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Examen febrero 2016 Procedimientos de Construcción II

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19 febrero, 2016
 
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Efecto del voladizo en la construcción de puentes atirantados

Puente Ingeniero Carlos Fernández Casado, en embalse de Barrios de Luna (León)

Puente Ingeniero Carlos Fernández Casado, en embalse de Barrios de Luna (León). Fotografía de V. Yepes.

La construcción del tablero de un puente atirantado puede realizarse mediante voladizos parciales que pueden construirse en obra o bien pueden ser prefabricados. El procedimiento constructivo es similar al de la construcción de tableros de puentes tipo viga, con la diferencia de que aquí se van montando los tirantes para fijar las estructuras parciales, que se van montando con grúas o similar.

En este tipo de procedimiento constructivo es necesario considerar que la estructura parcial formada por el voladizo en el frente de avance provoca en numerosas ocasiones esfuerzos sobre el tablero mayores de los que va a tener cuando el puente esté en servicio. Es por ello que estos voladizos se reducen en su dimensión lo máximo posible, aumentando con ello el número de tirantes necesarios.

Atirantado momentos 1

Ley de flectores antes de tesar la dovela

La diferencia de esfuerzos entre la estructura parcial y la definitiva son, entre otros, los siguientes:

  1. La estructura final tiene presenta un tablero continuo, que muestra un comportamiento estructural diferente al caso de tener los extremos en voladizo durante la construcción.
  2. El tablero definitivo se encuentra en un estado de compresión axil importante, superior al tablero en proceso de construcción, a excepción del centro del vano principal y de los extremos de los vanos de compensación, el tablero presenta un estado.
  3. El voladizo en construcción debe soportar al siguiente elemento hasta que se monta, además del peso de los medios auxiliares si el montaje se realiza desde la parte ya construida.
  4. El momento flector del voladizo se prolonga más allá de la ménsula libre, con un máximo que se sitúa varios tirantes atrás, dependiendo del peso del tablero, de los medios auxiliares y de las rigideces del dintel y tirantes.

 

Para solucionar este efecto contraproducente del voladizo se pueden aplicar varios procedimientos constructivos:

  1. Se puede reforzar el voladizo mediante un pretensado adicional para reducir los momentos máximos del voladizo. Este exceso de carga debe retirarse en cuanto pase el efecto del voladizo para evitar sobreesfuerzos en la estructura. Este proceso de tesado y destesado puede complicar la construcción, por lo que a veces se sobredimensionan los materiales en el dintel o se sobretesan los tirantes, tal y como se hizo en el puente de Barrios de Luna.
  2. Se puede reducir peso en el voladizo si se construye una parte del tablero. Una vez se atiranta, y tras un desfase en el ciclo de avance, se completa su construcción. Este método se ha utilizado mucho, por ejemplo en el puente de Oberkassel, en Düsseldorf, que presenta tirantes muy separados. Aquí se avanzó sólo con la célula central del cajón, procedimiento que también se utilizó en el puente Flehe, cerca de la misma ciudad. En el puente de Annancis (Canadá) se avanzaba con vigas metálicas laterales y transversales, hormigonándose después la losa.
  3. Otra posibilidad es cimbrar el voladizo hasta que se atirante. Se puede atirantar provisionalmente el carro de avance hasta el hormigonado, tal y como se hizo en el puente sobre el río Waal (Holanda). Otra posibilidad menos costosa y fácil es la cimbra convencional que obliga a inmovilizar el extremo de la zona construida, lo que obliga a soportar una gran parte del peso de la dovela anterior. Esta solución se ha empleado en el puente de Sama.
  4. Cuando la distancia entre tirantes es grande, se pueden colocar tirantes provisionales desde la torre definitiva o mediante torres auxiliares. Las torres provisionales se apoyan en el mismo lugar de los anclajes definitivos anteriormente montados para evitar flexiones adicionales. El atirantamiento se traslada sucesivamente según avanza la construcción. Este procedimiento se usó en el puente Kniebrucke en Düsseldorf.
  5. Otra posibilidad que se aleja del procedimiento de construcción por voladizos sucesivos consiste en disponer apoyos provisionales bajo el tablero, o bien un único apoyo en el extremo del voladizo que se eliminará al colocar los tirantes. Así se construyó el puente de Bratislava sobre el Danubio.

Puente de Oberkassel sobre el Rhin, en Düsseldorf. Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Oberkassel_Bruecke.jpg

 

Puente Flehe sobre el Rhin, cerca de Düsseldorf. Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fleher_Br%C3%BCcke-2.jpg

 

Puente Kniebrucke en Düsseldorf sobre el Rhin. Fuente: https://de.wikipedia.org/wiki/Rheinkniebr%C3%BCcke#/media/File:Duesseldorf_1915.JPG

 

Puente de Bratislava, sobre el Danubio. Fuente: https://en.wikipedia.org/wiki/Cable-stayed_bridge#/media/File:Novy_Most_d.JPG

Referencias:

FERNÁNDEZ-TROYANO, L. (1999). Tierra sobre el agua. Visión histórica universal de los puentes. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Colección de Ciencias, Humanidades e Ingeniería nº 55, Madrid.

 

 

14 enero, 2016
 
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Vídeo explicativo del blog de Procedimientos de Construcción

En este post os dejo un vídeo de unos 5 minutos donde explico brevemente qué podéis encontrar en un blog pensado exclusivamente para la docencia de la asignatura “Procedimientos de Construcción“, perteneciente a los grados de ingeniero civil y de obras públicas (http://procedimientosconstruccion.blogs.upv.es/). Como podéis ver, este blog se encuentra bajo el paraguas institucional de la Universitat Politècnica de València. Espero que os interese y que hagáis buen uso de él. Detrás hay una fuerte dedicación en la elaboración y búsqueda de material útil a los alumnos.

2 abril, 2015
 
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¿Por qué las máquinas pierden tanto tiempo en las obras?

¿Qué hace una máquina desde que llega a una obra? ¿Por qué se pierde dinero en una obra cuando las máquinas se encuentran paradas? Resulta evidente que es totalmente engañoso intentar hacer un presupuesto de una obra con datos erróneos en relación con la producción de los equipos, el uso del tiempo de la máquina, la organización de la obra, etc. Existen técnicos sin mucha experiencia que piensan que los datos de producción o incluso los costes horarios de las máquinas son datos que alguien nos tiene que dar y que se pueden buscar en folletos e incluso por internet. En este post vamos a intentar divulgar alguno de los conceptos básicos que tienen que ver con la producción de los equipos y que iremos ampliando en otros posts posteriores. Espero que os guste.

De los días que una máquina permanece en una obra, sólo una parte es reconocida por la legislación laboral y la organización de la obra para trabajar: es el tiempo de calendario laborable. El resto del tiempo la máquina permanece estacionada o puede ser utilizado para su mantenimiento o reparación. Las máquinas sólo pueden aprovechar un número de horas del calendario laborable denominado tiempo laborable real Hl debido a circunstancias fortuitas como los fenómenos atmosféricos, las huelgas, las catástrofes y otros motivos no previstos. La máquina se encuentra operativa, apta y dispuesta para el trabajo durante el tiempo de máquina en disposición Hd. Cuando la máquina se encuentra fuera de disposición, unas horas Hm se emplean en tareas previsibles como el mantenimiento, y otras horas Ha son imprevisibles como las reparaciones de averías. Un equipo en estado operativo puede estar parado Hp horas por causas ajenas a la propia máquina debido a una deficiente organización de la obra, a la falta de tajo, a la imprevisión de los suministros, al mal dimensionamiento de los equipos, a las averías de otras máquinas, etc. Por tanto una máquina sólo dispone de un tiempo de trabajo útil Hu, donde puede producir durante Ht horas, o bien realizando trabajos no productivos o complementarios como cambios o preparación de tajos durante Hc horas.

Os paso a continuación un Polimedia donde se repasan estos conceptos y se profundiza sobre el fondo horario de una máquina en una obra. También os dejo como referencia algunos títulos de los libros de apuntes que seguimos en las clases de Procedimientos de Construcción en la Escuela de Ingenieros de Caminos de Valencia.

 Referencias

YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente nº 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 253 pág. Depósito Legal: V-4598-1997. ISBN: 84-7721-551-0.

YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de planificación y control de obras. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 189. Valencia, 94 pp. Depósito Legal: V-423-2012.

YEPES, V. (2015). Coste, producción y mantenimiento de maquinaria para construcción. Editorial Universitat Politècnica de València, 155 pp. ISBN: 978-84-9048-301-5.

 

11 febrero, 2015
 
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Tablero hiperestático prefabricado montado con lanzavigas

El sistema de lanzamiento consiste en el desplazamiento horizontal de secciones prefabricadas (vigas o dovelas) de un puente. Para ello se utiliza una viga lanzadora que cubre la distancia entre un estribo y la pila más próxima o entre dos pilas sucesivas. A través de esta lanzadora se desplazan los elementos hasta que son colocados en su posición definitiva.

A continuación os paso un vídeo de la construcción del Viaducto en Egea (Huesca), donde podremos ver el primer tablero hiperestático prefabricado con vano mayor de 60 m montado con lanzavigas. Constituye un hito mundial a nivel constructivo. Destacan los más de 50 m de altura de pilas y una longitud de más de 153 m. (más…)

13 enero, 2015
 
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¿Cómo seleccionar un equipo de compactación?

¿Por qué es habitual compactar con el primer compactador que tenemos en obra? Grandes errores y pérdidas económicas han sufrido más de una obra de movimiento de tierras por no acertar con el equipo de compactación adecuado. No es un tema fácil, pues requiere conocer con cierto detalle no sólo las características del compactador, sino también el tipo de suelo, sus características de humedad, granulometría, etc., y además, las condiciones de trabajo que vamos a imponer a esta unidad de obra. Vamos, pues, a intentar divulgar algunas ideas en torno a este tema para complementar otros posts anteriores como el que dedicamos a la curva de compactación o al tramo de prueba. (más…)

10 diciembre, 2014
 
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Montaje de puente de madera

A continuación os paso un par de vídeos sobre el montaje de puentes de madera. Espero que os gusten.

Puente formado por arcos triarticulados salvando una luz de 48 metros Puente de Madera en el Rio Asón Ramales de la Victoria (Cantabria).

(más…)

25 junio, 2014
 
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Antecedentes históricos de la asignatura “Procedimientos de Construcción”

Arco romano de Cabanes (Castellón). Imagen: (c) V. Yepes

Las obras y las construcciones que el hombre realiza para satisfacer necesidades básicas como la seguridad, la vivienda o los transportes, deben ejecutarse siguiendo cierto orden o plan preestablecido según un conjunto de normas o reglas capaces de asegurar su éxito. Pues bien, los PROCEDIMIENTOS DE CONSTRUCCIÓN constituyen los distintos procesos, sistemas y métodos disponibles para hacer realidad una obra siguiendo para ello un conjunto ordenado de reglas o prácticas constructivas basadas en la experiencia y en los conocimientos técnicos y científicos disponibles en ese momento, todo ello para conseguir construcciones útiles, seguras, económicas, estéticas, medioambientalmente aceptables y, a ser posible, perdurables en el tiempo.

En la literatura anglosajona la materia de Procedimientos de Construcción se recoge bajo la denominación de Construction Methods, a lo cual se le añaden en numerosas ocasiones los conceptos de ManagementEquipment, o Planning. En nuestro ámbito, la asignatura se asocia con la maquinaria y los medios auxiliares y con la planificación y organización de las obras.

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El puente Ingeniero Carlos Fernández Casado (recibe el nombre del ingeniero) es un puente atirantado del ingeniero de Caminos Javier Manterola que cruza el Embalse de Barrios de Luna, en León. Imagen: (c) V. Yepes

Para encuadrar históricamente la disciplina, se repasa a continuación el desarrollo histórico y el estado actual de los estudios de ingeniería civil en España y de la asignatura de Procedimientos de Construcción.

Si bien en el Real Decreto de 11 de enero de 1849 ya aparecían las asignaturas de Construcciones (primera parte) y Máquinas en el segundo curso, Construcciones (segunda parte), en tercer curso y Construcciones (tercera parte) en el cuarto y último curso de las enseñanzas de la Escuela Especial de Caminos, Canales y Puertos, los antecedentes de esta asignatura hay que buscarlos en el año 1939, recién terminada la guerra civil española. Se orienta en su origen hacia el empleo de una serie de máquinas y medios auxiliares que empiezan a estar presentes en las obras de aquel momento, en un país en plena reconstrucción. En sus inicios el contenido del programa incluía nociones sobre hormigoneras, equipos de bombeo, aire comprimido, maderas y cables. Era una asignatura de segundo año de la Escuela de Madrid que empezó a impartir el primer titular de la cátedra, el ingeniero alcoyano D. José Juan-Aracil Segura.

La asignatura va aumentando sus contenidos a principios de los años cuarenta, coincidiendo con la entrada en España de las primeras máquinas de obras públicas, fruto de la ayuda americana. Pasa a ser una materia anual que recibe el nombre de Maquinaria y Medios Auxiliares de Obra, que se imparte en el tercer año del plan de estudios de la Escuela, en aquel momento de cinco años.

Con el transcurso del tiempo, en España se van construyendo obras cada vez más complejas (presas, túneles, carreteras, etc.). Ello obliga a incluir en el programa las últimas novedades. Sin embargo, el abanico de maquinaria empieza a ser tan amplio que se abandona la explicación pormenorizada de cada máquina y se empieza a dedicar más tiempo a la gestión y funcionamiento de las máquinas y a su organización dentro del proceso constructivo. La asignatura pasa a llamarse Maquinaria Auxiliar y Organización de Obras, y en su programa se incluyen temas relacionados con el alquiler de maquinaria, talleres de obra y a entretenimiento y conservación de los equipos.

En el año 1975 se suprime en la Escuela de Madrid la asignatura de Construcción, y el Claustro aprueba crear una asignatura denominada Procedimientos Generales de Construcción y Organización de Obras, recomendando que se potencien los temas relacionados con la organización de obras, planificación, control y optimización de recursos. La Cátedra de Madrid pasó al Profesor José Luis Juan-Aracil López, que la ejerció hasta su  paso a Profesor Emérito.

En Valencia, la asignatura en el Plan anterior se denominó Procedimientos Generales de Construcción y Organización de Obras para pasa al nombre más corto de Procedimientos de Construcción, y su versión reducida para algunas especialidades de ingeniero de obras públicas, Maquinaria y Medios Auxiliares. Este curso 2011-2012 es el primero en el que se están cursando las asignaturas “Procedimientos de Construcción (I)” y “Procedimientos de Construcción (II)” en el grado de Ingeniería Civil, debido a la adaptación a Bolonia de los planes de estudios.

 

18 junio, 2014
 
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¿Cómo se han diseñado los arcos a lo largo de la historia?

Pequeño puente de fábrica sobre el río de Pola de Somiedo (Asturias). (Fotografía Víctor Yepes, 2010).

Seguimos con este post un repaso histórico de los arcos. Como en su día se dijo, este es un “invento diabólico” que revolucionó en su momento el arte de construir. Vamos, pues a seguir con esta labor divulgadora, a sabiendas que nos dejamos muchas cosas por el camino.

Desde la Roma clásica al Renacimiento, los arcos y los estribos se diseñaban con reglas de buena práctica y con criterios geométricos. Los constructores, desconocedores de las nociones de las fuerzas y sus líneas de acción, tuvieron que utilizar reglas en forma de proporciones o bien hacer modelos. Estos criterios empíricos no deberían ser tan absurdos pues, como indica Huerta (1996:18), la prueba es que muchas estructuras construidas en la época “pre-científica” -donde se incluyen todas las catedrales góticas-, fueron concebidas de esta forma.

Los secretos del oficio, guardados celosamente por los gremios y transmitidos oralmente, en un lenguaje hermético y oscurantista, empiezan a difundirse con los tratados de Arquitectura a partir del siglo XVI. Diego de Sagredo (1524), Alberti (1582) o Palladio (1625) encabezan un listado de tratadistas que divulgan el pensamiento arquitectónico renacentista. (más…)

6 junio, 2014
 
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Lanzamiento y montaje de una pasarela

A continuación os paso un vídeo realmente interesante sobre la construcción de una pasarela peatonal  “Pepe el del Vapor” sobre el río Guadalete, en El Puerto de Santa María (Cádiz), proyectada por Alejandro Linares. Es una obra realizada por la empresa Gyocivil y es de gran interés por los diversos procedimientos constructivos empleados.

Se han lanzado vigas mediante empuje por gatos hidráulicos sobre una viga auxiliar metálica apoyada sobre pilotes de apoyo de 36 m de profundidad. El tablero central, metálico de unos 50 m y 170 t, se ha llevado mediante una pontona que fue cargada con dos grandes grúas. La operación tuvo que realizarse con la marea alta, para evitar el encallado de la pontona por el peso. Además, se tuvo muy en cuenta la temperatura ambiente para que la pieza se pudiese colocar con las tolerancias adecuadas.

El vídeo, de unos 20 minutos,  es de gran calidad y espero que os guste. (más…)

24 mayo, 2014
 
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