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Introducci贸n a la t茅cnica de construcci贸n de puentes por voladizos sucesivos

Esquema del principio de la construcci贸n por voladizos

Esquema del principio de la construcci贸n por voladizos

La construcci贸n por tramos o dovelas, prefabricadas o ejecutadas 鈥in situ鈥, que avanzan en voladizo sobre las ya erigidas. El tablero avanza por tramos sucesivos soportando la parte construida el peso propio del tramo siguiente. La construcci贸n en voladizo permite liberarse de cimbras y andamios, adapt谩ndose especialmente a puentes con pilas muy altas, con valles extensos y profundos, en r铆os con crecidas violentas y repentinas o bien cuando hay que dejar libre un g谩libo para la circulaci贸n o la navegaci贸n.

Este procedimiento se puede usar en puentes rectos, arco y atirantados, de hormig贸n o met谩licos. Las dovelas prefabricadas se izan con medios de elevaci贸n potentes y se unen a las anteriores. Si se ejecutan hormigonando 鈥in situ鈥, existe un carro de avance que se apoya en las dovelas anteriores, asegurando la estabilidad de cada etapa con el pretensado de cables cuando la nueva dovela adquiere la resistencia suficiente.

La t茅cnica del voladizo se utiliz贸 en el siglo XIX en el lanzamiento de obras met谩licas, en la construcci贸n de grandes arcos y 鈥渃antilever鈥. Con la llegada del hormig贸n armado este procedimiento empez贸 a interesal a los constructores. El primer puente construido por voladizos sucesivos fue el puente sobre el r铆o Peixe en Herval (Brasil), data de 1930, siendo su autor Emilio Henrique Baumgart; se trata de un puente de hormig贸n armado de dintel continuo de tres vanos, con 68 m de luz en el central. En este puente las armaduras del tablero se extend铆an mediante manguitos roscados a medida que avanzaba el hormigonado. Sin embargo con hormig贸n armado se necesitaban muchas armaduras para asegurar la resistencia de las m茅nsulas y aparec铆a una fuerte fisuraci贸n en el extrad贸s del tablero, lo que provoc贸 que el sistema no tuviese mucho 茅xito.

Puente de Balduinstein, sobre el Lahn (Alemania). Foto: Claudia Lenau. Fuente: http://structurae.net/photos/132164-balduinstein-bridge

Puente de Balduinstein, sobre el Lahn (Alemania). Foto: Claudia Lenau. Fuente: http://structurae.net/photos/132164-balduinstein-bridge

Sin embargo, con el hormig贸n pretensado el sistema empez贸 a desarrollarse plenamente. As铆, Freyssinet empez贸 a utilizar el pretensado para el montaje en voladizo en las primeras dovelas del puente de Luzancy en 1945 y de los cinco puentes sobre el Marne, anclados en los estribos por pretensado. Pero es Finsterwalder quien inicia definitivamente la t茅cnica del voladizo en 1950 en el puente de Balduinstein, sobre el Lahn, con 62,10 m de luz libre, cuando aplica esta tecnolog铆a con un pretensado a base de barras que se un铆an entre s铆 mediante un sistema roscado. En Espa帽a, fue empleado en sus or铆genes en el puente de Almod贸var (1962) y el de Castej贸n (1968).

En la construcci贸n con dovelas prefabricadas se pueden distinguir tres etapas. La primera generaci贸n, en los a帽os sesenta, las dovelas llevaban juntas de mortero de cemento, llave 煤nica a cortante y cables anclados en la propia junta. La segunda se caracteriza por la prefabricaci贸n conjugada, el empleo de resinas epoxi en las juntas, las llaves m煤ltiples para el cortante y el anclaje de los cables en el interior de la dovela en unos bloque dispuestos al efecto. La tercera generaci贸n, iniciada en Francia, emplea el pretensado exterior y las almas de celos铆a (puente de Bubiy谩n en Kuwait, 1983).

La construcci贸n por voladizos sucesivos puede realizarse con una 煤nica direcci贸n de avance, la denominada construcci贸n evolutiva; o bien con crecimiento sim茅trico del tablero a ambos lados de las pilas, voladizos compensados. En el primer caso se suprime uno de los inconvenientes de la progresi贸n sim茅trica del tablero, con la consecuente multiplicaci贸n de equipos (uno por cada frente de avance) o su traslado.

El campo habitual de aplicaci贸n de los puentes construidos por voladizos sucesivos abarca luces entre 50 y 250 m. Sin embargo, y de forma excepcional, pueden encontrarse puentes con luces de 400 m construidos por voladizos sucesivos con dovelas atirantadas de forma provisional. Por debajo de 50 m de luz tampoco es muy corriente. A partir de los 200-300 m, se entra en competencia con los puentes atirantados. El rango de luces habitual para dovelas 鈥渋n situ鈥 es de 125 a 175 m, mientras que para las prefabricadas es algo menor, de 60 a 130 m.

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13 noviembre, 2017
 
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Precauciones para el montaje de la cimbra de un puente

Cimbra PERI UP Rosett

Cimbra PERI UP Rosett

La cimbra es una estructura provisional que requiere su propio proyecto y c谩lculo, con una especial atenci贸n a las hip贸tesis de carga y los detalles de dise帽o y montaje. No son extra帽os los accidentes, especialmente con las cimbras di谩fanas, por no existir un proyecto adecuado. Dicho proyecto y las operaciones de montaje y desmontaje de estos elementos suele depender de una empresa especializada. Se debe exigir que la cimbra sea estable, especialmente a pandeo y que las deformaciones previstas se puedan compensar con las contraflechas necesarias.

Muchos problemas en las cimbras se encuentran en el punto de encuentro entre las torres y el encofrado, pues esta transici贸n no est谩 normalizada. El encuentro consta de varios niveles de perfiles o tablones apoyados sobre horquillas que, normalmente, no son solidarias con el husillo que las soporta, lo cual puede provocar inestabilidad si no se monta adecuadamente. Un ejemplo son las cargas exc茅ntricas sobre los husillos provocada por la colocaci贸n inclinada de los perfiles originada por la pendiente del tablero, que muchas veces no se consideran en el c谩lculo. Otra circunstancia no contemplada en los c谩lculos puede ser el mal reparto de las cargas en las patas de las torres por una mala colocaci贸n de los perfiles o los tablones. Todo ello lleva a que se tengan que adoptar coeficientes de seguridad elevados, normalmente de 2 cuando las condiciones de montaje son muy estrictas, e incluso de 3, tal y como propugna la norma ACI.

Otros aspectos de gran importancia son el arriostramiento horizontal e inclinado de las torres para evitar el pandeo y para resistir las cargas horizontales. Adem谩s, una cimentaci贸n de las torres sobre tablones mal asentados o poco r铆gidos incrementa significativamente el asiento diferencial y el consiguiente incremento de carga no previsto en alguno de los apoyos.

Os dejo a continuaci贸n un v铆deo de una cimbra cuajada T-60 y ENKOFORM HMK – ULMA. Espero que os guste la animaci贸n.

 

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11 noviembre, 2017
 
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Puente atirantado de Castilla-La Mancha

Puente de Castilla-La Mancha. Wikipedia.

El puente de Castilla-La Mancha es un puente atirantado que se alza sobre el r铆o Tajo, en Talavera de la Reina (Toledo). Se construy贸 desde el 2007 al 2011, destacando sus 192 metros de altura. El tablero tiene continuidad聽en un viaducto de acceso de聽408 metros de longitud conformado聽por 9 vanos y dos聽煤nicos cajones de hormig贸n聽blanco gemelos.聽Es un puente que, en estos momentos, destaca por su 聽poco tr谩fico.

Para ampliar datos sobre este puente, os remito al blog mosingenieros.com.聽Os dejo a continuaci贸n el v铆deo presentaci贸n de este puente, donde se explica el proceso constructivo en 3D (voxelstudios).

23 octubre, 2017
 
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Puentes y pasarelas de pol铆mero reforzado con fibras

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

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

Los nuevos materiales compuestos basados en pol铆meros reforzados con fibras (PLR), est谩n presentes en casi todos los objetos de nuestra vida diaria. Tambi茅n se usan en el mundo de la construcci贸n: elementos estructurales, cerramientos opacos o trasl煤cidos, sanitarios, pavimentos, conducciones, elementos de instalaciones el茅ctricas, etc.

La historia de los pl谩sticos podr铆a聽iniciarse en 1839 con la vulcanizaci贸n de la goma por Charles Goodyear, aunque los olmecas ya lo hac铆an hace 3500 a帽os. En 1860 Parker patenta la parkesita, el primer celuloide. En 1869 Hyatt descubre el celuloide. En 1907 Baekeland descubre la baquelita, primer pol铆mero sint茅tico, y as铆 hasta nuestros d铆as.

Los PRF se empezaron a utilizar en la industria aeron谩utica desde la d茅cada de los sesenta, pero ya en este siglo se est谩n empezando a utilizar en los proyectos de puentes y pasarelas. Desde la construcci贸n del primer puente de pol铆meros en Asturias en 2004, en Espa帽a se han hecho realizaciones en otros sitios como Madrid o Cuenca, entre otros.

Suelen聽ser estructuras h铆bridas, 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 hormig贸n
  • Las que las vigas son de PRF y sobre ellas apoya un tablero tradicional (hormig贸n armado, madera)

 

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

  • Ligereza
  • Elevada resistencia y rigidez espec铆fica
  • Gran resistencia a la corrosi贸n y agentes ambientales
  • Baja conductividad t茅rmica
  • No producen interferencias en campos electro-magn茅ticos
  • Gran libertad de formas, tama帽os y dise帽os

 

Entre las desventajas:

  • Elevado precio inicial (necesario un an谩lisis a lo largo de toda la vida)
  • Degradaci贸n de sus propiedades a temperaturas no excesivamente altas, especialmente de la matriz polim茅rica (100潞C)
  • Inercia del sector
  • Falta de experiencia
  • Inexistencia de normas y recomendaciones
  • Mal comportamiento en caso de incendio

 

A continuaci贸n os paso la serie de tuits que sobre este tema tuvimos ocasi贸n de publicar el 15 de mayo de 2015. Espero que os gusten.

 

 

 

 

4 octubre, 2017
 
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Construcci贸n prefabricada de pilas de puente

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

La prefabricaci贸n en la construcci贸n de pilas de puente constituye una alternativa a la construcci贸n mediante sistemas tradicionales de encofrado, los encofrados trepantes o los deslizantes. Las ventajas de la prefabricaci贸n se relacionan con la industrializaci贸n del proceso constructivo, mejoras de acabados, reducci贸n de plazos, etc. Este tipo de construcci贸n prefabricada ha evolucionado fuertemente, pudi茅ndose adecuar hoy d铆a a la construcci贸n de un buen n煤mero de tipolog铆as de pilas al contar con sistemas auxiliares de transporte y montaje cada vez de mayor potencia, desde las correspondientes a peque帽os pasos superiores a las de grandes puentes con pilas de incluso m谩s de 40 m de altura.聽Los medios auxiliares de transporte y montaje permiten manejar pesos de 100 a 200 t, aunque es posible superar ampliamente estos valores.

Las tipolog铆as habituales de pilas prefabricadas son las siguientes:

  • Fustes independientes con o sin capitel de apoyo
  • Pilas p贸rtico formadas por fustes verticales y cabecero superior de uni贸n
  • Pilas construidas por dovelas horizontales
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Montaje de dinteles prefabricados. Fuente: Grupo Pacadar, www.pacadar.es

Quiz谩 uno de los inconvenientes de la prefabricaci贸n, en este momento superados, es la uni贸n entre elementos o entre elementos y partes “in situ”, especialmente en aquellas estructuras hiperest谩ticas. Las secciones de pilas peque帽as, de 60 x 60 cm2, suelen empotrarse en c谩lices dejados en las zapatas de cimentaci贸n, rellen谩ndose el hueco libre con hormig贸n. Sin embargo, para mayores secciones, suele dejarse en la zapata vainas corrugadas de 100 mm de di谩metro, con longitud suficiente para el anclaje de las armaduras del fuste. Posteriormente se rellenan estas vainas con un mortero sin retracci贸n.

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 l铆quido sin retracci贸n que garantice la transmisi贸n de tensiones.

En pilas altas, las pilas son de secci贸n 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 secci贸n en caj贸n.

Tambi茅n son prefabricados los dinteles colocados sobre las pilas individuales o formando p贸rtico con varias pilas. Pueden ser tambi茅n macizos o aligerados con secci贸n en pi.

Veamos varios v铆deos al respecto.

A continuaci贸n podemos ver el montaje de un dintel prefabricado.

Tambi茅n podemos ver el montaje de un viaducto en Sot Gran, en Eix Transversal C-25. En el v铆deo se ve una secuencia de fotos del montaje por parte de Alvisa de la estructura prefabricada de hormig贸n 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).聽Se trata de tres vanos de 28, 39 y 32 m de longitud, con monoviga hiperest谩tica y pilas palmera prefabricadas de 21 m de alto y peso 170 t.

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3 octubre, 2017
 
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La visi贸n personal de Javier Manterola de los puentes

ManterolaEl Grupo Espa帽ol de IABSE (International Association for Bridge and Structural Engineering) organiz贸, en colaboraci贸n con la Escuela de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Madrid 鈥 UPM, el Workshop on Bridge Design 2015, WoBD2015. Gracia a ello tenemos la ocasi贸n de poder escuchar a Javier Manterola dando su visi贸n personal sobre los puentes. Espero que os guste el v铆deo.

 

2 septiembre, 2016
 
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Esto me suena… El puente del Golden Gate y el “Ciudadano Garc铆a”

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Los d铆as 27 y 28 de mayo de 1937 fueron los d铆as de la inauguraci贸n del puente Golden Gate. De este puente se ha escrito mucho, incluso alg煤n post hemos escrito en este blog. Sin embargo, lo importante es que en Radio Nacional se hicieron eco de la noticia y en el programa “Esto me suena. Las tardes del Ciudadano Garc铆a” y pudimos hablar durante unos minutos no s贸lo de este puente, sino de la importancia de la ingenier铆a espa帽ola y de su difusi贸n.

Os dejo el聽programa sacado directamente de la web de Radio Nacional. La entrevista dura hasta el minuto 18. Espero que os guste.

 

 

 

17 junio, 2016
 
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Construcci贸n prefabricada de puentes “vano a vano”

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 construcci贸n prefabricada de puentes vano a vano, que puede ser mediante dovelas previamente ensambladas o bien de un vano completo prefabricado. La construcci贸n 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 construcci贸n de un vano completo normalmente se realiza en tramos met谩licos o mixtos (la losa se realiza en una segunda fase), estando condicionada la operaci贸n por la capacidad de los medios de elevaci贸n.

El puente Long Key, en Florida (Muller, 1980), se construy贸 mediante dovelas prefabricadas. En este caso se dispuso una viga met谩lica triangulada entre las pilas que actuaba como cimbra y sobre ella se colocaban una a una las dovelas mediante gr煤a. Posteriormente se un铆an las dovelas mediante el pretensado, apoy谩ndose 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, iz谩ndose posteriormente.

La otra opci贸n es el montaje del vano de una sola pieza. Esta posibilidad s贸lo ser铆a rentable en el caso de una repetici贸n elevada en el n煤mero de vanos, pues los medios auxiliares de elevaci贸n son muy costosos. En tramos de hormig贸n, esta forma de construir deriva de la evoluci贸n de los tableros de vigas artesa, dejando la incorporaci贸n de la losa superior en una segunda fase, de igual forma que en las estructuras mixtas. Un ejemplo de construcci贸n con vigas por vanos completos es el viaducto en el enlace A3-M45 de Madrid (脕lvarez et al., 2008), donde las vigas se montan por vanos completos, con un peso m谩ximo de 170 t para una luz m谩xima de 41,6 m. Se trata en este caso de vigas artes que trabajan como isost谩ticas de forma provisional hasta que se da m谩s adelante un pretensado de continuidad. Posteriormente se colocan las prelosas pretensadas colaborantes.

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

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

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

A continuaci贸n os dejo un v铆deo donde se ve el montaje del tramo completo de una viga artesa.

En este otro v铆deo se puede ver un lanzavigas, ampli谩ndose la longitud del vano por medio de vigas partillo en las pilas.

Referencias:

脕lvarez, J.J.; Lorente, G.; Ortega, M.; Matute, L. (2008). Viaducto en el enlace A3-M45 (Madrid). IV Congreso de la Asociaci贸n Cient铆fico-T茅cnica del Hormig贸n 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.

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8 junio, 2016
 
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L铆mites de utilizaci贸n y tendencias en la utilizaci贸n de puentes con dovelas prefabricadas

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

La luz m谩xima econ贸mica para puentes construidos mediante dovelas prefabricadas es de unos 150 m. Por encima de 120 m, el coste de los dispositivos de colocaci贸n, en particular la viga de lanzamiento, crece r谩pidamente, al igual que el peso de las dovelas. En cuanto a luces m铆nimas, se han construido pasos superiores de 18 m con este sistema. Adem谩s, la prefabricaci贸n se ve favorecida con el n煤mero de obras id茅nticas a construir.聽Otro factor a tener en cuenta es la superficie total del tablero. As铆, y dependiendo de la disponibilidad de los medios auxiliares de la empresa, se necesitar铆a un m铆nimo de 5000 m2 de tablero para considerar la utilizaci贸n de dovelas prefabricadas mediante gr煤as, cerchas o puentes-gr煤a, e incluso con equipos m贸viles que se desplacen por el tablero. En cambio, es necesario un m铆nimo 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:

  • Supresi贸n de la cola en las juntas: Su eliminaci贸n presenta ventajas, no s贸lo por el coste de la cola, sino por reducir el tiempo de ensamblaje al permitir la uni贸n en una sola operaci贸n de todas las dovelas de un vano. Sin embargo su supresi贸n significa renunciar al efecto rubricante e implica una mayor precisi贸n 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 eliminaci贸n de los puntos duros originados por rebabas, retracciones diferenciales u otros defectos. Adem谩s, 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 soluci贸n es m谩s cara.
  • Prefabricaci贸n parcial: En obras de tama帽o medio muchas veces no se puede amortizar la instalaci贸n de prefabricaci贸n de las dovelas, por lo que se recurre a prefabricar 煤nicamente las almas y dejar para un hormigonado 鈥渋n situ鈥 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, as铆 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 p茅rdidas por rozamiento, todo lo cual mejora la eficiencia del pretensado.

 

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

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

 

 

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1 junio, 2016
 
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Examen febrero 2016 Procedimientos de Construcci贸n II

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19 febrero, 2016
 
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