En ingeniería y construcción estructural , 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 se conoce como "construcción de pasadores y barras de ojo" en los casos en que se utilizan pasadores. [1]
Una barra de ojo 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 podrá 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. [2]
En los anclajes de cables de los modernos puentes colgantes de cables no se utilizan argollas abiertas. Esto no permite que los cables pasen por encima del ojo, en lugar de requerir pasar a través de un ojo cerrado.
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.
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.
Los eslabones de ojo se han utilizado durante mucho tiempo en puentes colgantes con varios eslabones de ojo combinados para formar una estructura altamente redundante. Este uso de barra de ojo la coloca en un eslabón de cadena que sostiene una carga basada en tensión en lugar de compresión. Sin embargo, los tramos de suspensión de eslabones de cadena más modernos y de baja redundancia cayeron en desgracia general como resultado del colapso del Puente de Plata en 1967, que provocó la muerte de 46 personas.
(El método actual de diseño de puentes colgantes es utilizar múltiples hilos de alambre trefilado para formar cables sustanciales). [3]
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.
Las barras oculares originales se formaban "apilando" [2] metal de hierro delgado uno encima del otro y forjándolo 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. [2] 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.
El apilamiento fue reemplazado 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 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 :
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.
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.
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.
Las barras oculares se crearon a principios del siglo XX, cuando el costo del acero era alto. 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. [4]
Los problemas ocurren por las siguientes razones:
Es posible que una barra no se fabrique correctamente debido a una mala fundición, si es de acero, o a un mal martillado, 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. [2]
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. [5]
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.
Debido a los avances tecnológicos en la creación de barras para los ojos, el hierro y el antiguo método de fundición de las barras para los ojos 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. [4]