Caracterización estadística de tableros pretensados para carreteras

El presente artículo presenta una caracterización estadística de una muestra de 87 tableros reales de pasos superiores pretensados de canto constante para carreteras. El objetivo principal es encontrar fórmulas de predimensionamiento con el mínimo número de datos posible que permitan mejorar el diseño previo de estas estructuras. Para ello, se han realizado un análisis exploratorio y otro multivariante de las variables geométricas determinantes, de las cuantías de materiales y del coste, tanto para tableros macizos como aligerados. Los modelos de regresión han permitido deducir que el canto y la armadura activa quedan bien explicados por la luz, mientras que la cuantía de hormigón lo está por el canto. La variable que mejor explica (71,3%) el coste por unidad de superficie de tablero en losa maciza es el canto, mientras que en las aligeradas es la luz (51,9%). Las losas macizas son económicas en vanos inferiores a 19,24 m. La luz principal y los voladizos, junto con la anchura del tablero para losas macizas o el aligeramiento interior para las aligeradas, bastan para predimensionar la losa, con errores razonables en la estimación económica.

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Diseño heurístico de puentes de hormigón pretensado como ejemplo de docencia de posgrado

Este artículo describe la impartición de un curso de posgrado en el diseño automatizado y optimización económica de estructuras de hormigón. El contenido forma parte de un Máster en Ingeniería de Hormigón que comenzó en octubre de 2007. El curso aplica los algoritmos heurísticos al diseño práctico de estructuras reales de hormigón, tales como muros, pórticos y marcos de pasos inferiores de carreteras, pórticos de edificación, bóvedas, pilas, estribos y tableros de puentes. Se presentan como casos prácticos dos tableros de puente de hormigón pretensado usados en la obra pública de construcción de carreteras. En primer lugar, se aplica SA a un tablero de un puente peatonal de viga artesa de hormigón prefabricado. El  segundo ejemplo aplica TA a un tablero de losa continua de hormigón postesado. Los casos estudiados indican que la optimización heurística es una buena opción para diseñar   estructuras de hormigón pretensado reduciendo los costes.

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La construcción del viaducto de Almonte, Cáceres

 El viaducto sobre el río Almonte, en el embalse de Alcántara se ha convertido en el mayor puente arco de Alta Velocidad construido, en el mayor puente arco ferroviario de hormigón y e el tercer mayor puente arco de hormigón sin distinción de tráficos. El arco presenta una luz de 384 m, constituyendo el tramo principal de un viaducto de 996 m de longitud. En realidad, se trata de cuatro arcos de sección rectangular variable. Siendo en el arranque de 6,9 por 3,7 metros. Y en la clave, punto más alto del arco, la sección se reduce hasta un canto de 4,8 metros y 6 metros de ancho. Su comportamiento aerodinámico ha sido verificado en un túnel de viento. Para el arco se utilizaría hormigón autocompactante de alta resistencia (HAC-80).

Vista aérea de las obras del Viaducto de Almonte – FCC

La solución, proyectada por Arenas & Asociados, es el resultado de una serie de condicionantes impuestos como la luz principal, al no ser posible disponer apoyos en el embalse. De entre las alternativas del proceso constructivo, se optó por el avance en voladizo del arco con ayuda de una torre de atirantamiento provisional.  Los medios auxiliares necesarios para la realización de la obra han sido dos torres metálicas de más de 50 m de altura colocadas sobre las pilas extremas del arco; un carro de hormigonado para cada semiarco; un sistema de tirantes de acero que soporta el semiarco construido anclándose en la parte superior de la pila y en la torre; otro sistema de tirantes que soporta la pila y la torre anclándose en las cimentaciones de las pilas adyacentes, y, finalmente, un sistema de anclajes provisionales al terreno para sujetar las zapatas de las pilas adyacentes.

Recomiendo que leáis la descripción que el propio Juan José Arenas hace del diseño: http://www.arenasing.com/sites/default/wp-content/uploads/Ponencia_Ache-2011.pdf

A continuación os paso varios vídeos sobre el proceso constructivo. El primero es una grabación realizada con un avión no tripulado por la empresa Rúbrica, encargada de los carros de las dovelas del arco.

Construcción de un puente de bambú

Bambú. Wikipedia

El bambú es un material habitual de construcción en algunos países. Es uno de los materiales usados desde más remota antigüedad por el hombre para aumentar su comodidad y bienestar. Como crece velozmente su uso para la construcción tiene grandes beneficios en comparación con otros materiales como la madera. El clima de las regiones donde crece el bambú es generalmente cálido y húmedo, lo que conlleva al uso de materiales de baja capacidad de almacenamiento térmico y de diseños que permiten la ventilación cruzada. Las construcciones de bambú satisfacen plenamente estos requerimientos, lo que explica su uso en estas zonas.

Alguna de las ventajas de este material son las siguientes:

  • Las cañas de bambú son de medidas y formas majenables, almacenables y sistematizables.
  • Son elementos de alta resistencia con relación a su peso, de sección hueca y con tabiques transversales rígidos, lo cual las hace muy aptas para evitar su ruptura al curvarse.
  • Son fáciles de dividir en piezas más cortas o en tiras angostas, empleando herramientas simples.

Sin embargo, requieren mano de obra especializada para su manejo y presentan una relativa baja durabilidad debido a los ataques biológicos, baja resistencia a huracanes y fuego, por lo que las medidas de protección son esenciales.

A continuación os dejo un pequeño vídeo donde se puede ver la construcción de un puente con cañas de bambú. Espero que os guste.

Tablero hiperestático prefabricado montado con lanzavigas

El sistema de lanzamiento consiste en el desplazamiento horizontal de secciones prefabricadas (vigas o dovelas) de un puente. Para ello, se utiliza una viga lanzadora que cubre la distancia entre un estribo y la pila más próxima o entre dos pilas sucesivas. A través de esta lanzadora se desplazan los elementos hasta que se colocan en su posición definitiva.

A continuación os paso un vídeo de la construcción del Viaducto en Egea (Huesca), donde podremos ver el primer tablero hiperestático prefabricado con vano mayor de 60 m montado con lanzavigas. Supone un hito mundial en el ámbito de la construcción. Destacan los más de 50 m de altura de los pilones y una longitud de más de 153 m.

También os paso un reportaje de Aragón TV sobre el mismo tema:

Referencia:

YEPES, V. (2024). Estructuras auxiliares en la construcción: Andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 408 pp. Ref. 477. ISBN: 978-84-1396-238-2

Cursos:

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

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

 

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La construcción del puente de Verrazano-Narrows

Puente Verrazano-Narrows. Wikipedia.

El Puente de Verrazano-Narrows, diseñado por O.H. Ammann y C. Whitney, es un puente colgante situado a la entrada al puerto de Nueva York, que conecta los distritos de Staten Island y Brooklyn a través del estrecho que comunica las partes superior e inferior de la Bahía de Nueva York. La construcción del puente comenzó 13 de agosto 1959, y la cubierta superior se abrió el 21 de noviembre de 1964, con un coste de 320 millones de dólares. La longitud de su tramo central es de 1.298 m, lo que lo convirtió en el puente colgante más largo del mundo desde el término de su construcción hasta 1981, cuando fue superado por el puente de Humber en Inglaterra.

El puente lleva el nombre del explorador florentino Giovanni da Verrazzano, el primer navegante europeo que se sabe entró en la Bahía de Nueva York y el Río Hudson. Constituye un nexo crítico en el sistema vial local y regional, siendo muy conocido como el punto de partida de la Maratón de la Ciudad de Nueva York. La mayor parte del tráfico marítimo con destino a los puertos de Nueva York y Nueva Jersey debe pasar bajo el puente.

El puente está formado por dos grandes vigas trianguladas en los bordes de 7,3 m de canto. A pesar de tener doble plataforma de tráfico, tiene una esbeltez de 1/178. Ello no quita que el tablero tenga suficiente rigidez a torsión y flexión para evitar la inestabilidad debida a los efectos del viento. Las torres son dos pilares independientes unidos en cabeza por un diafragma de gran canto.

Según el Departamento de Transporte de los Estados Unidos:

  • Cada una de las dos torres contiene 1 millón de pernos y 3 millones de remaches.
  • El diámetro de cada uno de los cuatro cables de suspensión es de 36 pulgadas. Cada cable se compone de 26.108 cables que ascienden a un total de 143.000 millas de longitud
  • Debido a la altura de las torres y su distancia, la curvatura de la superficie de la Tierra tenía que ser tomado en cuenta en el diseño del puente-las torres son 1 5/8 pulgadas más lejos en su parte superior que en sus bases.
  • Debido a la expansión térmica de los cables de acero, la calzada del puente es 12 pies más bajo en verano que en invierno.

Os paso un par de vídeos históricos sobre su construcción que espero os gusten.

 

 

Construcción del puente «Arcos de Alconétar» y la resonancia

https://blog.structuralia.com/las-singularidades-del-puente-arcos-de-alconetar

El puente «Arcos de Alconétar» atraviesa el río Tajo cerca de la frontera con Portugal, en la provincia de Cáceres. Su nombre se corresponde con un puente romano de piedra cuyos restos aún pueden observarse en la cola del embalse de Alcántara. Forma parte de la Ruta de la Plata (autovía A-66). Se trata de dos estructuras gemelas de acero y hormigón (400,7 m de longitud y más de 4.350 toneladas de peso) diseñadas por los ingenieros Sergio Couto, José Antonio Llombart y Jordi Revoltós. La empresa constructora fue OHL. Entró el puente en servicio en julio de 2006.

Destacan dos grandes arcos paralelos de 220 m de luz y 42,5 de altura máxima que se unen a los tableros mediante pilares. Los arcos son metálicos y están empotrados en las zapatas de arranque. Las pilas situadas sobre el arco son metálicas y las de los viaductos de acompañamiento de hormigón HA-30. El acero utilizado es el S355 de tipo CORTEN que proporciona una resistencia a la corrosión atmosférica sin necesidad de pintura, importante a la hora de la conservación posterior. Su proceso constructivo se basa en el abatimiento de los semiarcos, construidos previamente en taller. La obra supuso un hito tecnológico (premio Construmat a la Innovación Tecnológica en Ingeniería Civil de 2007). Nunca se habían superado los 200 m de luz en este sistema constructivo.

A continuación os paso algunos vídeos que permitirán comprender el proceso constructivo y detalles sobre el puente. En primer lugar os dejo una infografía del proceso constructivo.

A continuación, os dejo una presentación de las obras y el método constructivo.

Otro vídeo al respecto es el siguiente:

Por último, os dejo un espectacular vídeo de la resonancia sufrida por el puente.

Referencia: 

Llombart, J.A.; Revoltós, J.; Couto, S. (2006). Puente sobre el río Tajo, en el embalse de Alcántara («Arcos de Alconétar»). Hormigón y Acero, 242:5-38. (enlace)

 

¿Cuándo se inventó el primer cemento artificial?

Pont du Gard, Francia

Los datos históricos nos indican que ya se emplearon diversos morteros y hormigones en civilizaciones tan antiguas como la egipcia o la china hacia el 3000 A.C. Sin embargo, fueron los romanos los que utilizaron su famoso mortero formado de cal y adiciones de tierra volcánica abundante en Puzzoli, a las faldas del Vesubio. Con este material se construyeron numerosas obras, entre las que podemos destacar el teatro de Pompeya, los baños públicos de Roma, el Pont du Gard o el Panteón.

Hubo que esperar a 1756 cuando John Smeaton empleó morteros obtenidos por calcinación de mezclas de calizas y arcillas para reconstruir el faro de Eddystone. Años más tarde, en 1796, James Parker patenta un cemento hidráulico natural al calcinar caliza con impurezas de arcilla, denominándolo «Cemento Parker» o «Cemento Romano». Son en estos años, a caballo entre el final del siglo XVIII y el principio del XIX cuando se registran numerosas patentes de cementos naturales, detacándose el cemento de Luois Vicat, fruto de la mezcla de cales y arcillas en proporciones adecuadas y molidas de forma conjunta. Ello permitió proyectar al propio Vicat el primer puente construido con hormigón en masa, el puente de Souillac, entre 1812 y 1824.

Puente de Souillac (1812-1824), sobre el río Dordogne. Louis Vicat. Primer puente construido con hormigón en masa.
Joseph Aspdin (1778-1855)

Sin embargo, el denominado como cemento Portland es el que supone la aparición del cemento artificial propiamente dicho, patentado en 1824 por Joseph Aspdin. El invento consistió en cocer en un horno a elevadas temperaturas una mezcla molida de creta calcinada y arcilla, de una forma muy similar a la actual. El nombre se debió a que el color era parecido a la piedra natural de la localidad inglesa de Portland. Con este nuevo cemento, en 1828 Isambard K. Brunel obtuvo un hormigón con el que se repararon varias brechas aparecidas en el famoso túnel del Támesis en Londres.

La producción de este cemento artificial a escala industrial tuvo que esperar. Fue Isaac Jonson el que, en 1840, puso en marcha la primera cementera del mundo, logrando cinco años más tarde la temperatura suficientemente elevada como para clinkerizar la mezcla de cales y arcillas empleadas como materia prima. En España tuvimos que esperar más, hasta 1899, para tener la primera fábrica de cemento Portland, que se creó en Tudela Veguín (Asturias), con accionariado íntegramente español.

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, 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 por 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 entre el puente metálico más 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., que lo situaron 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. a ambos lados, dando 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 mismo y en las cabezas de las pilas centrales. Las pilas centrales de hormigón armado tienen un 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 un vídeo actual sobre la presentación del proyecto de ampliación de este puente. Espero que os gusten.

 

¿Quién fue Juan Bautista Corbera?

Figura 1. Puente de Serranos, Valencia. Fotografía de V. Yepes.

Seguimos en este artículo descubriendo a maestros de obras y constructores desconocidos para muchos, pero que en su época fueron capaces de realizar obras que hoy nos asombran. Hoy le toca el turno a Juan Bautista Corbera. Aquí aporto algunos datos, pero dejo la puerta abierta a los amables lectores para que participen con datos o comentarios sobre este personaje.

Juan Bautista Corbera fue maestro de obras que practicó el gusto y las formas provenientes de la Italia renacentista. Asumió la construcción del actual Puente de Serranos, que se gestó en el acuerdo adoptado el 22 de junio de 1518 por la Junta Vella de Murs e Valls. Esculpió para este puente, en piedra azul y siguiendo la probable traza del maestro imaginero Joan Gilart, la Cruz Patriarcal cobijada en el primer casalicio construido sobre los puentes de Valencia, según acuerdo tomado por los Jurados de la ciudad un 6 de octubre de 1538. Corbera también debió labrar un ángel que se colgaría de un perno realizado por Pere Olives, adorando la Cruz, y tres infantes que rematarían las columnas. Tras la muerte de Pere Compte, dirigió las obras de la Lonja de Mercaderes hasta 1536. Asimismo, diseñó y dirigió la construcción de las ventanas de la casa de la Diputación, actual Palacio de la Generalitat, e intervino también en la construcción de la torre.

Figura 2. Puente de Serranos, a finales del siglo XIX.

 

Figura 3. Lonja de la Seda de Valencia o Lonja de los Mercaderes

 

Referencias:

BOSCH, L.;  MARCENAÇ, V.; LUJÁN, N.S.; BOSCH, I. (2009). Las claves de la construcción del puente de Serranos en Valencia. Actas del 6º Congreso Nacional de Historia de la Construcción, Valencia. Madrid, Instituto Juan de Herrera.

YEPES, V. (2010).  Puentes históricos sobre el viejo cauce del Turia. Un análisis histórico, estético y constructivo a las obras de fábrica. Inédito.

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