¿Cómo varía la trayectoria de una carga sobre un cable?

En el artículo de hoy vamos a dar un ejemplo de una herramienta que se denomina «laboratorio virtual» y que se usa como objeto de aprendizaje en la Universidad Politécnica de Valencia. Consiste en un pequeño programa en línea que sirve a nuestros alumnos para aprender a visualizar cómo varían las magnitudes de un problema en función de las variables de entrada. Evidentemente es algo muy sencillo, pero pienso que práctico cuando se quiere potenciar el conocimiento explicativo de los estudiantes.

En el caso que os presento, se trata de conocer cómo varía la trayectoria de una carga que se desplaza sobre un cable, lo cual es útil en la definición de gálibos y cálculo de la tensión máxima en el cable basándose en las coordenadas de un punto conocido de la misma. Se denomina flecha a la distancia entre la recta que une los apoyos y el cable. Basta que pinchéis sobre el cuadro «dibujar» para ver los resultados.

El enlace es el siguiente: https://laboratoriosvirtuales.upv.es/eslabon/Cable/

 

cableReferencias:

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.

 

 

Cementos expansivos para el taqueo y la demolición

A mediados de los años setenta del siglo XX, un ingeniero y químico italiano, Rossano Vannetti, comienza el estudio y el desarrollo de la formulación moderna del cemento expansivo. A base de carbonatos de calcio, consigue desarrollar una formulación que le permite regular a voluntad el tiempo de reacción del producto y, por tanto, a base de catalizadores de la reacción, controlar los tiempos de rotura.

El cemento expansivo permite el taqueo y la demolición sin recurrir a productos explosivos. Este método consiste en llenar los barrenos practicados en los bloques de roca con un cemento encartuchado o a granel, mezcla de cal y silicatos, que, al hidratarse, aumenta de volumen y genera unas presiones expansivas del orden de unos 30 MPa, que provocan la rotura de los bloques siguiendo la malla prevista de las perforaciones.

 

https://centrodistribucionmaquinas.com/shop/cemento-expansivo-demoledor/cemento-expansivo-20kg-t3-5a10c-demoledor-roca-concreto/?srsltid=AfmBOooc6BQi_cQF0JWZFDNXmmGzVID3t9Fn0YPO1Mfl7oRjCapYvzDI

La principal ventaja es la ausencia total de alteraciones ambientales y su mayor inconveniente es el coste. Se utilizan normalmente donde no es posible realizar voladuras. Las cantidades consumidas oscilan entre los 3 kg/m³ en rocas blandas y los 8 kg/m³ en rocas duras. Normalmente, la proporción de agua que se añade al cemento es del 25% y los tiempos necesarios para que aparezca la rotura de la roca van desde los 30 minutos para algunos tipos hasta las 12 y 24 horas para otros. Aunque estos cementos son productos básicamente seguros, es preciso durante su manejo observar algunas recomendaciones:

  • Usar guantes y gafas protectoras, ya que, generalmente, son sustancias alcalinas con un pH muy alto y cualquier salpicadura puede producir daños en la piel y en los ojos.
  • Una vez cargados los barrenos, no mirar en la dirección de estos.
  • Colocar protecciones ligeras sobre la roca a fragmentar si existe riesgo de estallidos y de proyecciones de pequeñas esquirlas, sobre todo si se realiza un taponado firme de los barrenos.

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.

 

Construcción del puente de Rande en Vigo

Infografía sobre la ampliación del puente de Rande

El puente de Rande es un puente atirantado inaugurado en 1978 que une los municipios de Redondela y Moaña, en los márgenes del estrecho de Rande, en la Ría de Vigo, evitando dar un rodeo de más de 50 km. Fue proyectado por el ingeniero italiano Fabrizio de Miranda, el español Florencio del Pozo (que también se encargó de la cimentación) y Alfredo Passaro. En 1979 obtuvo el Premio Europeo a la Construcción metálica más destacada. Sin embargo, el puente se ha quedado pequeño y debe ampliarse, tal y como veremos en uno de los vídeos que os dejo en la entrada.

El puente, en su tramo central, es del tipo atirantado. El conjunto se completa con dos viaductos de acceso, formados por dos vigas de cajón continuas, una por cada calzado, de hormigón pretensado. La longitud total de los viaductos es de 863 metros. Por tanto, el puente mide 1.558 m de longitud total, desde el puente metálico hasta los viaductos de acceso.

Las columnas que lo sostienen tienen una altura de 148 m sobre el fondo marino. Consta de un tablero metálico con un ancho total de 23,46 m, que permite una doble circulación en cada sentido y que se encuentra a una cota de 50 m sobre el nivel del mar. La luz libre entre las pilas centrales es de 400,14 m, lo que lo situó en su momento en el segundo con más luz del mundo para ese tipo de puentes. Entre las pilas centrales y las de tierra hay un tramo de 147,42 m en ambos lados, lo que da un total de longitud para el puente central atirantado de 694,98 m.

El tablero está suspendido de cables rectos, anclados en los bordes del tablero y en las cabezas de las pilas centrales. Las pilas centrales de hormigón armado tienen una altura de 128,10 sobre el nivel del mar y descansan sobre unas fundaciones que llegan a la cota menos 20, cimentadas directamente sobre la roca del fondo de la ría.

Os paso un vídeo, ya antiguo, de ACCIONA sobre la construcción de dicho puente, así como otro, actual, sobre la presentación del proyecto de ampliación de este. Espero que os gusten.

 

Construcción de túneles mediante precorte mecánico o «Premill»

El método de precorte con revestimiento previo a la excavación, denominado precorte mecánico, preserraje mecánico de anillos o “premill”, consiste en realizar un corte al avanzar, a partir del frente de excavación en el trasdós de la sección del túnel. Este método se emplea en suelos y rocas blandas, preferiblemente por encima del nivel freático.

Este procedimiento constructivo se enmarca dentro de los métodos denominados de presostenimiento al avance, especialmente idóneos para la ejecución de túneles en entornos urbanos o semiurbanos, debido a la limitación de las deformaciones superficiales (subsidencias) que se producen en las estructuras y servicios situados por encima de la clave.

Con el método de precorte mecánico se confina el frente de excavación antes de realizarlo, lo que aporta indudables ventajas en términos de estabilidad.

Este corte se efectúa con una máquina específica que consta de una sierra de corte con dientes de widia. A continuación, se rellena la ranura resultante con hormigón proyectado de fraguado rápido realizado por vía seca o húmeda, y se obtiene así una bóveda estabilizante.

Una vez fraguado el hormigón de la bóveda, esta asegura la estabilidad de la cavidad y constituye el sistema de sostenimiento. Posteriormente, se excava el material que queda bajo la bóveda. Adicionalmente, pueden realizarse refuerzos con cerchas o con bulones. El sistema exige una gran superficie de frente abierto para que pueda pasar el bastidor y requiere colocar a tiempo la riostra de solera necesaria para acodalar las tejas de la sección correspondiente, de forma provisional hasta que se cierren con la solera, que debe ir siempre algo retrasada por motivos constructivos.

En España se ha utilizado en los túneles ferroviarios del Goloso (Madrid), en la ampliación de la línea VI del Metro de Madrid y en los túneles de la M-40 en el Monte del Pardo, también en Madrid. Premesa, la licenciataria en España del método Premill, construyó dos enormes máquinas para su uso en dichos túneles. La cuchilla de cada máquina mide 5 m de longitud y corta una abertura de 30 cm de anchura. Cada ciclo Premill de 14 m comienza con el corte de una sección de aproximadamente 2 m alrededor del perfil de la bóveda, hasta alcanzar una profundidad de 4,5 m.

El método de precorte mecánico presenta algunas analogías con el Nuevo Método Austriaco (NMA) para la construcción de túneles. De hecho, en algunos casos se pueden utilizar los mismos elementos de sujeción inmediata, como el hormigón proyectado, los bulones de anclaje y las cerchas. No obstante, la diferencia fundamental estriba en que, con el precorte mecánico, el revestimiento preliminar de hormigón se realiza a medida que se avanza respecto al frente de excavación, con una longitud de entre 3 y 5 m, mientras que en el NMA el revestimiento previo se realiza tras excavar el frente a una cierta distancia.

Esta característica constituye la ventaja fundamental del método de precorte mecánico, ya que el comportamiento de la formación por donde discurre el túnel está condicionado por la sucesión de operaciones en el frente de excavación.

Referencias:

Pérez, R.; Rojo, J.L. (1999). El método de precorte mecánico (Premill (R)). Ingeopress, 72:62-72.

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¿Qué errores se comenten con los buldóceres?

En la entrada de hoy vamos a dar recomendaciones para el trabajo con tractores sobre cadenas, también llamados buldóceres (bulldozers, en inglés). En español también se conocen como explanadoras o topadoras. La operación de las máquinas es un tema de gran trascendencia tanto económica como de seguridad. Una mala operación acarrea no solo pérdidas de producción y el encarecimiento de las unidades de obra, sino que, en muchas ocasiones, representa un maltrato a las máquinas y un problema grave de seguridad para las personas.

Siguiendo el carácter divulgativo de estas entradas, os paso un Polimedia referido a las recomendaciones que deberían seguirse para operar con los buldóceres.  Espero que os guste.

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También podéis calcular, a continuación, cuál sería la capacidad de  producción de un bulldozer excavando:  https://laboratoriosvirtuales.upv.es/eslabon/CapacidadBulldozer/ 

 

Referencias:

YEPES, V. (2014). Maquinaria de movimiento de tierras. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 204. Valencia,  158 pp.

Curso:

Curso de gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción.

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Construcción de falso túnel entre pantallas

falso-tunel-entre-pantallasUn falso túnel es una infraestructura que se construye cuando un obstáculo natural de escasa altura debe ser atravesado por una línea ferroviaria o por una carretera, de forma que no resulta conveniente perforar un túnel debido al escaso recubrimiento y al riesgo de que la construcción de una trinchera convencional desencadene desprendimientos. En otras ocasiones, la construcción de falsos túneles se justifica simplemente por la necesidad de minimizar el impacto ambiental de la vía de comunicación, especialmente cuando el trazado pasa cerca de zonas urbanas.

Una forma de construir un falso túnel consiste en ejecutar unas pantallas, ya sea con pilotes o con una hidrofresa. Tras esas pantallas laterales, se ejecuta la losa de cubrición que constituye el techo del túnel. Una vez fraguado el hormigón de la losa, se puede proceder a trabajar bajo tierra, vaciando la caverna generada entre las pantallas y la losa, hasta el nivel del suelo del túnel. La ejecución de pantallas con pilotes consiste en hacer “taladros” consecutivos, que luego son rellenados con acero y hormigón. Si utilizamos una hidrofresa, el principio es el mismo, solo que la perforación es rectangular.

Si el falso túnel se realiza a una profundidad mayor de 5-10 m es necesario ejecutar losas intermedias, para garantizar la integridad de las pantallas laterales. Este método es muy seguro, habiéndose construido bastantes kilómetros de túneles de todo tipo, por ejemplo, en Madrid, tanto de metro (línea 11 en la avenida de Abrantes, línea 1 en la calle Congosto…) como de cercanías (Pasillo Verde, Getafe…), sin incidentes a reseñar. Incluso en terrenos particularmente complicados como la Vega del Manzanares, este método ha dado un gran rendimiento en la ejecución del soterramiento de la M30.

A continuación, os paso una animación realizada por la empresa Proin 3D para Adif del túnel ferroviario de alta velocidad Barcelona Sants-La Sagrera, también conocido como túnel del Eixample. El túnel, que une la estación de Barcelona Sants con la futura estación de La Sagrera, forma parte de la línea de alta velocidad Madrid-Zaragoza-Barcelona-Frontera francesa.Fue inaugurado el 8 de enero de 2013, juntamente con el tramo entre Barcelona Sants y Figueras-Vilafant de la LAV Madrid-Barcelona-Francia, y el 9 de enero de 2013 comenzó su explotación comercial con trenes de Renfe Operadora.

En la animación podemos ver la ejecución del falso túnel, tanto con pilotadoras como con hidrofresas. Espero que os guste.

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.

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Procedimiento constructivo de una terminal de contenedores en Cádiz

La construcción de una terminal de contenedores requiere la combinación de procedimientos constructivos variados y complejos que deben coordinarse adecuadamente en un entorno marino: dragados, escollera, cajones flotantes, hormigón sumergido, rellenos, precarga de suelos, etc.

El proyecto adjudicado de una terminal de contenedores en Cádiz, por un importe de 91 millones de euros, comprende, en una primera fase, el desarrollo de una nueva terminal con una superficie de 22 ha, una longitud de muelle de 590 m, un dique de abrigo de 320 m y un calado de 16 m. La nueva terminal se ubicará entre el dique de Levante y el muelle número 5 de Navantia y el plazo de ejecución previsto es de tres años y medio.

El proyecto adjudicado combina los sistemas constructivos de escollera, cajones y bloques cúbicos de hormigón e incluye el dragado de las zonas colindantes necesarias para las maniobras de los buques y el aseguramiento del calado. Entre las magnitudes que ilustran las dimensiones del proyecto destacan: el dragado de 3,2 millones de metros cúbicos; más de 100.000 metros cúbicos de hormigón; un total de 8.000 bloques cúbicos de 12 toneladas cada uno; 1,1 millones de metros cúbicos de materiales procedentes de cantera; y más de 4 millones de kilos de acero.

Para tener una visión general de estos trabajos, os dejo una magnífica animación 3D de la empresa Proin 3D correspondiente a la propuesta ganadora que el grupo ACCIONA-FCC Construcción propuso para la ejecución de la Nueva Terminal de Contenedores de Cádiz.

Espero que también os guste el vídeo que anuncia la adjudicación del proyecto.

Voladizos sucesivos atirantados: construcción del viaducto del río Tajo

A continuación, os dejo un vídeo, realizado por la empresa Proin 3D para ADIF, realmente interesante, que trata de la construcción de un gran viaducto de 1488 m que cruza el río Tajo en una zona ensanchada por el embalse de Alcántara. Se trata de un tramo de la Línea de Alta Velocidad Madrid-Extremadura, en el subtramo Cañáveral-Embalse de Alcántara. Este viaducto presenta como característica principal un vano central tipo arco, con una luz de 324 m y una altura superior a 90 m sobre el nivel medio del río.

El vídeo muestra el proceso constructivo de esta estructura singular. El arco se realiza mediante voladizos sucesivos atirantados, a partir de dos torres de atirantamiento situadas sobre las pilas ubicadas en los arranques del arco, en ambas márgenes del río. Cada torre se atiranta desde las cimentaciones de las pilas adyacentes, que requieren unidades de anclaje en el terreno. La construcción del tablero se realiza vano a vano mediante una cimbra autoportante dispuesta desde ambos estribos. Estas autocimbras son como encofrados apoyados sobre las pilas previamente construidas y sostienen vanos completos de hasta 60 metros de longitud, mientras se endurece el hormigón, que le da la forma y la capacidad final al tablero.

Espero que os guste.

El compactador estático de patas apisonadoras

También llamados rodillos autopropulsados de impactos o de zapatas, son la réplica moderna de las de pata de cabra. En artículos anteriores ya comentamos aspectos relacionados con la curva de compactación, los tramos de prueba o las recomendaciones de trabajo en la compactación. En este nos centraremos en los compactadores estáticos de patas apisonadoras.

Compactador autopropulsado de patas apisonadoras. Fotografía de Víctor Yepes

Están formados por cuatro rodillos con patas de forma truncada y acabadas en doble bisel, lo que permite no sacar el material al salir de la penetración en el terreno. La longitud no supera los 20 cm y el número de patas por rodillo oscila entre 50 y 65. Se les suele acoplar una hoja empujadora para facilitar el extendido del material. La potencia oscila entre 50 y 300 kW.

Su chasis está articulado y puede girar hasta 45°. El ancho de la máquina puede alcanzar los 3,50 m. El peso total oscila entre 8 y 40 toneladas. Son apisonadoras que pueden operar a velocidades máximas de 20-25 km/h, por lo que se las denomina compactadoras de alta velocidad. Las velocidades de trabajo son más lentas en las primeras pasadas y más rápidas en las últimas.

Combinan el esfuerzo estático con el amasado del terreno, debido a la forma de los salientes, al efecto dinámico producido por la presión a gran velocidad y a cierto efecto de semivibración originado por el gran número de impactos próximos en un área tan reducida. Compactan casi todos los suelos con buenos rendimientos, salvo los muy arcillosos o los con un alto porcentaje de rocas grandes. También pueden utilizarse complementándose con pasadas de neumáticos en el caso de grava-cemento cuya curva tenga un alto contenido de finos.

A continuación os paso un Polimedia para describir brevemente este tipo de máquinas. Espero que os guste.

Referencias:

ABECASIS, J. y ROCCI, S. (1987). Sistematización de los medios de compactación y su control. Vol. 19 Tecnología carreteras MOPU. Ed. Secretaría General Técnica MOPU. Madrid, diciembre.

ROJO, J. (1988): Teoría y práctica de la compactación. (I) Suelos. Ed. Dynapac. Impresión Sanmartín. Madrid.

YEPES, V. (1995). Equipos y métodos de compactación. Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia. SP.UPV-797. 102 pp. Depósito Legal: V-1639-1995.

YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente nº 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 253 pág. Depósito Legal: V-4598-1997. ISBN: 84-7721-551-0.

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Entibación de zanjas mediante paneles metálicos

Una entibación es un sistema constituido por elementos metálicos (paneles) o de madera, acodados entre sí mediante puntales, que se utilizan para evitar el desplome de las paredes verticales de las zanjas. Uno de los métodos de uso más industrializados es el empleo de paneles metálicos como entibación. Existen varios tipos de entibación metálica: sistemas de cajones, sistemas con guías deslizantes y bocas de acceso a pozos y cámaras de apoyo. Veamos aquí las características generales. Se pueden usar paneles de acero o de aluminio, lo que permite profundidades de excavación de entre 3 y 6 m, respectivamente.

Tipos de entibación según la profundidad de la zanja. Cortesía de Iguazuri

Aunque estos sistemas precisan de personal especializado en su montaje y desmontaje, los paneles metálicos presentan claras ventajas en su utilización:

• Es posible la excavación de zanjas de diversas anchuras y profundidades, siendo independiente de la longitud de la tubería a instalar
• Sistema de muy fácil montaje y puesta en obra, empleando medios de elevación habituales
• Es altamente resistente a los empujes del suelo
• Aumento en la seguridad de los trabajos y menor utilización de mano de obra respecto a otros procedimientos
• Se puede reutilizar en numerosas ocasiones, con mínimo mantenimiento y larga vida útil
• Ritmo de colocación de tuberías alto, puesto que la excavación y la entibación se realiza de forma simultánea
• El extremo inferior de las entibaciones no llega hasta el fondo de la excavación, luego, al extraer la entibación, no se altera la estructura de los rellenos laterales de los tubos, sin la consiguiente pérdida de homogeneidad y compactación de los rellenos
• La extracción es relativamente sencilla, incluso en presencia de suelos expansivos, pues es posible regular la separación entre los paneles; de esta forma, antes de extraerlos, se sueltan los puntales con lo que las presiones del suelo se relajan, permitiendo la extracción de las entibaciones
• Las entibaciones pueden, en forma segura, extraerse a medida que se efectúa el relleno, por lo que se aseguran rellenos compactados de alta calidad

Os dejo algunos vídeos sobre este procedimiento constructivo. Espero que os gusten:

Referencia:

YEPES, V. (2020). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia, 2ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 480 pp. Ref. 328.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376.

Cursos:

Curso de estructuras auxiliares en la construcción: andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras.

Curso de Procedimientos de Construcción de cimentaciones y estructuras de contención en obra civil y edificación.

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