Las cimbras cuajadas se utilizan cuando no existen obstáculos topográficos, de capacidad portante del terreno, paso de vehículos o corrientes de agua. A diferencia de las cimbras diáfanas, las cuajadas presentan la ventaja de distribuir las cargas de forma más uniforme sobre el terreno. Se emplean habitualmente en alturas de hasta 6 o 7 m, no siendo económicas cuando las alturas de rasante son excesivas, por encima de 20 – 30 m, en cuyo caso se recurren a torres y cuchillos metálicos. Por ejemplo, la Dirección General de Ferrocarriles en España recomienda el uso de cimbra cuajada para el proyecto de sistemas constructivos en puentes ferroviarios de hormigón, no superar los 15 m de altura y siempre que no existan obstáculos que obliguen a distanciar los apoyos de las cimbras.
El sistema más habitual de cimbra cuajada es la cimbra tubular (cimbra PAL), con torres de planta triangular o cuadrangular que cubren toda la planta del tablero. Los perfiles de las barras son tubos huecos, montándose cada torre a partir de módulos planos que se enganchan por las esquinas. Además, para garantizar la estabilidad de la cimbra, se hace necesario colocar barras de arriostramiento longitudinales y transversales para unir las distintas torres.
Figura 2. Esquema de la sección de un puente losa cimbrado con torres tubulares. Imagen: V. Yepes
Para que las torres estén perfectamente aplomadas, se calzan los pies usando para ello tablones, tarugos y cuñas. Las placas de los pies de las torres llevan agujeros para clavarlas a los tablones que sirven de base o a las cuñas. También suelen llevar tornillos de nivelación para ajustar la altura del pie. En la parte superior de la torre se disponen husillos, que son piezas en U que reciben los largueros de madera del encofrado. Los usillos se conectan a la torre mediante tornillos de nivelación para conseguir la geometría de cotas del tablero. Los husillos bajan para descimbrar la losa una vez se ha realizado el pretensado. No se suelen dar contraflechas debido a que las flechas de peso propio y del pretensado son muy parecidas. Asimismo, es necesario atender a su apoyo en el terreno, para lo cual os remitimos al artículo correspondiente.
En cuanto a rendimientos medios, se puede decir que una cimbra tubular de un paso superior se puede montar en una semana con una cuadrilla de cinco operarios.
Os dejo un vídeo explicativo que espero os sea útil.
Figura 1. 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 solo 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.
Figura 2. Vista con cuatro vigas montadas en el viaducto del enlace A3-M45 de Madrid (Álvarez et al., 2008)Figura 3. 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.
By Farina Destil (Farinacasseforme) [Public domain], via Wikimedia Commons
El peso y la presión del hormigón fresco son los factores que condicionan el dimensionamiento de los encofrados, por encima de los efectos del peso propio, el viento, la nieve y las sobre carga de uso, entre otros. No obstante, el establecimiento de las solicitaciones del hormigón antes de su endurecimiento requiere un apartado para entender los factores básicos que permiten cuantificar, aunque sea de forma aproximada, estas acciones.
Al igual que ocurre con los áridos sin cohesión (arena, grava, etc.), al verterse el hormigón fresco sobre un plano vertical, éste adoptará una forma de cono de revolución con un ángulo de talud natural o ángulo de rozamiento interno. Si se trunca dicho cono con un encofrado, las paredes se ven sometidas a lo que se llamará presión granulostática.
Si se anula dicho ángulo de rozamiento interno mediante el proceso del vibrado del hormigón, éste se comporta paulatinamente como un fluido imperfecto, ejerciendo una presión distinta que se denominará presión hidrostática. Entre una capa ya vibrada, que ha recuperado su ángulo de rozamiento interno, y que ejerce una presión sobre las paredes de tipo granulostática, y la siguiente capa que está en proceso de vibración, -y por tanto con presión hidrostática- debe existir una zona de transición para que se mantenga la continuidad de las leyes de presiones.
Os dejo a continuación unos pequeños apuntes que permiten aclarar conceptos y proporcionan herramientas para el cálculo, utilizando distintos procedimientos, de la presión del hormigón fresco. Espero que os sea útil.
El polipasto o aparejo es un sistema de poleas móviles, unidas con una o varias poleas fijas. En el caso ideal, la ganancia o ventaja mecánica es igual al número de segmentos de cuerda que sostienen la carga que se quiere mover, excluido el segmento sobre el que se aplica la fuerza de entrada. El rozamiento reduce la ganancia mecánica real, y suele limitar a cuatro el número de poleas. El aparejo puede ser factorial, potencial y diferencial.
Figura 2. Ventaja mecánica de distintos aparejos tipo potencial
Aparejo factorial: se combinan igual número de poleas fijas y móviles; de donde se deduce que el esfuerzo necesario es igual a la resistencia dividida por el número total de poleas de que está construido el aparejo.
Aparejo potencial: se combina un número cualquiera de poleas móviles con una fija. De acuerdo con la figura, la primera polea móvil, partiendo de abajo hacia arriba, reduce la fuerza necesaria para equilibrar la resistencia a la mitad de esta, la segunda polea reduce esta mitad a la cuarta parte, la tercera ala octava y así sucesivamente.
Aparejo diferencial: consta de una doble polea fija, de radios desiguales y una polea móvil, poleas que se encuentran enlazadas por una cadena sin fin o cerrada. Cuando la doble polea fija, gira en el sentido de las agujas de un reloj, la polea fija de menor radio da cordel y la más grande toma; como al dar una vuelta la polea pequeña da menos de lo que la grande toma, la consecuencia es que P = Q(R-r)/2R.
Figura 3. Aparejo diferencial
Estos aparatos se accionan mecánicamente, a menudo con aire comprimido como elemento motor cuando la potencia es baja. En estos casos, es necesario dotar a los mecanismos de un freno de cinta para evitar el retroceso de la carga. En las figuras siguientes se muestran algunos ejemplos.
Figura 4. Polipasto eléctrico
Figura 4. Detalle de aparejo de grúa móvil
Os dejo a continuación un vídeo explicativo de los polipastos.
En este otro vídeo de Discovery Max se explica muy bien cómo funciona un polipasto de cadenas.
Referencia:
YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.
Figura 1. http://www.rubricatuneles.com/t%C3%BAnel-motril
El revestimiento de un túnel constituye una estructura en contacto directo con la cavidad o con el sostenimiento previamente colocado. Esta estructura se coloca por motivos resistentes, para asegurar la impermeabilización, por razones estéticas de acabado o por razones funcionales, cuando lo que se quiere es mejorar la ventilación, la iluminación o la capacidad hidráulica. Si bien los revestimientos pueden realizarse con dovelas prefabricadas o utilizar revestimientos ornamentales sin función resistente, en este artículo comentaremos algunas ideas básicas sobre el revestimiento realizado con hormigón bombeado.
Lo primero que hay que decir es que el revestimiento no es necesario en algunos túneles que, por sus características, se mantienen estables durante muchos años. En otras ocasiones, cuando se va a excavar la sección, se puede realizar el revestimiento con un hormigón bombeado más o menos denso en función de las características geotécnicas, hasta conseguir un equilibrio tensión-deformación entre el propio terreno y el sostenimiento.
El revestimiento de los túneles se suele efectuar con hormigón en masa, aunque en casos especiales se pueden utilizar armaduras. Así, por ejemplo, al atravesar terrenos expansivos, zonas de falla o cuando se quieren asegurar determinadas juntas, como la de zapatas y contrabóveda, se puede emplear hormigón armado. Sin embargo, este tipo de estructura complica la ejecución.
En los terrenos de buena calidad, el hormigonado se puede realizar a plena sección una vez terminada la excavación. Con terrenos de peor calidad o cuando la sección es muy grande, primero se excava y luego se hormigona la bóveda por bataches, y después los hastiales y, por último, la contrabóveda. Cuando el terreno empeora, se debe hormigonar el avance cerca del frente a medida que se ejecuta la excavación, así como los hastiales y la contrabóveda, con los correspondientes decalajes. Es importante tener en cuenta que, cuando se hormigona por fases, las juntas actúan como rótulas, transmitiendo solo los esfuerzos de compresión; por tanto, si existen cargas perpendiculares, las juntas se deberían efectuar con el machihembrado correspondiente para garantizar la continuidad estructural.
Figura 2. http://www.peri.es/
La puesta en obra del revestimiento consiste en rellenar con hormigón el espacio existente entre el encofrado y el terreno. Si la excavación y el revestimiento se realizan de forma simultánea, el revestimiento avanza de manera intermitente, al mismo ritmo que avanza la excavación. En este caso, se suelen utilizar módulos de unos 6 m, que pueden unirse entre sí y que se trasladan con un carretón manual o automotriz que debe dejar paso a los medios de excavación y desescombro. Cuando la excavación y el revestimiento son independientes, se utilizan encofrados telescópicos. En cualquier caso, los encofrados llevan ventanas distribuidas convenientemente que permitan la colocación y vibrado del hormigón.
El hormigón se transporta sobre neumáticos o sobre vía. Los medios de colocación que se utilizan son la bomba y el transportador neumático, aunque la tendencia actual se orienta hacia la utilización de la bomba. El rendimiento máximo puede ser de 50 m/día, por lo que es muy difícil superar los 1000 m/mes.
Una operación complementaria al revestimiento son las inyecciones de contacto a baja presión (inferior a 0,2 MPa), con lechada o mortero, que se usan para rellenar los huecos existentes en la roca y el hormigón próximo a la zona de contacto, y permiten sellar dicha superficie. Para ello, se perforan taladros de unos 50 mm de profundidad, con una densidad de uno cada 6 m², y una profundidad de 60-80 cm.
Os dejo a continuación algunos vídeos que os pueden ser de interés.
Referencias:
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de voladuras y excavación en túneles. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 530, 165 pp.
¿Cómo se puede rellenar una doble barrera de hormigón tipo New Jersey de forma rápida y económica? Os voy a explicar un truco que utilizamos en una de mis primeras obras, cuando trabajaba en Dragados y Construcciones, en el año 1991. Se trata de la remodelación de la autovía V-30, una vía rápida de circunvalación de la ciudad de Valencia que permite un acceso rápido al Puerto de Valencia desde la A-7 en su tramo del By-pass de Valencia.
La solución fue ingeniosa y sencilla. Montamos en obra una máquina que constaba de una tolva en la que los camiones vertían el material. Esta tolva alimentaba una cinta transportadora que vertía el material directamente entre las dos barreras tipo New Jersey. Un tractor sencillo empujaba esta tolva. A este invento lo llamamos Sirius 70 y alcanzamos producciones de unos 70 m³/h. A continuación, os dejo algunas fotografías de aquella época para que podáis ver lo que hicimos. Espero que os guste el truco y la anécdota.
Los encofrados deslizantes (slip form, en inglés) consisten en un molde de poca altura, capaz de configurar una sección de hormigón vertida en él de forma constante y a la misma velocidad que se eleva dicho molde.
Este se cuelga de unos marcos o caballetes de madera o metal a una serie de dispositivos de elevación soportados por barras metálicas o por otros elementos que se apoyan sobre los cimientos o sobre el hormigón endurecido. El hormigón se vierte en el encofrado y, a medida que se endurece, este se va levantando progresivamente, mientras el encofrado es arrastrado por los dispositivos de elevación de los que está colgado. Se trata de un sistema de encofrado independiente que requiere poco tiempo de grúa durante la construcción.
Los encofrados deslizantes se utilizan preferentemente en obras de gran altura, con sección constante o que varía ligeramente con la altura y con espesores también variables, como ascensores, escaleras, torres, etc. Hoy en día es posible realizar variaciones importantes en el espesor de la sección, aunque ello supone cierta dificultad añadida. En silos y estructuras que así lo permitan, suele utilizarse una grúa torre para hormigonar. Su utilización se ha extendido a estructuras inclinadas complejas y a estructuras compuestas combinables con elementos prefabricados.
El vertido del hormigón, el montaje de las armaduras, de los marcos de puertas y ventanas, de los moldes para crear aberturas, etc., se realiza conforme se eleva el encofrado, a partir de una plataforma de trabajo situada a la altura del borde superior. De esta plataforma se cuelgan, a una altura de 3 o 4 m, una o dos plataformas inferiores, desde las cuales se vigila la calidad del vertido del hormigón. El encofrado deslizante se eleva continuamente a una velocidad de entre 5 y 30 cm por hora, según el endurecimiento del hormigón, para garantizar una cadena tecnológica.
El sistema es rápido, ya que está fuertemente industrializado, pero tiene un alto coste de primera instalación, por lo que solo es rentable con alturas muy importantes (en pilas se prefieren alturas por encima de 70 m) o con alturas menores si el número de piezas que se van a deslizar en la misma obra es muy significativo. El encofrado se puede retirar entre 4 y 12 horas después de colocar el hormigón. El trabajo no se debe interrumpir, aunque es posible adoptando las medidas apropiadas, por lo que se necesitan dos o tres turnos. Esto significa que la construcción puede elevarse entre 1,5 y 6 m al día.
Por tanto, cuando se usa un encofrado deslizante, los procesos de armado, encofrado, hormigonado y desencofrado se ejecutan de forma simultánea y continua. La forma de elevar el molde, que al principio era manual, ahora se efectúa de forma mecánica mediante sistemas hidráulicos, con un ascenso automático y a la velocidad deseada. Existen dos tipos de encofrados deslizantes: los empleados para obras en vertical (silos, pozos, chimeneas, pilas, etc.) y los destinados a obras en horizontal (canales, etc.).
Normalmente, el sistema de encofrado cuenta con tres plataformas. La plataforma superior actúa como área de almacenamiento y distribución, mientras que la plataforma intermedia, situada por encima del nivel de hormigón vertido, es la zona principal de trabajo. Por último, la plataforma inferior permite el acabado del hormigón.
La secuencia básica de construcción utilizando este encofrado es la siguiente:
Se ensamblan el encofrado y la plataforma de acceso en el suelo.
El ensamblaje se eleva mediante gatos hidráulicos.
A medida que el encofrado se eleva continuamente, se requiere un suministro constante de hormigón y armaduras hasta que la operación esté finalizada.
Al culminar la operación, el encofrado se retira utilizando una grúa.
Este sistema se empezó a emplear en Estados Unidos en 1903 y en Europa en 1924 para la construcción de silos. Sin embargo, pronto se empezó a utilizar en otros tipos de obras, como pilas de puente, depósitos elevados de agua o faros. En España, las primeras realizaciones fueron en silos de grano a finales de los años cuarenta del siglo pasado.
En España destaca la realización con este método de la chimenea de la central térmica de Puentes de García Rodríguez (propiedad de ENDESA) que con una altura de 356 m y un diámetro de 36 m en la base (espesor de 1,25 m) y de 18 m en coronación (espesor de 0,25 m). Esta chimenea (Endesa Termic), que comenzó a construirse en 1972 y cuyo funcionamiento empezó en 1976, fue realizada por Entrecanales y Tavora S.A., fue en su momento la más alta de Europa y la tercera del mundo (ver nota a pie de página).
Figura 2. Endesa Termic, chimenea de la central térmica de Puentes de García Rodríguez. Wikipedia
Ventajas del sistema:
a) Se realizan de forma simultánea varias operaciones, que en otros métodos deben hacerse de forma sucesiva, lo que supone una reducción del plazo de ejecución
b) Se suprimen tiempos muertos y cuellos de botella en las operaciones
c) Se consigue una gran velocidad de ejecución (hasta 6 m/día), con una muy buena calidad de obra
d) Se logra un gran número de reutilizaciones de los paneles
e) Es posible la construcción de obras de gran altura sin andamiajes, aplicando sistemas de elevación para personal y materiales
f) Economías significativas de mano de obra, al mecanizarse gran parte de las operaciones
g) Continuidad en la ejecución, incluso en tiempo frío, tomando las medidas que garanticen el endurecimiento del hormigón
h) Muy buen acabado de obra, debido al monolitismo, sin juntas frías, y a la uniformidad
Figura 3. Esquema de encofrado deslizante
Condiciones de aplicación:
En contrapartida a las ventajas anteriores, el sistema exige:
a) Estudio y redacción de todo un proyecto de encofrado mecanizado por técnicos competentes
b) La ejecución de las obras debería ser dirigida por técnicos que hayan aplicado ya el método
c) Organización perfecta de la ejecución, con personal muy especializado, que asegure el trabajo las 24 horas
d) Fabricación y montaje de encofrados con gran exactitud, con tolerancias muy estrictas
Figura 4. Esquema de encofrado deslizante
El principio de funcionamiento:
La unidad fundamental del equipo son los gatos de trepa. Son huecos por donde pasa un tubo de acero que es la barra de trepa, que se apoya en la cimentación. El gato dispone de dos juegos de cuñas dentadas que se clavan alternativamente en la barra y hacen que el gato ascienda a lo largo de esta. Del gato cuelgan dos vigas de acero por medio de una transversal que forman lo que se denomina normalmente «yugo» o «caballete». De los yugos se suspende el encofrado y el resto de estructuras, andamios y plataformas necesarias para las tareas de ferralla, hormigonado, etc., así como los mecanismos de reducción de diámetro y espesor. Los procedimientos de hormigonado varían en función del tipo de estructura. En estructuras muy altas, como chimeneas o torres de televisión, lo más habitual es colocar un ascensor en el centro, suspendido de unas estructuras radiales y guiado mediante unos cables tensados. En él sube una tolva de hormigón y, una vez retirada esta, sirve también para el ascenso de ferralla y del personal. La vibración es normalmente con aguja.
Figura 5. Imagen del yugo en el encofrado deslizante
Elementos de un sistema de encofrado deslizante vertical:
a) Paneles: son los tableros del encofrado propiamente dicho
b) Caballetes: para arrastrar los paneles, a los que se anclan
c) Barras de apoyo: sobre las que se transmite el esfuerzo de elevación
d) Dispositivo de elevación: normalmente gatos o crics, actúan sobre los caballetes para elevar los paneles apoyándose en las barras
e) Plataformas de trabajo: de acceso a los diversos puntos de trabajo y control
f) Redes de las diferentes instalaciones: necesarias para el funcionamiento del encofrado
Figura 6. Sección y elementos de un encofrado deslizante
A continuación dejo algunos vídeos donde se puede comprobar el funcionamiento del sistema.
Referencias:
DINESCU, T.; SANDUR, A.; RADULESCU, C. (1973). Los encofrados deslizantes. 1ª edición. Espasa-Calpe, S.A. Pozuelo de Alarcón, 496 pp.
RICOUARD, M.J. (1980). Encofrados. Cálculo y aplicaciones en edificación y obras civiles. Editores Técnicos Asociados, S.A. Barcelona, 312 pp.
Nota: Para la construcción de la chimenea se utilizó una torre colgada de 120 t, con gatos de trepa de 40 m de altura, de la que se atirantaban los soportes. El problema radicó en desmontar esta torre una vez finalizada la operación. Para ello, según me comenta Juan Manuel Lázaro (responsable del Departamento de Obras Singulares de Entrecanales y Tavora en aquel momento), se empleó un puente Bailey de 18 m, colgado por medio de barras Dywidag de dos pórticos apoyados sobre el fuste de hormigón sobre el que se apoyó la torre. Esta maniobra fue idea de Javier Urquijo Grijalba.
También denominado como cable-grúa, grúa funicular o andarivel, es una instalación similar a los puentes-grúa donde la viga-puente se reemplaza por un cable portante sobre el que se desliza el carretón del que se suspende la carga. Tanto el accionamiento del carretón como los movimientos de izado o descenso se consiguen mediante cables que se manejan desde el suelo. Su aplicación es habitual en la construcción de presas, puentes, astilleros, etc. El nombre de «blondin» viene del funámbulo y acróbata francés Jean François Gravelet-Blondin ( 1824-1897).
Esquema de funcionamiento del blondín
Se distinguen los siguientes cables en el blondín:
Cable vía o cable carril: cable atirantado sobre el que se desplaza el carretón o bicicleta. Está fijo a dos mástiles o torres, actuando a modo de dintel de pórtico.
Cable tractor o de vaivén: es el que desplaza al carretón.
Cable elevador: sirve para el izado de la carga, fijando la posición vertical del gancho.
Sistema de cables del blondín
Los tipos de blondines más habituales, en función de los grados de libertad de los soportes, son los siguientes:
Fijos: si los mástiles son completamente inmóviles.
Basculantes: cuando un mástil es fijo y el otro abatible alrededor de la base.
Radiales: con un mástil fijo y el otro desplazable sobre carriles.
Paralelos: si los dos mástiles pueden deslizarse paralelamente sobre carriles.
Blondín de cable fijoBlondín de cable basculanteBlondín de cable radial
Los blondines han permitido alcanzar luces que se aproximan a los 1000 m, y una capacidad de carga ha llegado a las 50 t. Sin embargo las características normales de estas instalaciones se recogen en la Tabla. Sin embargo, estos equipos requieren una instalación compleja y por tanto difícilmente amortizable si la obra no es de gran volumen.
Tabla.- Características normales de los blondines
Luz entre torres
300 – 1,000 m
Capacidad de carga
10 – 25 t
Altura de las torres
10 – 30 m
Velocidad de traslación del carretón
2 – 8 m/s
Velocidad de elevación del gancho
0.3 – 1.5 m/s
Velocidad de traslación de las torres
0.1 – 0.3 m/s
Os dejo un vídeo de un blondín usado en la construcción de la presa de Ibiur.
En este otro vídeo podéis ver cómo se vacía hormigón con un blondín.
Referencia:
YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.
Construcción con método Bernold. Túnel de Jeresa (Fotografía: M. Romana)
El método ideal de perforación de un túnel sería aquel que permitiese excavar el perfil y hormigonar la bóveda de un túnel simultáneamente. El método Bernold de ejecución de túneles consiste en la colocación, inmediatamente después de la excavación, de un sostenimiento rígido compuesto por cerchas sobre las que se monta una chapa troquelada denominada chapa Bernold, dejándose hasta la superficie de excavación una distancia igual al espesor del recubrimiento. Posteriormente se hormigona detrás de la chapa, sirviendo ésta como encofrado perdido y armadura. Esta es una opción válida para macizos de calidad mala o muy mala, aunque, según indica Romana (2001), su utilización ha decaído en España debido a la popularización del Nuevo Método Austríaco. Este sistema incorpora los siguientes elementos:
Chapas metálicas troqueladas, onduladas y curvadas, de 2 a 3 mm. de espesor y 1 m2 de superficie útil, solapadas y unidas entre sí por medio de pasadores también metálicos.
Cimbras de montaje o cerchas, formadas por perfiles de acero de ala ancha (HEB) con 3 o 4 articulaciones que facilitan el montaje de la chapa a la que sirven de soporte.
Tubos separadores metálicos, para arriostrar las cimbras y fijar su distancia. Las cerchas llevan unas chapas preparadas para encajar los separadores en ellas.
La aplicación del sistema Bernold es compatible con el control y gunitado del terreno y además proporciona un refuerzo adicional con el recubrimiento final del túnel realizado con los elementos anteriores, de la siguiente forma: Conforme se va realizando la excavación se van colocando las cimbras de montaje, arriostradas con los tubos separadores. La distancia entre cimbras es normalmente de 0,96 m. Partiendo de la base y a cada lado de la sección, se va montando la chapa Bernold, solapando y uniendo los sucesivos tramos con pasadores hasta llegar a la clave del túnel.
Chapa Bernold
Colocada la chapa se hormigona el hueco que queda entre ella y la superficie del terreno, que debe tener un espesor mínimo de 1/15 a 1/20 del radio de la sección. Las ranuras de la chapa facilitan su adherencia y completa unión con el hormigón al refluir éste por ellas y por los huecos que quedan entre los solapes de los tramos contiguos; al mismo tiempo, estas ranuras facilitan la eliminación del agua sobrante durante el vibrado.
El hormigón que se emplea tiene una dosificación de cemento de 250-300 kg/m3, una relación a/c = 0,4-0,5 y un tamaño máximo de áridos de 30 mm. El tape frontal es perdido y se realiza normalmente con metal deplové o nervometal.
Como en cualquier método de excavación-entibación, el sistema Bernold puede combinarse con el bulonado, la inyección u otros medios de refuerzo complementario, aunque las cerchas y la chapa por su forma, ya constituyen un medio altamente resistente y capaz de absorber cargas disimétricas. Su empleo es muy recomendable en las zonas de boquillas y en el cruce de fallas o zonas tectonizadas.
Fuente: Tedesa, técnicas de entibación, s.a. http://www.dfdurofelguera.com/catalogo_tedesa/prod/prod_cat/chapa/Bernold/bernold.pdf
Referencias:
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de voladuras y excavación en túneles. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 530, 165 pp.
ROMANA, M. (2001). Recomendaciones de excavación y sostenimiento para túneles. Revista de Obras Públicas, 148(3408):19-28. (link)
Figura 1. Tren de rodaje de orugas convencional y flexible. http://www.agro-costa.com/trenes_rodamiento.php
En las máquinas de cadenas u orugas, las ruedas motrices, en vez de apoyar en el suelo, están dentadas y engranan con los casquillos que articulan entre sí los eslabones que forman las cadenas. Por el exterior de cada eslabón se atornilla una zapata, que es lo que apoya y se agarra al suelo. De esta forma, al girar las ruedas motrices, gracias a su engranaje en las cadenas, va avanzando con el vehículo por encima de los carriles continuos formados por los eslabones de cada cadena y que constituyen el verdadero camino constantemente echado, pisado, recogido y vuelto a echar delante, por el que rueda el tractor. Como las zapatas pueden llevar en el exterior garras para afianzarse al suelo, descansando todo el peso sobre las cadenas, la adherencia y agarre son los más completos posibles, por lo que estos vehículos son los más adecuados para marchar por todo terreno.
Figura 2. Tren de rodaje flexible en buldócer
Los dientes de las ruedas motrices (normalmente situadas detrás) van recogiendo los eslabones de la cadena que se vuelven al suelo sobre las ruedas conductoras o guiadoras (situadas en el otro extremo de la oruga) que no son dentadas, ya que su única misión es guiar las cadenas de nuevo al suelo, tendiéndolas continuamente delante del tractor a modo de camino de carriles para este. El eje motriz se apoya sobre un bastidor lateral (uno a cada lado) el cual se apoya sobre la cadena por intermedio de unos rodillos situados entre la rueda cabilla (motriz) y la rueda guía.
Figura 3. Tren de rodaje de goma. http://www.gemmogroup.it/?page_id=2835&lang=es
En el vídeo que os presento a continuación podemos ver cómo se construyen las cadenas de un tractor de orugas.
En este otro tenéis la animación del funcionamiento de un tren flexible.
Referencias:
YEPES, V. (2014). Maquinaria de movimiento de tierras. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 204. Valencia, 158 pp.
YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.
