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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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Efecto del voladizo en la construcci贸n de puentes atirantados

Puente Ingeniero Carlos Fern谩ndez Casado, en embalse de Barrios de Luna (Le贸n)

Puente Ingeniero Carlos Fern谩ndez Casado, en embalse de Barrios de Luna (Le贸n). Fotograf铆a de V. Yepes.

La construcci贸n del tablero de un puente atirantado puede realizarse mediante voladizos parciales que pueden construirse en obra o bien pueden ser prefabricados. El procedimiento constructivo es similar al de la construcci贸n de tableros de puentes tipo viga, con la diferencia de que aqu铆 se van montando los tirantes para fijar las estructuras parciales, que se van montando con gr煤as o similar.

En este tipo de procedimiento constructivo es necesario considerar que la estructura parcial formada por el voladizo en el frente de avance provoca en numerosas ocasiones esfuerzos sobre el tablero mayores de los que va a tener cuando el puente est茅 en servicio. Es por ello que estos voladizos se reducen en su dimensi贸n lo m谩ximo posible, aumentando con ello el n煤mero de tirantes necesarios.

Atirantado momentos 1

Ley de flectores antes de tesar la dovela. Dibujo: V. Yepes.

La diferencia de esfuerzos entre la estructura parcial y la definitiva son, entre otros, los siguientes:

  1. La estructura final tiene presenta un tablero continuo, que muestra聽un comportamiento estructural diferente al caso de tener los extremos en voladizo durante la construcci贸n.
  2. El tablero definitivo se encuentra en un estado de compresi贸n axil importante, superior al tablero en proceso de construcci贸n, a excepci贸n del centro del vano principal y de los extremos de los vanos de compensaci贸n, el tablero presenta un estado.
  3. El voladizo en construcci贸n debe soportar al siguiente elemento hasta que se monta, adem谩s del peso de los medios auxiliares si el montaje se realiza desde la parte ya construida.
  4. El momento flector del voladizo se prolonga m谩s all谩 de la m茅nsula libre, con un m谩ximo que se sit煤a varios tirantes atr谩s, dependiendo del peso del tablero, de los medios auxiliares y de las rigideces del dintel y tirantes.

 

Para solucionar este efecto contraproducente del voladizo se pueden aplicar varios procedimientos constructivos:

  1. Se puede reforzar el voladizo mediante un pretensado adicional para reducir los momentos m谩ximos del voladizo. Este exceso de carga debe retirarse en cuanto pase el efecto del voladizo para evitar sobreesfuerzos en la estructura. Este proceso de tesado y destesado puede complicar la construcci贸n, por lo que a veces se sobredimensionan los materiales en el dintel o se sobretesan los tirantes, tal y como se hizo en el puente de Barrios de Luna.
  2. Se puede reducir peso en el voladizo si se construye una parte del tablero. Una vez se atiranta, y tras un desfase en el ciclo de avance, se completa su construcci贸n. Este m茅todo se ha utilizado mucho, por ejemplo en el puente de Oberkassel, en D眉sseldorf, que presenta tirantes muy separados. Aqu铆 se avanz贸 s贸lo con la c茅lula central del caj贸n, procedimiento que tambi茅n se utiliz贸 en el puente Flehe, cerca de la misma ciudad. En el puente de Annancis (Canad谩) se avanzaba con vigas met谩licas laterales y transversales, hormigon谩ndose despu茅s la losa.
  3. Otra posibilidad es cimbrar el voladizo hasta que se atirante. Se puede atirantar provisionalmente el carro de avance hasta el hormigonado, tal y como se hizo en el puente sobre el r铆o Waal (Holanda). Otra posibilidad menos costosa y f谩cil es la cimbra convencional que obliga a inmovilizar el extremo de la zona construida, lo que obliga a soportar una gran parte del peso de la dovela anterior. Esta soluci贸n se ha empleado en el puente de Sama.
  4. Cuando la distancia entre tirantes es grande, se pueden colocar tirantes provisionales desde la torre definitiva o mediante torres auxiliares. Las torres provisionales se apoyan en el mismo lugar de los anclajes definitivos anteriormente montados para evitar flexiones adicionales. El atirantamiento se traslada sucesivamente seg煤n avanza la construcci贸n. Este procedimiento se us贸 en el puente Kniebrucke en D眉sseldorf.
  5. Otra posibilidad que se aleja del procedimiento de construcci贸n por voladizos sucesivos consiste en disponer apoyos provisionales bajo el tablero, o bien un 煤nico apoyo en el extremo del voladizo que se eliminar谩 al colocar los tirantes. As铆 se construy贸 el puente de Bratislava sobre el Danubio.

Puente de Oberkassel sobre el Rhin, en D眉sseldorf. Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Oberkassel_Bruecke.jpg

 

Puente Flehe sobre el Rhin, cerca de D眉sseldorf. Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fleher_Br%C3%BCcke-2.jpg

 

Puente Kniebrucke en D眉sseldorf sobre el Rhin. Fuente: https://de.wikipedia.org/wiki/Rheinkniebr%C3%BCcke#/media/File:Duesseldorf_1915.JPG

 

Puente de Bratislava, sobre el Danubio. Fuente: https://en.wikipedia.org/wiki/Cable-stayed_bridge#/media/File:Novy_Most_d.JPG

Referencias:

FERN脕NDEZ-TROYANO, L. (1999). Tierra sobre el agua. Visi贸n hist贸rica universal de los puentes. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Colecci贸n de Ciencias, Humanidades e Ingenier铆a n潞 55, Madrid.

 

 

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23 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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Voladizos sucesivos atirantados: construcci贸n del viaducto del r铆o Tajo

A continuaci贸n os dejo un v铆deo, realizado por la empresa聽Proin 3D聽para ADIF, realmente interesante que trata de la construcci贸n de un gran viaducto de 1488 m que cruza en r铆o Tajo en una zona ensanchada por el embalse de Alc谩ntara. Se trata de un tramo de la L铆nea de Alta Velocidad Madrid-Extremadura, en el subtramo Ca帽谩veral-Embalse de Alc谩ntara. Este viaducto presenta como caracter铆stica principal un vano central tipo arco, de 324 m de luz y una altura superior a 90 m sobre el nivel medio del r铆o.

El v铆deo muestra el proceso constructivo de esta estructura singular. El arco se realiza mediante voladizos sucesivos atirantados, por medio de dos torres de atirantamiento聽situadas sobre las pilas ubicadas en los聽arranques del arco, en ambas m谩rgenes聽del r铆o. Cada torre se atiranta desde las聽cimentaciones de las pilas pr贸ximas que聽precisan de unidades de anclaje al terreno. La construcci贸n del tablero se realiza聽vano a vano por medio de una cimbra聽autoportante dispuesta desde ambos estribos. Estas autocimbras son como encofrados apoyados sobre las pilas construidas previamente y sostienen vanos completos de hasta 60 metros de longitud,聽mientras se endurece el hormig贸n que le聽da la forma y capacidad final al tablero.

Espero que os guste.

2 junio, 2013
 
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Universidad Politécnica de Valencia