Cimbra autolanzable frente a otros procedimientos constructivos

Cimbra autolanzable bajo tablero. http://atesvi.com

Si bien en otros posts anteriores se ha definido lo que es una autocimbra y de los criterios que permiten clasificarlas, aquí destacaremos las ventajas e inconvenientes de esta técnica constructiva de puentes y la compararemos con otros procedimientos habituales.

Las cimbras autolanzables presentan ventajas evidentes que, cuando se dan las condiciones adecuadas, facilitan la construcción de un puente. La primera de ellas es su poca interferencia con las actividades que se desarrollan bajo el tablero. La autocimbra apoya sobre las pilas o sobre el tablero en ejecución salvando obstáculos del terreno o de vías de comunicación. Además, este procedimiento disminuye el riesgo de deformaciones por asiento diferencial de la cimbra apoyada sobre el terreno, siendo innecesaria, por tanto, la mejora del terreno para cimientos de apoyos provisionales.

Cabe señalar, asimismo, la facilidad que presentan las autocimbras para incorporar la seguridad colectiva. En efecto, se trata de un medio auxiliar industrializado donde resulta sencillo incorporar plataformas de trabajo y elementos de protección. Además, la seguridad se beneficia al tener los operarios funciones claras y concretas.

Tampoco son desdeñables los buenos rendimientos constructivos de esta técnica debido, entre otras causas, a que las tareas son continuas y repetitivas. Así, es habitual ejecutar un vano por semana en autocimbras bajo tablero, rendimiento que desciende a dos semanas en el caso de autocimbras sobre tablero. En efecto, los movimientos de traslación de la cimbra son sencillos, rápidos y económicos. Factible tanto en tableros a baja altura como sobre pilares muy altos. Además, en el caso de autocimbras bajo tablero, la prefabricación de las armaduras durante la fase de curado del tablero y el traslado al vano siguiente con la propia cimbra agilizan el desarrollo de las tareas.

Con todo, las cimbras autolanzables también presentan algunos inconvenientes. En primer lugar, hay que planificar un tiempo de espera de diseño, fabricación y traslado de la cimbra; que si bien puede retrasar el comienzo de la obra, luego se pueden recuperar los plazos por los buenos rendimientos. Además, hay que adaptar la autocimbra para cada nuevo puente. Se debe desmontar al finalizar la ejecución y ese tiempo supone cierto retraso en la puesta en uso del puente.

Otra de las dificultades que hay que tener presente es la necesidad de medios auxiliares en los apoyos de pila para colocar la cimbra. También hay que tener presente la dificultad que puede haber al prefabricar la armadura por la interferencia que pudiera existir entre el parque de fabricación de la ferralla y el acceso de los materiales y el hormigón a la cimbra.

Otro de los inconvenientes es la nivelación laboriosa que debe darse a la cimbra en el caso de que existe una variación en la pendiente o en el peralte del tablero. Hay que tener presente que el tesado se realiza a edad temprana (a las 24-48 horas) y que si existen factores que reducen dicha resistencia, eso interfiere notablemente en el avance de las tareas.

Si comparamos las autocimbras con el cimbrado tradicional, las primeras salen ganando en algunos aspectos clave. En efecto, la independencia respecto al terreno impide las deformaciones del tablero por asiento diferencial de la cimbra convencional y no son necesarios tratamientos del terreno para cimentar dicha cimbra. Además, la capacidad de autolanzamiento permite el traslado de vano a vano por sus propios medios, lo cual incrementa los rendimientos de ejecución. En cuanto al diseño del tablero, apenas existen diferencias tanto si se construye con cimbra tradicional o con autocimbra. Si acaso, habría que dar una mayor contraflecha de ejecución con la autocimbra. Únicamente no interesa el uso de la autocimbra frente al cimbrado tradicional cuando existen pocos vanos y poca altura.

Paso superior cimbrado. https://www.ulmaconstruction.es

Por otra parte, tanto las autocimbras como los puentes empujados se pueden utilizar en vanos con luces entre 40 y 60 m. Las autocimbras salen ganando porque sus plazos de ejecución son menores y utilizan menos cuantías de hormigón y acero. Además, los aparatos de apoyo son más caros en los puentes empujados. También hay que considerar algunas limitaciones constructivas de los puentes empujados: su uso solo es posible en puentes cuya planta sea circular (no clotoides), no se pueden usar en puentes con curva y contracurva, no permite juntas de dilatación ni puentes de canto variable o isostáticos. Los plazos de ejecución son menores en las autocimbras, pues existen menos maniobras. Así, el ciclo constructivo con puentes empujados son en tramos de 1/3 a 1/2 de la luz de vano, mientras que con las cimbras autolanzables son tramos iguales a la longitud de vano. Por último, decir que las solicitaciones en ejecución son mayores en los puentes empujados, donde se alternan momentos positivos y negativos al paso por las pilas, lo que supone un mayor canto de tablero y mayor pretensado.

Puente empujado. San Juan de los Lagos, Jalisco. http://www.vydsa.com/web/G-concreto.html

A continuación os dejo un Polimedia donde se explica con mayor detalle lo anteriormente expuesto. Espero que os sea de interés.

Referencias:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2004). Temas de procedimientos de construcción. Cimbras, andamios y encofrados. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2004.441.

SEOPAN (2015). Manual de cimbras autolanzables. Tornapunta Ediciones, Madrid, 359 pp.

 

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Proceso de construcción del viaducto de Lanjarón

Lanzamiento del Puente de Lanjarón. Torroja Ingeniería

Os paso una animación realizada por José Antonio Agudelo que muestra el proceso constructivo del Viaducto de Lanjarón en Granada, España. Se trata de un puente mixto, proyectado por Torroja Ingeniería, siendo un arco atirantado por su propio tablero que sólo transmite reacciones verticales al terreno.

Los datos más interesantes del puente son: 112,6 m de luz y 15 m de altura. En las referencias os dejo un artículo de Mario García González que explica los detalles del viaducto. Lo interesante del procedimiento constructivo es que, en una primera fase de empuje, el puente queda en voladizo un 50%, y en una segunda fase se realiza un tiro para dejar la estructura en su emplazamiento definitivo.

Referencias:

García-González, M. (2002). Viaducto de Lanjarón. II Congreso de ACHE de puentes y estructuras. link

Construcción de puentes empujados

Puente construido por empuje

El procedimiento consiste en fabricar o montar el tablero detrás del estribo y después empujarlo deslizándolo sobre las pilas hasta alcanzar su posición definitiva al llegar al otro estribo. Este tablero, también puede componerse mediante dovelas prefabricadas u hormigonadas “in situ”. El método del empuje ha permitido resolver satisfactoriamente la construcción de puentes sobre obstáculos importantes situados por debajo del tablero. Este procedimiento es particularmente ventajoso en los puentes muy largos, pues permiten aplicar la construcción industrializada -es rentable a partir de los 600 metros de longitud-.

Este sistema constructivo fue desarrollado en la segunda mitad del siglo XIX para ubicar en su situación definitiva grandes viaductos metálicos de celosía. De hecho, la ligereza de los tableros metálicos y mixtos es una ventaja sobre los de hormigón, mucho más pesados; sin embargo es habitual la construcción de estos puentes con hormigón pretensado. Los puentes de ferrocarril, en particular, son estructuras idóneas para construirlas mediante empuja, pues han de soportar, además de su peso propio, unas cargas de servicio elevadas que obligan a dimensionar secciones con una gran capacidad resistente. Al construir el puente, donde sólo actúa el peso propio, el exceso de capacidad puede aprovecharse sin sobredimensionar la estructura.

Pescante de lanzamiento en Papiol (Barcelona). http://www.cemetasa.com/

El primer viaducto de hormigón empujado fue el Puente de Ager en Austria en 1959, donde se usaban dovelas cortas prefabricadas; sin embargo, muchos autores citan el puente sobre el río Caroní (Venezuela), terminado en 1964, de Leonhardt y Baur como iniciadores de esta técnica con el hormigón. Posteriormente se consolidó el método de dovelas largas hormigonadas “in situ” en una instalación industrializada que se monta detrás del estribo, aunque sigue siendo habitual el empleo de dovelas de entre 10 y 25 metros de longitud, tanto fabricadas “in situ” como prefabricadas.

El campo de luces óptimo para los tableros empujados se encuentra entre los 30 y 60 metros, aunque de forma excepcional dicho intervalo se amplia desde los 20 a los 90 metros.

Muchas empresas españolas han realizado puentes empujados (Ferrovial, Dragados, FCC, etc.), y seguro que me dejo a alguien por nombrar. Como ejemplo de construcción de puentes empujados, os dejo un vídeo sobre la construcción de uno de los puentes más largos empujados del mundo. Lo construyó ACCIONA para el Ministerio de Transporte de Quebec (Canadá). La autopista consta de 42 kilómetros de longitud y dos carriles por sentido. La obra incluye la ejecución de dos puentes -uno de 1.860 metros sobre el río St.Lawrence y otro de 2.550 metros sobre el canal Beauharnois- el segundo puente empujado más largo del mundo; donde se ha conseguido superar la dificultad de la traza en cambio de altura y dirección horizontal. Os dejo un enlace a las características técnicas. Ha obtenido dos de los premios más relevantes del sector concesional el Gold Award concedido por The Canadian Council for Public-Private Partnerships y el North America Deal of the Year, por PFI.

Dejo aquí el cómo se realizó el lanzamiento en el viaducto de Millau.

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Aplicabilidad de la construcción de puentes empujados

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Construcción del viaducto de Millau (Francia) mediante empuje de su tablero

El procedimiento de empuje consiste en fabricar o montar el tablero detrás del estribo en un parque fijo y después trasladarlo longitudinalmente sobre las pilas, por fases sucesivas, hasta alcanzar su posición definitiva al llegar al otro estribo, sin necesidad de cimbras. El tablero desliza con gatos sobre estribo y pilas, con ayuda de un pico de lanzamiento. Para que el procedimiento sea efectivo, el puente necesita un tablero de canto constante y un trazado en planta recto y pendiente nula o ascendente, sin embargo con los actuales sistemas de retenida, se permiten pendientes descendentes y alineaciones circulares. Otro trazado, imposibilita que cualquier parte del puente pase durante la traslación por los mismos puntos, complicando la ejecución. Al principio el procedimiento se utilizó con tableros metálicos, pero hoy se aplica también a cajones de hormigón.

Las solicitaciones propias del empuje requieren secciones en cajón con cantos importantes y constantes, en torno a relaciones canto/luz de 1/10 a 1/15. El procedimiento constructivo provoca una ley de momentos flectores con valores muy altos cuando está el vano entero en voladizo. Para reducir el peso del tablero, se dispone de un pico de avance o nariz metálica en la parte delantera del dintel del tablero.

Este sistema requiere de medios auxiliares de coste elevado y proporciona buenas calidades de ejecución al agrupar todas las operaciones en una zona específica. Su ventaja económica reside en preparar un parque de fabricación fijo, en el eje del puente, donde poder realizar una dovela de 10 a 25 m de longitud. En el caso de dovelas de hormigón, se realiza un pretensado inicial para absorber los esfuerzos del lanzamiento y se deja en una segunda fase el pretensado definitivo para soportar las cargas de servicio. Cada segmento normalmente se completa su ejecución en una semana. Posteriormente se consolidó el método de dovelas largas hormigonadas “in situ” en una instalación industrializada que se monta detrás del estribo, aunque es habitual seguir con el empleo de dovelas. Existe la posibilidad de fabricar y empujar desde un solo lado o desde los dos lados del puente. El método del empuje ha permitido resolver satisfactoriamente la construcción de puentes sobre obstáculos importantes situados por debajo del tablero, pues no necesita del cimbrado.

Esquema del proceso del lanzamiento del tablero de un puente
Esquema del proceso del lanzamiento del tablero de un puente

El empuje de puentes se desarrolló en la segunda mitad del siglo XIX para ubicar en su situación definitiva grandes viaductos metálicos de celosía. De hecho, la ligereza de los tableros metálicos y mixtos es una ventaja sobre los de hormigón, mucho más pesados; sin embargo es habitual la construcción de estos puentes con hormigón pretensado. Los puentes de ferrocarril, en particular, son estructuras idóneas para construirlas mediante empuja, pues han de soportar, además de su peso propio, unas cargas de servicio elevadas que obligan a dimensionar secciones con una gran capacidad resistente. Al construir el puente, donde sólo actúa el peso propio, el exceso de capacidad puede aprovecharse sin sobredimensionar la estructura.

El primer viaducto de segmentos de hormigones prefabricados empujados fue el Puente de Ager en Austria en 1959, donde se usaban dovelas cortas prefabricadas; sin embargo, muchos autores citan el puente sobre el río Caroní (Venezuela), con un vano principal de 96 m y terminado en 1964, de Leonhardt y Baur como iniciadores de esta técnica con el hormigón. En este caso se utilizaron pilas intermedias para el lanzamiento para reducir la luz de lanzamiento. Este procedimiento encarece la construcción, pues no tiene sentido que las pilas provisionales no queden definitivas. Sólo podría plantearse el uso de una sola pila provisional en el caso de una luz de empuje extraordinaria. En España, el primer puente empujado de hormigón se construyó en 1972 en la línea férrea Almería-Linares, sobre el río Andarax (Almería), con un vano principal de 42,5 m.

Primer y Segundo Puente sobre el río Caroni (Venezuela). Diseñado por F. Leonhardt y H. Baur. Terminado en 1963, une San Félix y Puerto Ordaz
Primer y Segundo Puente sobre el río Caroni (Venezuela). Diseñado por F. Leonhardt y H. Baur. Terminado en 1963, une San Félix y Puerto Ordaz

Es un sistema costoso que sólo resulta de interés económico para longitudes de puente superiores a 300 – 400 m (Ministerio de Fomento, 2000). Este procedimiento presenta ventajas claras en los puentes muy largos, pues permiten aplicar la construcción industrializada -según Pérez-Fadón (2004), es rentable a partir de los 600 m de longitud-, o bien se reutilice en varios puentes. Fuera de estos rangos, los medios auxiliares no se amortizan suficientemente.

El campo de luces óptimo para los tableros empujados se encuentra entre los 30 y 50 m, aunque de forma excepcional dicho intervalo se amplía desde los 25 a los 100 m. Normalmente, cuando se requieren luces altas, por encima de 50 m, se requieren apoyos o atirantamientos provisionales. Se han empleado luces de empuje superiores, por ejemplo en el acueducto de Alcanadre, de J. Manterola y L.F. Troyano, con una luz de 60 m debido a que el dintel debe soportar la sobrecarga del agua, lo que permite una mayor luz óptima.

En el caso de una luz muy grande, se puede construir el puente realizando un lanzado desde ambos apoyos y terminando en el centro de la luz con dos voladizos convergentes. Por ejemplo, Millanes y Matute (1999) describen la construcción de un viaducto con un tramo continuo singular compuesto por dos vanos de 40 m y un vano central de 80 m que se construyó mediante lanzamiento de las vigas mediante un carro. Se emplearon dos pilas provisionales y se tesó la losa para darle continuidad antes de eliminar dichas pilas.

El empuje de puentes entra en competencia con la construcción de tramos sucesivos con autocimbra. Por debajo de 30 m existen autocimbras en alquiler que abaratan los costes respecto a los puentes empujados. Sin embargo, por encima de dicho límite, los costes de la cimbra autoportante empiezan a crecer exponencialmente, quedando en desventaja por encima de 100 m. Por otra parte, las cimbras desmontables, con o sin pila auxiliar intermedia, compiten cuando existen luces repetitivas y un gran número de vanos, especialmente en puentes de baja altura y terrenos poco abruptos. El procedimiento de la cimbra autoportante presenta claras ventajas en puentes muy largos, donde se amortizan bien los medios auxiliares. Además, es un procedimiento que permite cualquier geometría en planta del puente, frente a los empujados.

Os paso una animación en 3D de Octavio Martins que explica muy bien el procedimiento constructivo. Espero que os sea útil.

También la empresa ULMA nos ofrece una animación de estas características.

Referencias:

MILLANES, F.; MATUTE, L. (1999). Viaducto sobre el río Lambre. Hormigón y Acero, 213: 33-39.

MINISTERIO DE FOMENTO (2000). Obras de paso de nueva construcción. Conceptos generales. Madrid, 94 pp.

PÉREZ-FADÓN, S. (2004). Construcción de viaductos para líneas de FFCC. Tableros empujados. Revista de Obras Públicas, 3445: 47-52.

 

 

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