¿Qué es un waler?
Los Walers son vigas estructurales montadas enrasadas con el plano de la cubierta de los pantalanes flotantes de hormigón Unifloat de Bellingham Marine. Están unidas a los pantalanes flotantes de hormigón por largas varillas roscadas en los extremos. Llamadas "through rods", estas varillas abarcan todo el ancho del pantalán flotante y se fijan mediante tuercas y arandelas.
Los Walers pueden estar hechos con una gran variedad de materiales estructurales dependiendo de las exigencias de ingeniería de la marina. Esto incluye maderas estructurales, materiales compuestos, acero y otros materiales. La gran mayoría de los sistemas de pantalanes flotantes de hormigón Unifloat emplean maderas estructurales, aunque Bellingham Marine ha construido puertos deportivos con travesaños de otros materiales según sean los apropiados para el proyecto.
Los pantalanes flotantes de hormigón para marinas, están fabricados y ensamblados en módulos. La construcción modular permite doblar las conexiones del flotador, proporcionando la flexibilidad apropiada para una estructura flotante sujeta a la acción del oleaje. Además, la fabricación y la instalación de los pantalanes, es más manejable cuando los pantalanes flotantes de hormigón han sido fabricados y transportados en módulos. Un beneficio adicional es que los módulos se pueden quitar y ser reemplazados, en el improbable caso de que sea necesario y las plataformas pueden ser desmontadas y modificadas si el propietario quiere remodelar la estructura en el futuro.
El propósito estructural vital de los walers no es otro que conectar los módulos flotantes.
En un puerto deportivo con pantalanes flotantes de hormigón Unifloat, ningún otro método de conexión, como bisagras entre flotadores, es necesario o de hecho deseable, tal como el sistema de walers ha demostrado en las pruebas más duras que la naturaleza puede ofrecer. Los Walers realizan otras dos funciones. En primer lugar, protegen los pantalanes flotantes de hormigón del impacto de un barco amarrado. En segundo lugar, presentan una superficie suave para el casco de los barcos amarrados, especialmente cuando los largueros se construyen con maderas estructurales combinadas con defensas de protección de caucho.
El nacimiento del waler.
El sistema moderno de walers Unifloat, es el descendiente directo del concepto de pantalanes flotantes de hormigón waler –connected, patentado por Ernest M. Usab de Long Beach, CA, el 28 de octubre de 1958. Usab obtuvo la patente U.S. 2857872 y otorgó la licencia a Bellingham Marine mismo año. Bellingham Marine introdujo esta tecnología en el mundo con la fabricación y construcción de Shilshole Bay Marina en Seattle, Washington. En los años siguientes se hizo evidente que el concepto de Usab revolucionaría la industria marina y Bellingham Marine compró la patente.
Desde ese primer proyecto, Bellingham Marine ha mejorado continuamente la tecnología y ahora ha fabricado e instalado más de 20 millones de pies cuadrados de muelles en decenas de miles de instalaciones en todo el mundo. Los pantalanes flotantes de hormigón equipados con walers, instalados en Shilshole Bay Marina sirvieron durante más de cincuenta años, hasta que el puerto deportivo ha sido reformado para dar cabida a barcos más grandes de hoy en día. El puerto deportivo se equipó con nuevos muelles con pantalanes flotantes de hormigón, otra vez construidos por Bellingham Marine. El capítulo final que avala la excelencia y la durabilidad del diseño original de Usab aún no se ha escrito, muchos de los diques originales de Shilshole fueron vendidos a particulares para uso residencial como pantalanes de atraque y todavía están en servicio.
La genialidad del sistema waler.
La patente de Usab describe la función de los largueros como, " ... para mantener los pernos u otros medios de sujeción, y distribuir las fuerzas recibidas de los mismos a lo largo de la estructura." Este es el verdadero genio del sistema waler: las cargas distribuidas.
Para entender la importancia de las cargas distribuidas, hay que tener en cuenta los alternativos sistemas de conexión de pantalanes flotantes de hormigón en uso hoy en día. Son típicos los sistemas que emplean tornillos de alta resistencia de acero con bisagras o grandes cables trenzados recorriendo los cantos de los pantalanes. Hay dos problemas con estos sistemas. En primer lugar el sistema de conexión puede, y lo hace, fallar. Lo hace debilitado por la flexión repetida y el ataque de la corrosión galvánica. En segundo lugar, las fuerzas en los pantalanes no están distribuidas, pero están concentradas en los bordes de los flotadores. Así enormes esfuerzos cortantes se concentran donde pueden ocasionar daños irreparables en el cuerpo de hormigón del pantalán flotante.
Cuantificación de las ventajas de un sistema de cargas distribuidas.
Los análisis de resistencia de las estructuras es una ciencia complicada, pero reduciendo el análisis a sus cimientos, podemos comparar los sistemas con mayor claridad y comprensión. El siguiente ejemplo -muy fácil de comprender- viene a demostrar las ventajas de los sistemas de cargas distribuidas sobre los sistemas de cargas puntuales.
Un ejemplo práctico : siga las tensiones
Un gran barco de motor está amarrado a un muelle de pantalanes flotantes de hormigón durante una tormenta. La considerable superficie de "efecto-vela " del barco, las corrientes en el interior del puerto, y la frecuencia de las olas contra el barco, se transmiten todas ellas a través de sus líneas de amarre al muelle de flotante de hormigón. Estas fuerzas se desplazan a través del pantalán flotante y se comportan como esfuerzos cortantes en las conexiones de los módulos. En nuestro ejemplo, la fuerza de cizallamiento resultante en los puntos de conexión entre los pantalanes es de 10.000 libras. En un puerto deportivo real en una tormenta real, podría ser más o menos, pero 10.000 libras es un número redondo para trabajar.
Figura A. Sistema de conexión articulada
En los sistemas de bisagras o por cable, la carga se aplica a las esquinas de los flotadores como una carga de cizallamiento de 5000 libras aplicada por igual a cada una de las cuatro esquinas. La carga se transfiere a través de la bisagra o del cable al hormigón en las esquinas. La estructura de hormigón debe soportar un esfuerzo de corte de 5.000 libras en las vulnerables esquinas de los pantalanes flotantes de hormigón.
Figura B. Sistema de connexión Waler
Por el contrario, un sistema de pantalanes flotantes de hormigón Unifloat con una configuración típica de 10 varillas through-rods, recibe la misma carga de 10.000 libras. A diferencia del sistema de bisagras, donde las cargas se concentran en las esquinas, la carga de cizallamiento se reparte arriba y abajo del waler y se distribuye entre todos los puntos de entrada/salida a través de varilla. Cada uno de los 20 puntos de entrada/salida en la estructura de hormigón debe enfrentarse a solo 1.000 libras de la fuerza de cizallamiento. El sistema de walers, con su diseño de distribución de cargas,, ha reducido la carga sobre la estructura del pantalán flotante de hormigón en un 80%.
Los beneficios de la madera estructural.
Como se ha dicho anteriormente, la gran mayoría de los puertos deportivos con pantalanes flotantes de hormigón Unifloat emplean largueros hechos de maderas estructurales. Los propietarios de puertos deportivos intuitivamente preguntan: ¿es un puerto deportivo con walers de madera tan fuerte como debe ser? Es de naturaleza humana asumir que los pantalanes unidos por tornillos de acero o cables deben ser más fuertes. Si bien puede parecer contrario a la intuición, la elección de la madera estructural para los largueros, es una decisión deliberada adoptada con el fin de construir la más fuerte, más duradera, más práctica y más atractiva marina del mercado.
La selección de la madera como el material de elección para los largueros se basa en consideraciones de ingeniería estructural. La madera es el material de construcción más utilizado en el mundo. Es el material perfecto para ambientes corrosivos que se encuentran en constante movimiento. La madera es un material natural. Su estructura celular se ha adaptado a los movimientos de flexión. Mantiene su resistencia bajo continuos movimientos de flexión mientras las estructuras metálicas se degradan y fallan bajo las mismas condiciones. La madera puede soportar un impacto más repentino sin deformación permanente que estructuras metálicas equivalentes. La madera es impermeable a la corrosión galvánica.
La prueba de un gran puerto deportivo.
Lo más importante es que la madera se ha probado en marinas de todo el mundo. La costa de América desde la costa Este a través de Florida alrededor del Golfo de México hasta Texas, es un laboratorio de pruebas para los puertos de walers de madera. Se han probado durante años en algunas de las tormentas registradas más terribles, y el sistema de walers de madera ha estado más a la altura de lo esperado. El huracán Ike rugió en Galveston Bay el 13 de septiembre de 2008 y apuntó a Bayland Marina en Baytown, Texas, equipado con pantalanes flotantes de hormigón Unifloat. El evento calificado como la "tormenta de los 100 años" fue el tercer huracán más caro que nunca antes había tocado tierra en los EE.UU. El puerto con pantalanes flotantes de hormigón Unifloat se llevó la peor parte de la tormenta hasta que una oleada de marea levantó los pantalanes por encima de la parte superior de los pilotes. Los pantalanes navegaron hacia la costa de sotavento, y fueron detenidos por una línea de árboles. Cuando la tormenta pasó, los marineros de la marina encontraron el puerto en gran parte intacto en la playa de la bahía... Los pantalanes seguian conectados entre sí por los travesaños de madera!
Conclusión
Leonardo da Vinci dijo: "La simplicidad es la máxima sofisticación". Podría haber estado describiendo el sistema de conexión de walers Unifloat. Si bien puede parecer una idea simple, el método de Ernest Usab para la conexión de los pantalanes flotantes de hormigón utilizando el concepto de distribución de cargas, es una solución técnica elegante que ha demostrado su valía a lo largo del tiempo. Mientras que Bellingham Marine puede, y ha construido puertos deportivos con walers de otros materiales, el waler estructural de madera es el estándar por el cual se miden todos los demás sistemas de conexión de estructuras flotantes.
