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Procedimientos de construcción de puentes viga de hormigón pretensado

Puente Shibanpo (China). Construcción original: 1980, desdoblamiento: 2005. Foto: 山城崽儿. Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Shibanpo_Bridge_in_Chongqing.jpg

Uno de los ingenieros que más contribuyó al desarrollo del hormigón armado, y que tuvo una actuación más destacada en el origen y desarrollo del hormigón pretensado fue el francés Freyssinet. Sin embargo, no fue hasta después de la Segunda Guerra Mundial cuando los puentes viga de hormigón pretensado adquirieron toda su potencia y desarrollo. El hormigón pretensado ha demostrado sus ventajas económicas y técnicas tanto para puentes de luces medias (vigas prefabricadas, por ejemplo), como en grandes luces (puentes empujados y atirantados, entre otros). El récord de luz mundial para un puente cajón de hormigón pretensado es de 330 m en Shibanpo (China), terminado en 2005.

Tal es la importancia de que el proceso constructivo de un puente sea sencillo y económico, que los puentes viga se clasifican en función de dichos procedimientos. En general se pueden construir los puentes “in situ”, con piezas prefabricadas, o de una forma mixta. Además, salvo que el puente sea muy pequeño, los puentes viga se construyen por partes, o bien en subdivisiones longitudinales (vigas independientes que se unen mediante una losa, por ejemplo) o en subdivisiones transversales (dovelas de sección completa, que dan lugar a una gran variedad de métodos constructivos).

Los procedimientos constructivos de los puentes viga de hormigón pretensado pueden clasificarse en: (a) construcción sobre cimbra, (b) construcción por voladizos sucesivos, y (c) construcción por traslación horizontal o vertical.

Os dejo a continuación un pequeño vídeo explicativo al respecto.

 

 

 

 

17 octubre, 2017
 
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Ejecución de una losa postesada en edificación

http://www.edingaps.com

Los forjados de losa postesa o forjados postensados son forjados que han sido elaborados mediante la técnica de tesar cables de acero (armadura activa), después del fraguado del hormigón y cuando éste ha alcanzado una resistencia suficiente para soportar las tensiones provocadas por dicho tesado. Se requieren hormigones y aceros de alta resistencia. Como consecuencia del trazado curvo de los tendones también aparecen fuerzas de desviación que pueden llegar a equilibrar el peso propio de la estructura, las cargas muertas e incluso parte de las sobrecargas. Existen dos variantes de la técnica: armadura postesa adherente y armadura postesa no adherente. Para forjados de edificación se suelen emplear armadura no adherente, por lo estricto de los cantos y por la facilidad de montaje. Este tipo de losas se utilizan en estructuras de edificios en altura, estructuras por debajo de la cota de rasante, cimentaciones por losa, parkings, puentes, depósitos, estructuras de edificaciones industriales, etc.

http://www.edingaps.com

Algunas de las ventajas del uso de estos sistemas son las siguientes:

  • Reducción de los materiales de construcción ( hasta un 40% de hormigón y un 75% de acero).
  • La reducción de peso de la estructura permite reducir el espesor y el armado de la losa de cimentación.
  • Aumento de altura libre entre plantas al reducir a la mitad el canto de la losa comparado con un forjado tradicional.
  • Continuidad estructural que permite un menor número de juntas de hormigonado y dilatación, asi como una mayor integridad estructural.
  • Reducción considerable del número de pilares y aumento de los vanos.
  • Evita la aparición de fisuras y es impermeable al estar el hormigón comprimido.

 

A continuación os dejo un vídeo donde se explica la ejecución de una losa postesada en un edificio de viviendas en Madrid. El proyecto de la estructura se debe a la empresa CALTER INGENIERÍA.

4 septiembre, 2017
 
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Bancadas de tesado en las plantas de prefabricados

Bancada de tesado 1

Vista del extremo de bancada de tesado. Cortesía: ANDECE.

Los elementos de hormigón pretensado son productos habituales de las plantas de prefabricados. Para poder realizar el tesado de las armaduras activas, se utilizan bancadas de tesado. Estos elementos permiten anclar los cables en los extremos de la pista, donde se encuentra una solera de hormigón que servirá de base al molde. Estas bancadas suelen ser largas, de 100 a 150 m, pues a mayor distancia entre los elementos de anclaje, mayor economía, siempre y cuando no se contrarreste el momento flector a que se le somete.

Las bancadas son estructuras metálicas realizadas con chapas de resistencia suficiente para soportar la tracción de las armaduras. Además, presentan unas cimentaciones muy grandes capaces de estabilizar las fuerzas de pretensado que se apliquen. En otras ocasiones, el propio molde presenta los elementos de anclaje en sus extremos, sirviendo la bancada como fondo de molde. En este caso el molde es autorresistente y se puede mover a otro lugar de la planta.

Extremo de la bancada de tesado. Cortesía: ANDECE.

Extremo de la bancada de tesado. Cortesía: ANDECE.

Se pueden fabricar distintos tipos de piezas en una misma bancada, siempre que no se sobrepase el límite de la fuerza de pretensado capaz de soportar la bancada. La cantidad de cables colocados definirá la magnitud de la fuerza de pretensado aplicada.

Para comprobar que la relación fuerza de pretensado/altura de actuación de los cables se mantiene dentro de los márgenes de seguridad exigibles, las bancadas disponen de una placa visible con un gráfico donde se establecer los valores máximos. A mayor altura de la resultante de la acción de los cables, menor será la fuerza total admisible.

Extendedora del cable de pretensado en la bancada. Fuente: www.resimart.com

Extendedora del cable de pretensado en la bancada. Fuente: www.resimart.com

Los moldes se comercializan y las bancadas se dimensionan para una fuerza máxima nominal determinada. Esto se corresponde con la fuerza y excentricidad de cables correspondientes al canto máximo que se pueda fabricar. Si la excentricidad es menor, se podría aplicar una fuerza de pretensado superior a la nominal.

A continuación os dejo algunos vídeos donde podemos ver cómo son algunas instalaciones de prefabricados. En este primer vídeo podemos ver cómo se fabrican viguetas pretensadas Tensyland (Prensoland).

Aquí vemos el mismo proceso de fabricación de viguetas, en este caso de la empresa VELOSA.

En este otro vídeo también vemos el proceso de fabricación de viguetas de hormigón pretensado.

19 junio, 2017
 
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Puente de hormigón pretensado en Oelde, pionero en hormigón pretensado “in situ”

Puente de hormigón pretensado en Oelde. 1938

Puente de hormigón pretensado en Oelde. 1938

La empresa alemana Weyss und Freitag adquirió en 1935 la licencia del sistema Freyssinet y ya en 1938 construyó en Alemania el primer puente viga de hormigón armado pretensado “in situ”, siendo un paso superior sobre la autopista en Oelde, Westfalia. Se trata de cuatro vigas de hormigón pretensado de sección en “I” con 31 m de luz, espaciadas a 1,40 m, con cuatro diafragmas intermedios y dos de apoyo, así como tablero de hormigón armado. Con una altura de vigas de 1,60 m, la esbeltez conseguida con este puente, de 1/20, fue la mayor conseguida hasta ese momento en puentes viga. Las vigas se fabricaron en una bancada de pretensado situada junto a la obra, siendo posteriormente desplazadas sobre el andamiaje hasta su posición definitiva. Se usó como pretensado acero al manganeso de alta resistencia, con diámetros de 40 mm en el cordón inferior y 10 mm en el superior, con una resistencia de 960 MPa, de los que sólo el 55% de la carga de rotura se usaron para el pretensado. Tal y como indica Manterola (1984), este puente fue pretensado en el más estricto sentido de la palabra, utilizando el molde metálico de las vigas como soporte de la puesta en carga de los alambres, lo cual produjo críticas por lo caro del procedimiento.

Imagen actual del puente

Imagen actual del puente

Referencias:

Manterola, J. (1984). Evolución de los puentes en la historia reciente. Informes de la Construcción, 36 (359-360):5-36.

11 octubre, 2016
 
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Sistema “lift-slab”, precursor de los forjados postesados

Técnica “lift-slab”. www.joostdevree.nl

Las losas de hormigón postesado en edificación pueden encontrarse ya en el año 1955 en los Estados Unidos cuando apareció un sistema de construcción denominado “lift-slab”, patentado por Tom Slick, que consistía en hormigonar las losas en la planta baja de forma que sirvieran de encofrado para las otras, y elevarlas hasta su posición definitiva tras sucesivas operaciones de izado. En pocos años, entre los años 50 y 60, los constructores emplearon este método constructivo, que se hizo con una parte muy importante del mercado de la edificación americano.

Inicialmente, las losas eran de hormigón armado, lo que generaba dos problemas básicos:
– Las losas tendían a pegarse las unas con las otras en el momento del izado y se fisuraban debido al peso propio añadido al tratar de despegarlas.
– En vanos de 8,5 a 9 m los espesores de las losas oscilaban entre 20 y 25 cm., por lo que las deformaciones eran un problema importante.

Los ingenieros que trabajaban con este método constructivo tenían conocimiento del pretensado y del modo como podía evitar las deformaciones. En estas primeras realizaciones el postesado empezó a solucionar los problemas del aligeramiento del peso para reducir flechas y la fisuración. La técnica del postesado ya se utilizaba por aquellos años en Europa en puentes y otras tipologías constructivas.

Los sistemas más conocidos de izado de forjados son el Jack Block en el que los gatos están situados en la parte inferior y el Lift-Slab en el que los gatos se colocan sobre los pilares. En el caso del Lift-Slab los forjados se construyen unos sobre otros, eliminándose así todo encofrado, interponiéndose entre dos consecutivos unas láminas de separación. Este procedimiento permite ejecutar los forjados en óptimas condiciones, sobre un plano horizontal sin puntales ni encofrados, a cambio de una elevación cuidadosa de cada una de las placas y la ejecución de las uniones de elementos ya terminados, donde a veces es difícil establecer la continuidad.

Os dejo a continuación un vídeo donde podemos ver los principios básicos de este procedimiento constructivo. Espero que os guste.

 

7 septiembre, 2016
 
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El acueducto del Tempul, de Eduardo Torroja

I-ETM-002-02_01

Acueducto de Tempul. Enero 1927. Fuente: http://www.cehopu.cedex.es/

El acueducto del Tempul se construyó para el abastecimiento de agua de Jerez de la Frontera (Cádiz), sobre el río Guadalete. Está formado por 11 tramos de vigas rectas de hormigón armado de 20 m de luz y un tramo central de tipo “Cantilever” de 57 m. Esta obra la diseñó y construyó Eduardo Torroja en 1925 apenas dos años después de terminar la carrera, estando trabajando en la empresa Hidrocivil. La estructura original estaba constituida por 14 tramos de vigas de 30 m de luz biapoyadas en los correspondientes pilares. Dos de estos pilares se apoyaban en el cauce del río, lo que provocaba dudas acerca de su resistencia a la socavación. Por ello Torroja decidió eliminar estas dos pilas, manteniendo el resto de la estructura. Se utilizó esta solución sustituyendo las pilas del cauce por apoyos elásticos con cimentación a 8 m de profundidad debido a la mala calidad del suelo del cauce y a través de unos tirantes continuos que pasan por la cabecera de la pila, se anclan en los extremos de los tramos adyacentes. Así el vano central del acueducto está formado por un tramo central de 17 m apoyando en las ménsulas laterales con 20 m de luz.  Para eliminar estos apoyos sin aumentar excesivamente la luz dispuso unos tirantes con un cordón central de acero dulce que, pasando por encima de las pilas adyacentes a los soportes eliminados, las cuales se elevaron y rediseñaron para los nuevos esfuerzos, se anclaban a uno y otro lado de las mismas, disponiendo, por tanto, de la reacción vertical eliminada.

El principal problema de esta solución era que esa reacción provenía de la componente vertical de la tracción del tirante y, salvo que la pila sobreelevada fuese muy alta, dicha reacción no podía generarse de forma pasiva sino con una gran flecha del tramo volado y, por lo tanto, con una flexión excesiva. Por ello, Torroja empleó cables de alta resistencia y los pretensó mediante un sistema de elevación con gatos hidráulicos insertados entre las propias pilas y las cabezas de las mismas, consiguiendo además introducir una compresión adicional en los tramos de tablero entre los puntos de anclaje.

I-ETM-002-17

Dispositivos de elevación de las cabezas de los pilares. Fuente: http://www.cehopu.cedex.es/

Tempul

Esquema de esfuerzos al elevar los gatos

Según cuenta Torroja, poco después de finalizar el hormigonado del tramo central apoyado en los voladizos atirantados, sobrevino una fuerte riada que comenzó a arrastrar la cimbra. Viendo peligrar la integridad de la estructura, y puesto que el hormigón ya había alcanzado una resistencia que se estimó suficiente, se procedió a accionar los gatos, levantando el cabezal de las pilas unos 25 cm, lo que bastó para elevar el extremo de los tramos colgados unos 5 cm, separando la estructura de las cimbras que fueron finalmente arrastradas por el agua.

2 marzo, 2016
 
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El hormigón pretensado explicado por el profesor Chris Burgoyne

Sin títuloOs dejo a continuación una serie de vídeos donde el profesor de la Universidad de Cambridge, Chis Burgoyne, nos explica los fundamentos básicos del hormigón pretensado. Tenéis la opción de poner subtítulos en inglés. Espero que os gusten.

11 diciembre, 2015
 
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Experimento on-line: Jornada en Twitter de construcción de puentes pretensados

Puente en cajón postesado sobre el Turia (Quart de Poblet). Proyectado por Javier Manterola y construído por Dragados y Construcciones en 1991.

Puente en cajón postesado sobre el Turia (Quart de Poblet). Proyectado por Javier Manterola y construído por Dragados y Construcciones en 1991.

El día 8 de mayo de 2015 hice un experimento en línea que me pareció realmente interesante. Durante 8 horas seguidas, sin previo aviso y mediante tuits, fui desgranando los aspectos más interesantes relacionados con la construcción de un puente losa pretensado hormigonado “in situ”, de los que se utilizan como paso superior en autovías. La respuesta de los seguidores y el debate fue muy interesante. Creo que es otra forma de abrir debates sobre temas concretos que se puede hacer de vez en cuando. Os paso a continuación un resumen de lo que ocurrió ese día. También me puedes seguir en @vyepesp

 

(más…)

21 agosto, 2015
 
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Planta de prefabricados de hormigón

Una planta de prefabricados de hormigón puede ser una instalación fija o provisional, cuya finalidad consiste en fabricar piezas que, al final del proceso, se montan en obra. La técnica del hormigón pretensado ha favorecido enormemente el desarrollo de la prefabricación en taller o factoría, permitiendo obtener elementos resistentes con reducido peso y, por lo tanto, fácilmente transportables. En el caso de la prefabricación en obra, el objetivo es reducir los costes que supone la ejecución de elementos de grandes dimensiones, posibilitada principalmente por la ausencia de transporte.

En cualquier caso, una planta de prefabricados constituye una organización compleja, que reiquiere un estudio pormenorizado que comprende desde la preparación de la materia prima hasta el manejo y carga de los elementos para su transporte a obra.

Os paso a continuación un par de vídeos (más…)

29 julio, 2014
 
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Tesado de un tablero de puente

El tesado del tablero de un puente se realiza mediante la técnica del postesado o postensado, siendo prácticamente imprescindible en los sistemas constructivos por voladizos sucesivos y dovelas. Se denomina hormigón pretensado a la tipología de construcción de elementos estructurales de hormigón sometidos intencionadamente a esfuerzos de compresión previos a su puesta en servicio. Dichos esfuerzos se consiguen mediante cables de acero que son tensados y anclados al hormigón. Esta técnica se emplea para superar la debilidad natural del hormigón frente a esfuerzos de tracción y fue patentada por Eugène Freyssinet en 1920. El objetivo es el aumento de la resistencia a tracción del hormigón, introduciendo un esfuerzo de compresión interno que contrarreste en parte el esfuerzo de tracción que producen las cargas de servicio en el elemento estructural.

Con la técnica del postesado se trata de aplicar la compresión tras el vertido y posterior proceso de secado in situ del hormigón. En el interior del encofrado se coloca una vaina de plástico, acero o aluminio, para seguir el trazado más conveniente en el interior de la pieza, siguiendo la franja donde, de otra manera, se registrarían tracciones en el elemento. Una vez que el hormigón se ha endurecido, los tendones se pasan a través de los conductos. Después dichos tendones son tensados mediante gatos hidráulicos que reaccionan contra la propia pieza de hormigón. Cuando los tendones se han estirado lo suficiente, de acuerdo con las especificaciones de diseño, estos quedan atrapados en su posición mediante cuñas u otros sistemas de anclaje y mantienen la tensión después de que los gatos hidráulicos se retiren, transfiriendo así la presión hacia el hormigón. El conducto es rellenado con grasa o lechada de cemento para proteger los tendones de la corrosión.

Os paso un par de vídeos para que veáis como se realiza la técnica. Espero que os gusten.

(más…)

13 mayo, 2013
 
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