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Encolado de dovelas prefabricadas en la construcci贸n por voladizos sucesivos

D. Carlos Fern谩ndez Casado junto al puente de Castej贸n, sobre el Ebro

D. Carlos Fern谩ndez Casado junto al puente de Castej贸n, sobre el Ebro.聽http://www.cfcsl.com/

Las dovelas prefabricadas utilizadas en la construcci贸n de puentes por voladizos sucesivos se colocan mediante un aparato de elevaci贸n y se unen entre s铆 mediante un adhesivo de alta resistencia a base de resinas epoxi. Para encolar las dovelas, se mantiene la dovela suspendida sobre el tablero y pr贸xima a la dovela anterior y se coloca la resina. La junta de la dovela se trata en acopio con chorro de arena o agua para eliminar desconchones, polvo, aceites y similares. La junta debe estar seca, aplic谩ndose si fuera necesario calor. Se extiende la resina, como si fuera una pintura o un enlucido, en la cara posterior de la dovela suspendida, con un consumo entre 3 y 4 kg/m2, que corresponde a una capa de unos 2 mm de espesor. Este procedimiento de construcci贸n de grandes luces mediante el sucesivo encolado de dovelas requiere la intervenci贸n de personal altamente especializado.

En las fotograf铆as se muestra el Puente de Castej贸n (1972), de la oficina de proyectos Carlos Fernandez Casado S.L, construido聽por dovelas prefabricadas de 10 toneladas 聽montadas con blondin; desde una pila se avanz贸 en voladizo 煤nico a partir de un vano lateral construido sobre cimbra, y desde la otra se avanz贸 en voladizos compensados de 50 metros de longitud. Las dovelas se pegaron 聽con resina epoxi en vez de mortero, soluci贸n que se utiliz贸 en todos los puentes siguientes. Cada voladizo estaba formado por dos cajones que se montaban con dovelas unicelulares unidas in situ con la losa superior.

Puente de Castej贸n, construido con dovelas prefabricadas encoladas. http://www.cfcsl.com/

Puente de Castej贸n, construido con dovelas prefabricadas encoladas. http://www.cfcsl.com/

Las resinas presentan las siguientes caracter铆sticas:

  1. Se forman por dos componentes, la resina (base) y en endurecedor (reactor).
  2. Existen resinas de acci贸n r谩pida, media y lenta, correspondientes a la temperatura ambiente en la aplicaci贸n: 5-15潞C, 15-25潞C y 25-40潞C, respectivamente.
  3. El tipo de resina determina el tiempo de aplicaci贸n, es decir, el transcurrido entre la terminaci贸n de la mezcla y el instante en que no se puede aplicar, variando de unos 18 minutos a 35潞C, a un m谩ximo de 40 minutos a 5潞C.
  4. Se dispone entre 45 y 60 minutos, dependiendo de la temperatura, para comprimir las dovelas entre s铆 y expulsar la resina.
  5. Aunque la resina presenta una resistencia a tensi贸n tangencial superior a 4 MPa y de 75 MPa a compresi贸n, esta resistencia no se considera en el c谩lculo, relegando la funci贸n de la resina a su actuaci贸n como lubricante durante el acoplamiento de las dovelas y como impermeabilizante de la junta.

 

 

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27 octubre, 2017
 
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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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28 septiembre, 2017
 
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驴C贸mo se han construido los arcos de dovelas desde los romanos?

Puente de la Trinidad, sobre el cauce del r铆o Turia, en Valencia. (Fotograf铆a de V铆ctor Yepes, 2010).

Con este post vamos a seguir divulgando procesos constructivos hist贸ricos, en este caso, con el arco. En otros posts anteriores ya comentamos el origen del arco y su dise帽o. Espero que os gusten estas pinceladas de procedimientos de construcci贸n ya hist贸ricos. Os dejo algunas referencias bibliogr谩ficas (Yepes, 2010) y enlaces a otras p谩ginas web para que pod谩is ampliar la informaci贸n, que es necesariamente breve para el formato de este post.

Los romanos construyeron con arcos de medio punto. Esta disposici贸n geom茅trica era de composici贸n c贸moda, pues resultaba muy sencillo trazar la directriz y relativamente f谩cil construir la cimbra 鈥搉ormalmente compuesta por al menos dos arcos de c铆rculo de madera s贸lidamente triangulados-. Las cimbras se constru铆an con cerchas o armaduras de madera, unidas por correas sobre las que se clavaban tablas o listones para formar el forro o superficie de apoyo para las dovelas. El perfilado de la superficie de asiento se terminaba por medio de una ligera capa de mortero, yeso o barro (Moreno, 1985). (m谩s…)

8 agosto, 2017
 
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L铆mites de utilizaci贸n y tendencias en la utilizaci贸n de puentes con dovelas prefabricadas

Lanzado-De-Porticos-02

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/

 

 

18 julio, 2017
 
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Tratamiento t茅rmico del hormig贸n durante la prefabricaci贸n de dovelas

Dovela del puente de 脦le de R茅, en Francia. Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Dovela

Dovela del puente de 脦le de R茅, en Francia. Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Dovela

El tratamiento t茅rmico del hormig贸n durante la prefabricaci贸n de las dovelas tiene como objetivo una aceleraci贸n 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 hormig贸n que endurece sin este tipo de tratamiento. El calentamiento se puede realizar mediante estufa tradicional o bien a trav茅s de los encofrados por resistencias el茅ctricas o por vapor a baja presi贸n.

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 relaci贸n C3S/C2S sea superior a 3. Adem谩s, el agua debe presentar una temperatura de 35潞C en el momento de la fabricaci贸n. Asimismo, se deber铆an utilizar encofrados con rigidez suficiente para oponerse a las dilataciones del hormig贸n en fase pl谩stica en el momento del calentamiento.

El ciclo de tratamiento t茅rmico debe cuidarse para evitar una bajada en la resistencia a largo plazo del hormig贸n, que normalmente puede estar entre el 5 y el 15%. As铆 un ciclo deber铆a contemplar un periodo de preparaci贸n de 2-3 horas con el hormig贸n a temperatura ambiente, una posterior subida de temperatura a una velocidad inferior a 20潞C por hora, un escal贸n de tratamiento t茅rmico que no pase de聽80潞C (normalmente a 65潞C) con una duraci贸n que depende de las dimensiones de la secci贸n y caracter铆sticas del hormig贸n y una bajada de temperatura a un ritmo similar al realizado durante la subida. Por tanto, no hay que acortar el periodo de preparaci贸n, no acelerar la velocidad de subida de la temperatura y no elevar la temperatura m谩xima del tratamiento. A todo caso, la temperatura m谩xima queda limitada en funci贸n del ambiente expuesto y de la composici贸n del cemento (ver UNE-EN 13369:2013).

Referencia:

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

16 mayo, 2016
 
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Universidad Politécnica de Valencia