Barra de ojos

En ingeniería estructural y construcción, una barra de ojo es una barra recta, generalmente de metal, con un orificio ("ojo") en cada extremo para fijar a otros componentes. Las barras de ojo se utilizan en estructuras como puentes, en entornos en los que sólo se aplica tensión y nunca compresión. También conocida como "construcción con pasadores y barras de ojo" en los casos en los que se utilizan pasadores.

Estructura

Una barra ocular cerrada normalmente tendrá una sección transversal rectangular de espesor constante en toda su longitud y un ancho constante en todos los extremos excepto en los extremos. Los extremos pasarán a una parte más ancha que termina en un extremo redondeado. En el centro de este extremo habrá un orificio que recibirá un pasador cilíndrico, que puede tener capacidad para aceptar una o más tuercas o pernos. Si la barra tiene una sección transversal redonda, normalmente se forjará en los extremos para crear una cabeza, que luego se aplanará mediante forjado adicional. Luego, la cabeza puede mecanizarse hasta obtener un espesor y una planitud precisos. Un método alternativo para utilizar barras redondas es formar un bucle y soldar por forja (soldadura con martillo) o soldar eléctricamente el extremo libre a la barra principal.

Las barras de ojo abiertas no se utilizan en los anclajes de cables de los puentes colgantes modernos de alambre-cable. Esto no permite que los cables pasen por encima del ojo, en lugar de requerir pasar a través de un ojo cerrado.

Aplicación

Las barras pueden fabricarse con orificios para pasadores ligeramente más pequeños. Si es así, estos se escarian en el campo. Este escariado en campo asegura que las tensiones se distribuirán uniformemente entre las diversas barras que forman el elemento de armadura o el eslabón de la cadena. En el momento del montaje se puede añadir un tratamiento resistente a la corrosión en forma de grasa, pasta de aceite de plomo blanco o rojo u otro material que excluya el agua.

Armas: cubiertas y edificios

Las barras de ojo se utilizan en partes de armaduras unidas con pasadores donde se puede establecer mediante procedimientos de ingeniería que la barra no se impondrá a ninguna tensión que no sea la tensión en todas las condiciones esperadas. Las barras de ojo se utilizan para complementar los soportes de la estructura del armazón del techo hechos de madera o metal. Se colocan como puntales de la armadura, ubicada al lado de la viga real.

Tramos de suspensión de eslabones de cadena

Los enlaces de pestañas se han utilizado durante mucho tiempo en puentes de suspensión con una serie de enlaces de pestañas combinados para formar una estructura altamente redundante. Este uso de la barra de ojos lo sitúa en un enlace de cadena que sostiene una carga basada en tensión en lugar de compresión. Sin embargo, los lazos de suspensión más modernos de cadena de baja intensidad cayeron en desfavoramiento general como resultado del colapso del Puente de Plata en 1967, lo que llevó a la muerte de 46 personas.

(El método actual de diseño de puentes colgantes es utilizar múltiples hilos de alambre trefilado para formar cables sustanciales).

Fabricación

Las barras de ojo pueden estar fundidas, forjadas o cortadas a partir de una placa laminada. Si se utiliza material redondo, los ojos normalmente serán forjados. El tratamiento térmico (calentamiento y enfriamiento rápido) dará como resultado una estructura cristalina microscópica de grano fino, lo que mejorará la resistencia de la barra. Una dureza excesiva puede provocar fragilidad, lo que debe evitarse. Los pasadores utilizados para unir las barras también serán tratados térmicamente, generalmente hasta un grado de dureza superior al de las barras, para que no se corten bajo tensión elevada.

Apilamiento

Las barras oculares originales se formaron a partir de "apilamiento" finos metales de hierro uno encima del otro y forjándolos en un horno. Una vez junta, la pieza se calentó y se martillaba en forma de U sobre un troquel. Para crear el ojo, se martillaba el hierro doblado calentado para cerrar el espacio y crear la forma del ojo. Este método creó una forma rápida y eficiente de crear la barra, sin embargo, no permanecería estructuralmente unida después de cierto punto debido a que el método de apilamiento no se calentaba bien o era defectuoso.

Reparto

El apilamiento fue reemplazado por el vaciado, en el que el ojo y la barra se funden juntos en el mismo molde, creando una pieza más sólida con menos área para que la unión se rompa.

Los métodos más nuevos de corte de acero, como el láser, el plasma y el chorro de agua, permiten la producción de artículos de acero, como barras oculares, 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 lijado y acabado adicional antes de su uso.

Plasma

El gas oxígeno se canaliza a través de un electrodo y crea un arco, que puede canalizarse hacia el acero permitiendo cortar el metal. Este método de corte sólo funciona en metales conductores.

Chorro de agua

Al igual que el láser, el corte por chorro de agua utiliza una máquina de corte, pero utiliza la fuerza del agua para cortar el acero. El uso de agua crea cortes casi terminados y suavizados, lo que reduce el tiempo de producción.

Ventajas de uso

Las barras oculares se crearon a principios del siglo XX, cuando el coste del acero era elevado. La creación de la barra ocular proporcionó una solución sencilla para reducir la cantidad de acero necesaria en un puente. Utilizando un método de pasador y ojo, teóricamente se aplicaría menos tensión a los miembros de unión.

Problemas de uso

Los problemas ocurren por las siguientes razones:

Fabricación inadecuada

Es posible que una barra no se fabrique correctamente debido a una mala fundición, si es de acero, o a no estar martillada correctamente, si es de hierro. Este error es evidente en los puntos donde la cabeza se ha desprendido de la barra o la cabeza se ha agrietado desde el orificio de un alfiler hacia el lado exterior.

Capas insuficientes

Las barras para los ojos, cuando se colocan como soportes en puentes, no tienen capas suficientes. Considere la catástrofe de Silver Bridge, este fue un caso en el que solo 2 barras oculares estaban emparejadas como soportes en la cadena. Era una práctica más común usar 4 barras de ojo unidas con alfileres en el caso de que una barra de ojo fallara, 3 más podrían dividir la carga en lugar de solo la barra de ojo restante. En el caso del puente Silver, la barra restante también se rompió, lo que provocó el colapso del puente.

Ropa general

Como todo metal, el acero se desgasta con el tiempo. Como resultado, los pasadores de acero en los ojos 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 creación de barras para los ojos, las barras para los ojos de hierro y el antiguo método de fundición de acero son menos comunes. Sin embargo, estos puentes más antiguos todavía necesitan mantenimiento y revisión. Investigadores como Dewey Walls, Jr. de Union Pacific Rail Road han recopilado recursos sobre cómo revisar, identificar ubicaciones comprometidas y cómo reparar adecuadamente el área.

Puentes colgantes notables documentados por HAER