemos ver cómo se transmite dicho esfuerzo, que ahora es un cortante.

    A mayor velocidad y masa de los vehículos que circulan por el puente, mayores serán los cortantes, que actúan como cizallas y pueden causar graves daños estructurales si exceden de forma prolongada las tensiones admisibles.

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