UPV



Métodos constructivos de puentes y estructuras singulares


Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - MAQUINARIA Y PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE CIMENTACIONES Y ESTRUCTURAS, Métodos constructivos de puentes y estructuras singulares, Obras de edificación, cimientos y estructuras, TIPOLOGÍAS DE OBRAS Y PLANTEAMIENTOS CONSTRUCTIVOS    

Fuente: http://www.metalocus.es/content/es/blog/zaha-hadid-architects-gana-el-concurso-del-puente-danjiang

A continuación os dejo una animación detallada del proceso constructivo del Puente Danjiang en Taiwan, el puente atirantado más largo del mundo, diseñado por Zaha Hadid Architects con la colaboración de Leonhardt, Andrä & Partner y Sinotech Engineering Consultants.

El diseño del puente minimiza su impacto visual, utilizando un solo mástil de hormigón estructural, para soportar la carretera de 920 m de largo, la red ferroviaria y el paseo peatonal, construidos en acero.

El vídeo ha sido realizado por MIR y Morean.

 

18 octubre, 2017
 
|   Etiquetas: ,  ,  |  

Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - MAQUINARIA Y PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE CIMENTACIONES Y ESTRUCTURAS, Materiales de construcción, Métodos constructivos de puentes y estructuras singulares    

Pasarela sobre el AVE en Lérida. 2001 Proyecto de PEDELTA. Arco biapoyado de 38 metros de luz y 3 de ancho. Elementos atornillados.

Pasarela sobre el AVE en Lérida. 2001 Proyecto de PEDELTA. Arco biapoyado de 38 metros de luz y 3 de ancho. Elementos atornillados.

Los nuevos materiales compuestos basados en polímeros reforzados con fibras (PLR), están presentes en casi todos los objetos de nuestra vida diaria. También se usan en el mundo de la construcción: elementos estructurales, cerramientos opacos o traslúcidos, sanitarios, pavimentos, conducciones, elementos de instalaciones eléctricas, etc.

La historia de los plásticos podría iniciarse en 1839 con la vulcanización de la goma por Charles Goodyear, aunque los olmecas ya lo hacían hace 3500 años. En 1860 Parker patenta la parkesita, el primer celuloide. En 1869 Hyatt descubre el celuloide. En 1907 Baekeland descubre la baquelita, primer polímero sintético, y así hasta nuestros días.

Los PRF se empezaron a utilizar en la industria aeronáutica desde la década de los sesenta, pero ya en este siglo se están empezando a utilizar en los proyectos de puentes y pasarelas. Desde la construcción del primer puente de polímeros en Asturias en 2004, en España se han hecho realizaciones en otros sitios como Madrid o Cuenca, entre otros.

Suelen ser estructuras híbridas, donde se combinan elementos tradicionales con nuevos materiales. En general son de dos tipos:

  • Las que el tablero superior es de PRF que se apoya sobre vigas de acero, de madera o de hormigón
  • Las que las vigas son de PRF y sobre ellas apoya un tablero tradicional (hormigón armado, madera)

 

Entre las ventajas de los puentes y pasarelas realizados con plásticos reforzados con fibras, podemos resaltar las siguientes:

  • Ligereza
  • Elevada resistencia y rigidez específica
  • Gran resistencia a la corrosión y agentes ambientales
  • Baja conductividad térmica
  • No producen interferencias en campos electro-magnéticos
  • Gran libertad de formas, tamaños y diseños

 

Entre las desventajas:

  • Elevado precio inicial (necesario un análisis a lo largo de toda la vida)
  • Degradación de sus propiedades a temperaturas no excesivamente altas, especialmente de la matriz polimérica (100ºC)
  • Inercia del sector
  • Falta de experiencia
  • Inexistencia de normas y recomendaciones
  • Mal comportamiento en caso de incendio

 

A continuación os paso la serie de tuits que sobre este tema tuvimos ocasión de publicar el 15 de mayo de 2015. Espero que os gusten.

 

 

 

 

4 octubre, 2017
 
|   Etiquetas: ,  ,  ,  ,  |  

Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - MAQUINARIA Y PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE CIMENTACIONES Y ESTRUCTURAS, Métodos constructivos de puentes y estructuras singulares    

ph_pilas5

Pilas prefabricadas. Fuente: Grupo Pacadar, www.pacadar.es

La prefabricación en la construcción de pilas de puente constituye una alternativa a la construcción mediante sistemas tradicionales de encofrado, los encofrados trepantes o los deslizantes. Las ventajas de la prefabricación se relacionan con la industrialización del proceso constructivo, mejoras de acabados, reducción de plazos, etc. Este tipo de construcción prefabricada ha evolucionado fuertemente, pudiéndose adecuar hoy día a la construcción de un buen número de tipologías de pilas al contar con sistemas auxiliares de transporte y montaje cada vez de mayor potencia, desde las correspondientes a pequeños pasos superiores a las de grandes puentes con pilas de incluso más de 40 m de altura. Los medios auxiliares de transporte y montaje permiten manejar pesos de 100 a 200 t, aunque es posible superar ampliamente estos valores.

Las tipologías habituales de pilas prefabricadas son las siguientes:

  • Fustes independientes con o sin capitel de apoyo
  • Pilas pórtico formadas por fustes verticales y cabecero superior de unión
  • Pilas construidas por dovelas horizontales
ph_dinteles1

Montaje de dinteles prefabricados. Fuente: Grupo Pacadar, www.pacadar.es

Quizá uno de los inconvenientes de la prefabricación, en este momento superados, es la unión entre elementos o entre elementos y partes “in situ”, especialmente en aquellas estructuras hiperestáticas. Las secciones de pilas pequeñas, de 60 x 60 cm2, suelen empotrarse en cálices dejados en las zapatas de cimentación, rellenándose el hueco libre con hormigón. Sin embargo, para mayores secciones, suele dejarse en la zapata vainas corrugadas de 100 mm de diámetro, con longitud suficiente para el anclaje de las armaduras del fuste. Posteriormente se rellenan estas vainas con un mortero sin retracción.

El montaje de estos elementos prefabricados se empieza con unos apoyos blandos de madera que sirven para calzar las piezas y evitar las concentraciones de tensiones en la superficie de la junta. Estas juntas posteriormente se rellenan y ajustan con un mortero líquido sin retracción que garantice la transmisión de tensiones.

En pilas altas, las pilas son de sección hueca para optimizar el uso del material, reducir el peso y facilitar el transporte y montaje. Suelen ser habituales las pilas octogonales o a secciones I enlazadas dos a dos para formar una sección en cajón.

También son prefabricados los dinteles colocados sobre las pilas individuales o formando pórtico con varias pilas. Pueden ser también macizos o aligerados con sección en pi.

Veamos varios vídeos al respecto.

A continuación podemos ver el montaje de un dintel prefabricado.

 

También podemos ver el montaje de un viaducto en Sot Gran, en Eix Transversal C-25. En el vídeo se ve una secuencia de fotos del montaje por parte de Alvisa de la estructura prefabricada de hormigón del Viaducto Sot Gran para el tramo Espinelves – Santa Coloma de Farners, correspondiente al desdoblamiento del Eje Transversal de la carretera C-25 (Girona – Lleida). Se trata de tres vanos de 28, 39 y 32 m de longitud, con monoviga hiperestática y pilas palmera prefabricadas de 21 m de alto y peso 170 t.

Licencia de Creative Commons
Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

3 octubre, 2017
 
|   Etiquetas: ,  ,  ,  |  

Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - MAQUINARIA Y PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE CIMENTACIONES Y ESTRUCTURAS, Métodos constructivos de puentes y estructuras singulares    

Enfilando cables de pretensado. Youtube.

El enfilado consiste en la colocación de la armadura dentro de la vaina, pudiéndose realizar esta operación antes o después de colocar la vaina en posición. Enfilar antes suele hacerse en taller, para elementos no muy largos, pero en el caso de un puente, suele hacerse con la vaina ya colocada. El enfilado de la armadura activa de un puente se suele realizar el día anterior al hormigonado para evitar los riesgos de un posible abollamiento o rotura de la vaina durante el hormigonado. En cualquier caso, hay que evitar tiempos prolongados entre el enfilado y la puesta en tensión de los cables.

Para realizar el enfilado se precisa de la bobina de acero de pretensar y de una  enfiladora. Una vez montada la bobina de cordón en la devanadora se procede al enfilado de los distintos cordones que constituyen un tendón mediante la enfiladora. La enfiladora es una máquina de tracción mecánica que empuja de forma semicontinua el torón de pretensar al interior de la vaina. En cualquier caso, por la parte delantera se dispone de un elemento esférico o con punta redondeada para que no se produzcan muescas o entallas en la vaina. Siempre se debe dejar aproximadamente un metro en cada extremo del tablero para que el gato pueda realizar las operaciones de tesado. Durante esta operación, la enfiladora se debe fijar lo mejor posible para evitar desplazamientos. Además, El especialista que maneja la enfiladora debe estar perfectamente comunicado con el operario situado en el extremo contrario con el fin de indicar la parada de la máquina.

Enfiladora. Fuente: http://www.tecpresa.es/

Suele ocurrir que el último torón que se debe enfilar para completar los necesarios en una vaina puede ser una tarea difícil, especialmente si el diámetro de esta vaina es muy justo. Lo que suele hacerse es soldar dos torones a uno que ya esté enfilado y se tira del extremo contrario del torón ya enfilado para introducir los otros dos que hemos soldados. Sin embargo, es preferible elegir un diámetro de vaina suficiente pare evitar estos problemas. En el extremo de cada cable se coloca una pieza metálica en forma de bala que evita que se desfleje y dañe la vaina.

Una vez realizado el enfilado de todos los cables, se debe repasar el trazado en alzado de las vainas para comprobar que no han perdido su posición durante el enfilado. Suele taparse el metro que sobresale por cada extremo se tapa con bolsas de plástico para evitar la caída de mortero durante el hormigonado del tablero, lo que dificultaría el tesado de la unidad al requerirse una limpieza cuidadosa que, obviamente, se evita protegiendo con bolsas de plástico.

Es muy habitual observar cómo el acero de pretensar pierde el color gris metálico si se deja la bobina a la intemperie durante unos días. Esto no es problema alguno dado que la capa de óxido superficial es pasivizante y no supone corrosión alguna de la armadura. Este comentario es extensivo a armaduras pasivas y vainas de pretensar. En la figura vemos cómo la bobina se coloca en un bastidor fijo al suelo para que la bobina no se mueva durante el traqueteo que supone el enfilado.

Detalle de la bobina del acero de pretensado

Detalle de la bobina del acero de pretensado

Os dejo un par de vídeos donde podéis ver cómo se enfilan los cables para el postesado del puente.

 

Licencia de Creative Commons
Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

26 septiembre, 2017
 

Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - HISTORIA DE LA INGENIERÍA CIVIL, MAQUINARIA Y PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE CIMENTACIONES Y ESTRUCTURAS, Métodos constructivos de puentes y estructuras singulares, Procedimientos constructivos de cimentaciones, sistemas de retención de tierras y anclajes    

Disposición general de un cajón neumático (adaptado de Wilson y Sully, 1949)

Disposición general de un cajón neumático (adaptado de Wilson y Sully, 1949)

Un cajón es una estructura que hundida a través  del terreno o del agua permite colocar la cimentación a la profundidad de proyecto, y que posteriormente pasa a formar parte de la estructura definitiva. Estos cajones pueden ser de fondo abierto o de fondo cerrado (ver cajones flotantes). Nos centraremos en este post en los cajones de fondo abierto en las que existe una cámara de trabajo sometida a una presión superior a la atmosférica para impedir que el agua entre en la excavación. Se trata de las cimentaciones mediante cajones neumáticos o de aire comprimido.

Alguien puede preguntarse a qué viene un post sobre una técnica que tiene riesgos evidentes de ejecución y que ya en un artículo de Presa y Eraso (1970) nos avisaba que era una técnica en trance de desaparecer. Hoy día existen procedimientos (por ejemplo pilotes de gran diámetro) que son más sencillos de construir, suficientemente seguros, rápidos y económicos que permiten evitar riesgos innecesarios, especialmente los procesos de compresión y descompresión que requieren tiempos suficientes, tal y como ocurre en los trabajos realizados por los buzos o submarinistas. Pues bien, razones históricas y docentes nos llevan
a analizar brevemente este procedimiento constructivo y a dejar unas cuantas referencias al lector curioso que quiera ampliar información al respecto.

En 1830 el británico Thomas Cochrane ideó y patentó un sistema para cimentar en seco, mientras que en Francia, de forma paralela, el ingeniero de minas francés Jacques Triger ideó en el año 1839 un sistema para poder excavar en el interior de la mina de Chalonnes  -que dirigía- en la zona cubierta por el agua del cercano río Loira. Mediante una cámara llena de aire a presión conseguía evitar la entrada del agua y así poder trabajar cómodamente. Habían inventado el cajón de aire comprimido.

Figura. Puente de Saltash (Isambar K. Brunel, 1854-1859) . Wikipedia

El aire comprimido fue empleado por primera vez en cajones de puentes por John Wright en 1851 para los pilares de puente Rochester, y algunos años más tarde por Isambard K. Brunel en el puente Saltash. El primero que lo utilizó en cimentaciones de puentes muy grandes fue James B. Eads, en el puente St. Louis sobre el río Mississippi, comenzado en 1864. El capitán Eads conocía muy bien el Mississippi, por eso sabía que el lecho era muy socavable. En una ocasión había buceado con escafandra durante una de las crecidas del rió y pudo observar el movimiento de las arenas del fondo. Por eso no dudó en bajar las cimentaciones a gran profundidad por debajo del lecho del río. Los dos pilares situados en el río se hundieron por medio de aire comprimido hasta profundidades de 26 y 28 m bajo el nivel del agua, lo que constituyó un éxito notable ya que los efectos fisiológicos al trabajar bajo elevadas presiones de aire eran más o menos desconocidos por aquel tiempo. Los métodos de hundimiento ideados por Eads han variado hasta ahora únicamente en algunos detalles. Daniel E. Moran introdujo en 1936 un nuevo tipo de cajón conocido con el nombre de “cajón de flotación”, siendo empleado para el puente sobre la  bahía de San Francisco-Oakland.

Puente de St. Louis sobre el río Mississippi (James B. Eads, 1864-1874). Wikipedia

Puente de Brooklyn, Nueva York (John Augustus Roebling, 1867-1883)

En Estados Unidos el ejemplo más llamativo en el uso de cajones de aire comprimido es el puente de Brooklyn. Se trata de cajones de 52 por 31 m, en el lado de Nueva York, que se dividieron en seis habitaciones donde trabajaban entre 15 y 20 personas en cada una de ellas –hasta 180 personas en su interior- y lo bajaron cerca de 24 m bajo las aguas del Hudson. Hubo grandes problemas y accidentes con las descompresiones, donde la mitad de los trabajadores sufrieron graves secuelas, y donde el propio Washington Roebling,  ingeniero jefe tras la muerte de su padre John A. Roebling, diseñador del puente, sufrió también las secuelas tras una visita de obra.

Cajones de aire comprimido para la cimentación del puente de Brooklyn

El procedimiento constructivo consiste en la hinca de un cajón con su borde inferior biselado o con forma de cuchilla que se va construyendo a medida que progresa la excavación del material que va quedando encerrado en su interior. Cuando se alcanza el lecho de roca, la cámara de trabajo se llena de hormigón y se convierte en la base permanente para la cimentación.  Su uso se limita a terrenos muy permeables o flojos debido al posible sifonamiento, cuando no sea posible el uso de un método alternativo. Antes de iniciar el proceso constructivo se hunde como un cajón abierto, tan profundo como sea posible. Mediante la inyección de aire comprimido se evita el desmoronamiento de las paredes.

El cajón de aire comprimido suele tener un cilindro de acceso para los trabajadores,  y otro cilindro independiente para los cangilones donde se coloca el material excavado. Hay unas compuertas herméticas que permiten mantener constante la presión de la campana durante la entrada y la salida de trabajadores y materiales. La presión debe equilibrarse en ambos lados de la compuerta para poder abrirla.

Mediante este método se pueden llegar a estratos de hasta 35 m de profundidad bajo el nivel del agua (pues los hombres no pueden trabajar a presiones de aire superiores a los 3,5 kg/cm2), no es necesario el agotamiento, es posible el acceso directo al fondo para vencer ciertos obstáculos durante el proceso de hinca y el fondo, una vez alcanzado, se puede observar y limpiar directamente, por lo que se garantiza unas condiciones buenas de cimentación. Sin embargo, entre los inconvenientes de este tipo de técnica destacan los siguientes: costes unitarios por material excavado altos y primas por peligrosidad a los trabajadores, pues se puede producir la muerte de los trabajadores por asfixia si hay una descompresión rápida de la cámara de trabajo. Ello obliga a duplicar las fuentes de energía para mantener la seguridad en la presión de aire.

Referencias:

Marsal, R.; Lloréns, M. (1980). Cimentaciones semiprofundas, en Jiménez-Salas, J.A. (Ed.) Geotecnia y Cimientos III: 212-251. Editorial Rueda, Madrid.

Presa, J.; Eraso, A. (1970). Las cimentaciones realizadas con cajones de aire comprimido. Una técnica en trance de desaparecer. Revista de Obras Públicas, 117(3064):855-862.

Tomlinson, M.J. (1982). Diseño y construcción de cimientos. Urmo, S.A. de Ediciones, Bilbao.

Willson, W.S.; Sully, F.W. (1949). Compressed-air caisson foundations. Inst. C.E. Works Comstruction Paper núm. 13.

YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. ISBN: 978-84-9048-457-9.

 

Licencia de Creative Commons
Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

22 septiembre, 2017
 

Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - MAQUINARIA Y PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE CIMENTACIONES Y ESTRUCTURAS, Métodos constructivos de puentes y estructuras singulares    

Harry Brearley (1871-1948)

El acero inoxidable, inventado en la primera década del siglo XX por Harry Brarley, presenta características de resistencia a la corrosión que los diferencia de los aceros convencionales al carbono. Estos aceros presentan un contenido mínimo de un 11% de cromo, aunque suele añadírsele también níquel. El acero inoxidable no es un material desconocido, aunque como se verá a continuación, ha sido poco empleado en obras civiles. Se puede encontrar en usos domésticos o en amplios usos industriales como plantas químicas, componentes de automoción o aeronáutica. Baddoo (2008) indica que el consumo mundial de acero inoxidable ha crecido al 5% anual durante los últimos 20 años, sobrepasando el crecimiento de otro tipo de materiales. Respecto a los últimos adelantos en los aceros inoxidables en cuanto a material, se recomienda la revisión realizada por Lo et al. (2009).

No sólo el aspecto estético, sino la facilidad del mantenimiento, es la que ha hecho de este material un referente en la arquitectura en aspectos no relacionados directamente con la resistencia estructural. Resulta curiosa la falta de experiencia y realizaciones con este material en el ámbito de la ingeniería civil, y en especial, de las estructuras como los puentes (aunque algunos pueden citarse en España, como el de Abandoibarra en Bilbao o el de Cala Galdana en Menorca). Y eso que determinados puentes, especialmente los situados en zonas costeras, presentan una degradación extraordinaria y unos costes de mantenimiento elevados (Cramer et al., 2002). Una revisión de la aplicación de los nuevos materiales en la ingeniería civil puede verse en el trabajo de Flaga (2000).

Pasarela de Abandoibarra. Bilbao (1996).

La falta de experiencia en el uso del acero inoxidable en su aspecto estructural deriva, tal y como indican Real y Mirambell (2000), de una falta de especificaciones de diseño que fomenten el uso de este material. Esta es, quizás, una de las limitaciones técnicas más importantes existentes en la actualidad. En efecto, una de las claves que diferencian al acero inoxidable del convencional es la no linealidad de su ecuación constitutiva, incluso a bajos niveles de tensión, así como una pronunciada respuesta al trabajo en frío. De hecho, el límite elástico de estos aceros no está bien definido, debiéndose asociar al 0,2% de su deformación (Gedge, 2008). Hoy día estos aceros son de gran interés, incluso en el campo del hormigón estructural, donde, tal y como indican Cobos et al. (2011), un incremento del 10% en el coste inicial en la construcción de un puente de hormigón estructural con armaduras inoxidables puede elevar a más de 120 años la vida útil en servicio en zonas costeras, altamente corrosivas. Pérez-González (2008) refiere al uso del acero inoxidable procedente de desecho como armaduras para losas de hormigón.

Loa aceros inoxidables pueden dividirse según su estructura metalúrgica en austeníticos, ferríticos, martensínicos, dúplex y de precipitación-endurecimiento. De ellos, los austeníticos y los dúplex son los más empleados en estructuras. En ellos, los niveles de resistencia aumentan con el trabajado en frío, si bien se reduce la ductibilidad. Una de las características más interesantes es la resistencia a la corrosión bajo tensión, típica de las estructuras sometidas a factores ambientales, siendo los aceros dúplex normalmente mejores que los austeníticos. Es por ello que el acero dúplex es el idóneo para su uso en puentes y pasarelas (ver Sobrino, 2006). Sin embargo, dentro de esta familia de aceros, el tipo idóneo de acero dúplex dependerá de las condiciones ambientales específicas, propiedades mecánicas necesarias, acabado superficial, etc. Por ejemplo, en la construcción del puente de Cala Galdana de Menorca, se utilizó un acero inoxidable dúplex tipo 1.4462. Baddo y Kosmac (2011) se refieren al acero dúplex como el idóneo en la construcción de puentes, especialmente los 1.4462, 1.4362 y 1.4162, según la nomenclatura EN 10088-4 (2009).

Puente de Cala Galdana, Menorca (vía puentemanía.com)

Un referente reciente respecto al diseño con acero inoxidable estructural es el manual realizado por Euro Inox y el Steel Construction Institute (2006), ahora en su tercera edición. Este manual presenta recomendaciones basadas en el método de los estados límite y, donde se considera adecuado, en el Eurocódigo 3 Proyecto de estructuras de acero. Este manual presenta una interesante Parte II donde se muestran ejemplos de dimensionamiento. Sin embargo, la actual Instrucción de Acero Estructural EAE (Ministerio de Fomento, 2011), en su Artículo 2 de ámbito de aplicación, excluye los aceros inoxidables, lo cual mantenía cierto impedimento a la extensión del uso de este material. Afortunadamente, en diciembre de 2012 salió a la luz la norma UNE-EN 1993-1-4 (Eurocódigo 3 – Proyecto de estructuras de acero, Parte 1-4 Reglas generales – Reglas adicionales para los Aceros Inoxidables).

Otra de las consideraciones de especial relevancia con respecto a los aceros inoxidables se refiere a los procesos constructivos y de montaje de estas estructuras cuando se comparan con los aceros convencionales. De hecho, las técnicas de corte, doblado, soldeo o acabado son distintas a las habituales. Así, los aceros dúplex presentan cierta dificultad añadida en relación con la realización de soldaduras. Además, para evitar la corrosión galvánica, los aceros inoxidables no deben entrar en contacto con otro tipo de metales.

Gate Arch de Missouri

La revisión realizada por Gedge (2008) respecto a los usos actuales que tiene el acero estructural en la construcción y en la ingeniería civil deja a las claras que, si bien no existe una gran tradición constructora con este tipo de material, también es cierto que las mayores exigencias relacionadas con la durabilidad de los materiales y la vida útil de las estructuras están reconsiderando al alza el uso de este material. Otra revisión del estado del conocimiento muy actual es la realizada por Baddoo (2008), en la que se centra no sólo en los aspectos de fabricación del material, sino en otros como el diseño y las realizaciones. El Gateway Arch de Missouri inspiró gran parte de la investigación del comportamiento structural del acero inoxidable en los primeros años de la década de los 60, de modo que la primera norma sobre este material estructural se publicó en 1968 por el AISI (1968).

La experiencia en el uso del acero inoxidable en puentes y pasarelas va en aumento, no sólo en España, sino a nivel internacional. En la publicación de Baddo y Kosmac podemos encontrar 20 puentes construidos con acero inoxidable desde el año 1999 al año 2011, lo cual son cifras pequeñas, pero ya significativas. A este respecto, hay que señalar que, en el año 2003, se realizó la sustitución de los tirantes de un puente arco ferroviario de tablero colgado en Kungälv, Suecia, con acero inoxidable Duplex 1.4462. Este puente se construyó en 1995 y tuvo que realizarse la sustitución en el año 2003 (Baddo y Kosmac, 2011). Baddo (2008) también se refiere al recubrimiento usado en el puente colgante de Tsing Ma Bridge de Hong Kong, siendo éste un puente usado tanto para el tráfico rodado como para el ferroviario. También en Hong Kong se ha utilizado el acero inoxidable Duplex para realizar las torres de puente colgante de Stonecutters, pues su altura superior a 120 m dificultaría el mantenimiento posterior (Hui y Wong, 2007). Por tanto, si bien es cierto que no se ha encontrado un puente ferroviario “íntegramente” construido con acero inoxidable, también es cierto que este material se ha usado ya como parte integrante en este tipo de puentes.

Tsing Ma Bridge de Hong Kong

En cuanto al diseño de puentes de ferrocarril, ésta ha cambiado profundamente en las últimas tres décadas, sobre todo con el empleo de potentes herramientas de cálculo, tanto en hardware como en software (Sobrino y Gómez, 2004). El cálculo de puentes ferroviarios presenta peculiaridades como las elevadas sobrecargas, con trenes que pueden circular a velocidades muy elevadas, requerimientos de elevada rigidez estructural para garantizar la comodidad al usuario y reducir el mantenimiento de la vía, problemas de fatiga, fenómenos de interacción vía-tablero, efectos térmicos, etc. En España es reseñable el primer puente ferroviario realizado en acero inoxidable, instalado en la zona de Añorga Txiki de San Sebastión, en el tramo Añorga-Rekalde.

Referencias:

  • AMERICAN IRON AND STEEL INSTITUTE (1968). Specification for the Design of Light Gauge Cold-Formed Stainless Steel Structural Members.
  • ARCELORMITTAL. Stainless steel in bridges and footbridges. http://www.constructalia.com/english/publications/technical_guides/stainless_steel_in_bridges_and_footbridges
  • AZUMA, S.; OGAWA, K. (1998). Duplex stainless steel excellent in corrosion resistance, Applied Thermal Engineering 18(6): XXIV.
  • BADDO, N.R. (2008). Stainless steel in construction: A review of research, applications, challenges and opportunities. Journal of Constructional Steel Research, 64:1199-1206.
  • BADDOO, N.R.; KOSMAC, A. (2011) Sustainable duplex stainless steel bridges. http://www.worldstainless.org/ISSF/Files/Sustainable%20Duplex%20Stainless%20Steel%20Bridges.pdf
  • BELETSKI, A. (2008). Applicability of stainless steel in road infrastructure bridges by applying life cycle costing. Masters Thesis, Helsinki University of Technology.
  • COBO, A.; BASTIDAS, D.M.; GONZÁLEZ, M.N.; MEDINA, E.; BASTIDAS, J.M. (2011). Ductibilidad del acero inoxidable bajo en níquel para estructuras de hormigón armado. Materiales de Construcción, 61(304): 613-620.
  • CRAMER, S.D. et al. (2002). Corrosion prevention and remediation strategies for reinforced concrete coastal bridges. Cement & Concrete Composites, 24:101-117.
  • EN 10088-4 (2009). Stainless steels. Technical delivery conditions for sheet/plate and strip of corrosion resisting steels for construction purposes.
  • EURO INOX (2005). Puentes peatonales en acero inoxidable. Serie Construcción, Vol. 7. ISBN: 2-87997-101-2.
  • EURO INOX (2007). Puente en Cala Galdana, Menorca. www.euro-inox.org
  • EURO INOX; THE STEEL CONSTRUCTION INSTITUTE (2006). Manual de diseño para acero inoxidable estructural. Tercera edición. Serie de construcción, vol. 11, Luxemburgo, Londres. ISBN 2-87997-207-8.
  • FERNÁNDEZ-ORDOÑEZ, J.A. (1996). La nueva pasarela de Abandoibarra. Revista de Obras Públicas, 3353:37-49.
  • FLAGA, K. (2000). Advances in materials applied in civil engineering. Journal of Materials Processing Technology, 106: 173-183.
  • GEDGE, G. (2008). Structural uses of stainless steel-buildings and civil engineering. Journal of Constructional Steel Research, 64:1194-1198.
  • HUI, M.C.H.; WONG, C.K.P. (2007). Stonecutters Bridge – durability, maintenance and safety considerations. Structure and Infrastructure Engineering, 5(3):229-243.
  • LO, K.H.; SHEK, C.H.; LAI, J.K.L. (2009). Recent developments in stainless steels. Material Science and Engineering R, 65:39-104.
  • MINISTERIO DE FOMENTO (2011). EAE Instrucción de Acero Estructural. Secretaría General Técnica.
  • MUÑOZ, E.; DAZA, R.D.; SALAZAR, F. (2002). Metodología de evaluación estructural de puentes metálicos por técnicas de fiabilidad estructural. Revista Ingeniería de Construcción, 17(1):44-52.
  • PASCUAL, J.; RIPA, T.; MILLANES, F. (2004). Algunas singularidades del acero inoxidable como material estructural. Congreso de la estructura de acero CEA 2004, La Coruña, pp. 220-238.
  • PÉREZ-GONZÁLEZ, J.A. (2008). Losas de concreto reforzadas con acero inoxidable de desecho. Revista Ingeniería de la Construcción, 23(2):72-81.
  • REAL, E.; MIRAMBELL, E. (2000). Estudio experimental del comportamiento a flexión de vigas de acero inoxidable. Hormigón y Acero, 216: 75-85.
  • REAL, E.; MIRAMBELL, E. (2005). Flexural behaviour of stainless steel beams. Engineering Structures, 27:1465-1475.
  • SOBRINO, J.A. (2006). Puente de acero inoxidable en Cala Galdana (Menorca). Revista de Obras Públicas, 3463:11-24.
  • SOBRINO, J.A.; GÓMEZ, M.D. (2004). Aspectos significativos de cálculo en el proyecto de puentes de ferrocarril. Revista de Obras Públicas, 3445:7-18.

Licencia de Creative Commons
Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

21 agosto, 2017
 
|   Etiquetas: ,  ,  |  

Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - MAQUINARIA Y PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE CIMENTACIONES Y ESTRUCTURAS, Métodos constructivos de puentes y estructuras singulares    

ManterolaEl Grupo Español de IABSE (International Association for Bridge and Structural Engineering) organizó, en colaboración con la Escuela de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Madrid – UPM, el Workshop on Bridge Design 2015, WoBD2015. Gracia a ello tenemos la ocasión de poder escuchar a Javier Manterola dando su visión personal sobre los puentes. Espero que os guste el vídeo.

 

2 septiembre, 2016
 

Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - MAQUINARIA Y PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE CIMENTACIONES Y ESTRUCTURAS, Métodos constructivos de puentes y estructuras singulares    

Puente Long Key, Layton, Florida (1982). Fuente: http://www.figgbridge.com/long_key_bridge.html

Puente Long Key, Layton, Florida (1982). Fuente: http://www.figgbridge.com/long_key_bridge.html

La potencia de los actuales medios auxiliares permite la construcción prefabricada de puentes vano a vano, que puede ser mediante dovelas previamente ensambladas o bien de un vano completo prefabricado. La construcción del vano mediante dovelas prefabricadas supone ensamblar dichas dovelas sobre una cimbra auxiliar que se apoya sobre las pilas del vano, realizando posteriormente la transferencia del tramo del tablero formado con el resto de la estructura. En cambio, la construcción de un vano completo normalmente se realiza en tramos metálicos o mixtos (la losa se realiza en una segunda fase), estando condicionada la operación por la capacidad de los medios de elevación.

El puente Long Key, en Florida (Muller, 1980), se construyó mediante dovelas prefabricadas. En este caso se dispuso una viga metálica triangulada entre las pilas que actuaba como cimbra y sobre ella se colocaban una a una las dovelas mediante grúa. Posteriormente se unían las dovelas mediante el pretensado, apoyándose el vano sobre las pilas y descargando la cimbra. En el caso del puente de Seven Mile (Florida, 1978), las dovelas se ensamblaron sobre una pontona flotante, izándose posteriormente.

La otra opción es el montaje del vano de una sola pieza. Esta posibilidad sólo sería rentable en el caso de una repetición elevada en el número de vanos, pues los medios auxiliares de elevación son muy costosos. En tramos de hormigón, esta forma de construir deriva de la evolución de los tableros de vigas artesa, dejando la incorporación de la losa superior en una segunda fase, de igual forma que en las estructuras mixtas. Un ejemplo de construcción con vigas por vanos completos es el viaducto en el enlace A3-M45 de Madrid (Álvarez et al., 2008), donde las vigas se montan por vanos completos, con un peso máximo de 170 t para una luz máxima de 41,6 m. Se trata en este caso de vigas artes que trabajan como isostáticas de forma provisional hasta que se da más adelante un pretensado de continuidad. Posteriormente se colocan las prelosas pretensadas colaborantes.

A3-M45 1

Vista con cuatro vigas montadas en el viaducto del enlace A3-M45 de Madrid (Álvarez et al., 2008)

Montaje de prelosas sobre jabalcones provisionales (Álvarez et al., 2008)

Montaje de prelosas sobre jabalcones provisionales (Álvarez et al., 2008)

A continuación os dejo un vídeo donde se ve el montaje del tramo completo de una viga artesa.

En este otro vídeo se puede ver un lanzavigas, ampliándose la longitud del vano por medio de vigas partillo en las pilas.

Referencias:

Álvarez, J.J.; Lorente, G.; Ortega, M.; Matute, L. (2008). Viaducto en el enlace A3-M45 (Madrid). IV Congreso de la Asociación Científico-Técnica del Hormigón Estructura-Congreso Internacional de Estructuras, 24-27 de noviembre.

Muller, J. (1980). Construction of Long Key Bridge. Journal – Prestressed Concrete Institute, 25(6), 97-111.

Licencia de Creative Commons
Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

8 junio, 2016
 
|   Etiquetas: ,  ,  ,  ,  |  

Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - MAQUINARIA Y PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE CIMENTACIONES Y ESTRUCTURAS, Métodos constructivos de puentes y estructuras singulares    

Lanzado-De-Porticos-02

Viga de lanzamiento de dovelas. Fuente: http://www.tecsa.com.mx/

La luz máxima económica para puentes construidos mediante dovelas prefabricadas es de unos 150 m. Por encima de 120 m, el coste de los dispositivos de colocación, en particular la viga de lanzamiento, crece rápidamente, al igual que el peso de las dovelas. En cuanto a luces mínimas, se han construido pasos superiores de 18 m con este sistema. Además, la prefabricación se ve favorecida con el número de obras idénticas a construir. Otro factor a tener en cuenta es la superficie total del tablero. Así, y dependiendo de la disponibilidad de los medios auxiliares de la empresa, se necesitaría un mínimo de 5000 m2 de tablero para considerar la utilización de dovelas prefabricadas mediante grúas, cerchas o puentes-grúa, e incluso con equipos móviles que se desplacen por el tablero. En cambio, es necesario un mínimo de 10000 m2 de tablero para colocar las dovelas prefabricadas con una viga de lanzamiento.

En cuanto a las tendencias actuales en este tipo de puentes, podemos citar las siguientes:

  • Supresión de la cola en las juntas: Su eliminación presenta ventajas, no sólo por el coste de la cola, sino por reducir el tiempo de ensamblaje al permitir la unión en una sola operación de todas las dovelas de un vano. Sin embargo su supresión significa renunciar al efecto rubricante e implica una mayor precisión en el ensamblaje de las dovelas para no fisurar las llaves al concentrarse sobre ellas los esfuerzos. La cola permite el reparto de las cargas y la eliminación de los puntos duros originados por rebabas, retracciones diferenciales u otros defectos. Además, las recientes investigaciones muestran que la resistencia a rotura de las uniones con junta seca son inferiores a las de juntas con cola.
  • Elementos prefabricados como encofrado: En paramentos con formas complejas o para acabados de gran calidad, a veces se utilizan paneles prefabricados montados sobre cimbra para su uso como encofrado perdido. Sin embargo, esta solución es más cara.
  • Prefabricación parcial: En obras de tamaño medio muchas veces no se puede amortizar la instalación de prefabricación de las dovelas, por lo que se recurre a prefabricar únicamente las almas y dejar para un hormigonado “in situ” las losas superior e inferior. Los puentes de Brotonne y de Clichy se construyeron con almas prefabricadas. Ello permite reducir la potencia de los medios de montaje, así como la posibilidad de dar continuidad a las armaduras pasivas de la losa inferior y en buena parte de la superior.
  • Pretensado exterior: Permite eliminar las operaciones de montaje y replanteo de vainas, disminuyen las anchuras de almas y se reducen las pérdidas por rozamiento, todo lo cual mejora la eficiencia del pretensado.

 

Pretensado exterior. Fuente: http://www.bbrpte.com/

Pretensado exterior. Fuente: http://www.bbrpte.com/

 

 

Licencia de Creative Commons
Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

1 junio, 2016
 
|   Etiquetas: ,  ,  |  

Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - MAQUINARIA Y PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE CIMENTACIONES Y ESTRUCTURAS, Métodos constructivos de puentes y estructuras singulares, Procedimientos constructivos de cimentaciones, sistemas de retención de tierras y anclajes    

Descargar (PDF, 42KB)

19 febrero, 2016
 

Página siguiente »

Universidad Politécnica de Valencia