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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 cálculo, con una especial atención a las hipótesis de carga y los detalles de diseño y montaje. No son extraños los accidentes, especialmente con las cimbras diáfanas, 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 transición no está 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 excéntricas sobre los husillos provocada por la colocación inclinada de los perfiles originada por la pendiente del tablero, que muchas veces no se consideran en el cálculo. Otra circunstancia no contemplada en los cálculos puede ser el mal reparto de las cargas en las patas de las torres por una mala colocación 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. Además, una cimentación de las torres sobre tablones mal asentados o poco rígidos incrementa significativamente el asiento diferencial y el consiguiente incremento de carga no previsto en alguno de los apoyos.

Os dejo a continuación un vídeo de una cimbra cuajada T-60 y ENKOFORM HMK – ULMA. Espero que os guste la animación.

 

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4 abril, 2018
 
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Montaje de vigas artesa en pasos superiores

ala014Las vigas artesa prefabricadas constituyen elementos de sección en forma de U abierta con alas hacia el exterior de la viga. Este tipo de estructuras supuso un salto tecnológico en la prefabricación de los años 80 del siglo XX. Conforman una sección celular cerrada, situada entre la sección en cajón y la doble T. Se emplean para luces de pilas entre 25 y 45 m con vanos simplemente apoyados, llegando hasta los 60 m con vanos en cantilever. Lo habitual es disponer un par de piezas en sección transversal, con separaciones entre 5,5 y 6,5 m, con anchos de tablero entre 11,0 y 14,0 m. Son habituales los cantos de 1/20 de la luz, con cantos típicos entre 0,80 y 2,60 m. También es una sección muy adecuada para tableros de puentes de AVE, con un ancho de tablero de 14,0 m.

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La maniobra de colocación de este tipo de vigas requiere grúas de gran capacidad de carga y una perfecta coordinación para su puesta en obra. En el vídeo que os presento se puede ver el izado e instalación de una viga artesa típica. Hay que tener en cuenta que los pesos de estas piezas pueden llegar a más de 2300 Kp/m, lo que supone izados del orden de 100 toneladas. En estos casos queda perfectamente justificada la optimización en coste y en peso de las piezas.

 

Referencias:

PENADÉS-PLÀ, V.; GARCÍA-SEGURA, T.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2018). An optimization-LCA of a prestressed concrete precast bridge. Sustainability, 10(3):685. (link)

MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; YEPES, V.; ALCALÁ, J. (2013). Design of prestressed concrete precast road bridges with hybrid simulated annealing. Engineering Structures, 48:342-352. DOI:10.1016/j.engstruct.2012.09.014. ISSN: 0141-0296.(link)

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; LUZ, A. (2014). Diseño automático de tableros óptimos de puentes de carretera de vigas artesa prefabricadas mediante algoritmos meméticos híbridos. Revista Internacional de Métodos Numéricos para Cálculo y Diseño en Ingeniería, 30(3), 145-154. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.rimni.2013.04.010. (link)

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F. (2015). A memetic algorithm approach to designing of precast-prestressed concrete road bridges with steel fiber-reinforcement. Journal of Structural Engineering ASCE, 141(2): 04014114. DOI:10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0001058 

MARTÍ, J.V.; GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V. (2016). Structural design of precast-prestressed concrete U-beam road bridges based on embodied energy. Journal of Cleaner Production, 120:231-240. (link)

YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GARCÍA-SEGURA, T. (2015). Cost and CO2 emission optimization of precast-prestressed concrete U-beam road bridges by a hybrid glowworm swarm algorithm. Automation in Construction, 49:123-134. DOI: 10.1016/j.autcon.2014.10.013 (link)

YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GARCÍA-SEGURA, T.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F. (2017). Heuristics in optimal detailed design of precast road bridges. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 17(4):738-749. (link)

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7 marzo, 2018
 
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Izado defectuoso de pasarela metálica

Las operaciones de izado de grandes cargas son, en ocasiones, los procedimientos más complicados en determinadas construcciones. En el vídeo que os paso a continuación podemos ver cómo una pasarela metálica de 40 toneladas, valorada en más de un millón de euros, se ha deformado por haber cambiado el sistema de izado previsto en proyecto. En efecto, la estructura se iba a levantar con una única grúa de 500 toneladas, pero en el último momento, se cambió el procedimiento de izado a dos grúas más pequeñas, una de 350 toneladas y otra telescópica. Lo que ocurrió es que la estructura levantada en tándem introdujo esfuerzos no previstos en el proyecto y provocó la deformación del puente. Por cierto, el vídeo se grabó el 21 de febrero de 2013 en Omagh, Irlanda del Norte. Espero que os guste. Agradezco a Enrique Montalar el enlace.

1 marzo, 2018
 
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Tratamiento térmico del hormigón durante la prefabricación de dovelas

Dovela del puente de Île de Ré, en Francia. Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Dovela

Dovela del puente de Île de Ré, en Francia. Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Dovela

El tratamiento térmico del hormigón durante la prefabricación de las dovelas tiene como objetivo una aceleración de los procesos de fraguado y de endurecimiento para que el desencofrado se realice lo ante posible, siempre que la resistencia final sea similar a la del hormigón que endurece sin este tipo de tratamiento. El calentamiento se puede realizar mediante estufa tradicional o bien a través de los encofrados por resistencias eléctricas o por vapor a baja presión.

Para evitar que el endurecimiento acelerado no merme la resistencia final se debe utilizar preferentemente un cemento portland artificial, cuyo contenido en C3A sea menor al 11% y cuya relación C3S/C2S sea superior a 3. Además, el agua debe presentar una temperatura de 35ºC en el momento de la fabricación. Asimismo, se deberían utilizar encofrados con rigidez suficiente para oponerse a las dilataciones del hormigón en fase plástica en el momento del calentamiento.

El ciclo de tratamiento térmico debe cuidarse para evitar una bajada en la resistencia a largo plazo del hormigón, que normalmente puede estar entre el 5 y el 15%. Así un ciclo debería contemplar un periodo de preparación de 2-3 horas con el hormigón a temperatura ambiente, una posterior subida de temperatura a una velocidad inferior a 20ºC por hora, un escalón de tratamiento térmico que no pase de 80ºC (normalmente a 65ºC) con una duración que depende de las dimensiones de la sección y características del hormigón y una bajada de temperatura a un ritmo similar al realizado durante la subida. Por tanto, no hay que acortar el periodo de preparación, no acelerar la velocidad de subida de la temperatura y no elevar la temperatura máxima del tratamiento. A todo caso, la temperatura máxima queda limitada en función del ambiente expuesto y de la composición del cemento (ver UNE-EN 13369:2013).

Referencia:

AENOR (2013): UNE-EN 13369:2013 Reglas comunes para productos prefabricados de hormigón.

29 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 río Tajo, en Talavera de la Reina (Toledo). Se construyó desde el 2007 al 2011, destacando sus 192 metros de altura. El tablero tiene continuidad en un viaducto de acceso de 408 metros de longitud conformado por 9 vanos y dos únicos cajones de hormigón blanco gemelos. Es un puente que, en estos momentos, destaca por su  poco tráfico.

Para ampliar datos sobre este puente, os remito al blog mosingenieros.com. Os dejo a continuación el vídeo presentación de este puente, donde se explica el proceso constructivo en 3D (voxelstudios).

23 octubre, 2017
 
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Puentes y pasarelas de polímero reforzado con fibras

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
 
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Construcción prefabricada de pilas de puente

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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
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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.

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3 octubre, 2017
 
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La visión personal de Javier Manterola de los puentes

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
 
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Esto me suena… El puente del Golden Gate y el “Ciudadano García”

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Los días 27 y 28 de mayo de 1937 fueron los días de la inauguración del puente Golden Gate. De este puente se ha escrito mucho, incluso algún 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 García” y pudimos hablar durante unos minutos no sólo de este puente, sino de la importancia de la ingeniería española y de su difusión.

Os dejo el 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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Construcción 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 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.

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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.

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8 junio, 2016
 
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