Hormigón y Acero

El Viaducto de Ruitelán se encuentra en la A-6, fue originalmente construido para el paso de la N-VI y posteriormente fue reconstruido parcialmente y su tablero ampliado, para alojar una de las dos calzadas de la Autovía. Se ha requerido una intervención por procedimiento de emergencia, en la margen derecha de su tablero, para realizar la sustitución del pretil, debido al deterioro que presentaba el mismo. Para ello se diseñó el nuevo pretil, de acuerdo con la actual normativa referente a los sistemas de contención, y las obras se realizaron aplicando distintas técnicas constructivas, con el objetivo de minimizar las afecciones a la estructura existente, así como también a los usuarios de esta vía.

En este trabajo, se sintetizó por sol-gel a temperatura ambiente (25°C) un recubrimiento híbrido de SiO2–PMMA con propiedades de barrera a contaminantes atmosféricos. Los precursores inorgánicos del SiO2 utilizados fueron TEOS:Etanol:Agua 0.1:0.4;1.2 en relación molar. Como precursor orgánico 100 ml de monómero MMA con 0.4 g de BPO como catalizador de la polimerización por radicales libres para obtener el polímero PMMA. Se logró la obtención de películas homogéneas aplicadas por el método de aspersión sobre sustratos metálicos de acero AISI 1036. El espesor de la capa obtenida fue de 30 µm como película seca, sin ningún tratamiento térmico de secado, los sustratos fueron preparados con limpieza química bajo la norma ASTM G1. Estos recubrimientos híbridos de SiO2–PMMA, están bien adheridos al sustrato metálico con grado de adherencia 5B de acuerdo a la norma ASTM D3359, y tienen alta transparencia en el rango del visible con 95%T y capacidad anticorrosiva de -472.44 mV. Esta última, fue evaluada por la técnica electroquímica de Curvas de Polarización y OCP con ambas técnicas se detectó que no existe un intercambio iónico y que el recubrimiento hibrido de SiO2–PMMA genera la protección entre el acero AISI 1036 y la solución de electrolitos.

El puente romano de Alcántara soporta actualmente un importante tráfico rodado de vehículos pesados que circulan por la EX117 que está deteriorándolo considerablemente. Ante esta situación la Junta de Extremadura, a través de la Dirección General de Carreteras, convocó un concurso para la construcción de un nuevo puente. La construcción de un puente paralelo al antiguo puente romano de Alcántara supone un fuerte reto para los ingenieros que sentimos el diseño de puentes como algo vocacional, no en vano, dos mil años de historia nos contemplan. Después de pasar largas horas en el entorno del puente llegamos a la conclusión de que un arco de tablero superior, encajado entre las dos laderas escarpadas del Tajo, es la solución más natural y coherente, creando una perspectiva armónica con el entorno y en perfecta simbiosis con el puente romano. Se ha buscado en el diseño del arco la sencillez y la elegancia, la pureza formal alejada de todo barroquismo y afectación, dentro de un orden clásico contrastado en el diseño de arcos. Se ha buscado el minimalismo y la austeridad para no robar un ápice de protagonismo al puente romano. Arco y tablero se diseñan como estructuras mixtas de acero y hormigón. El acero utilizado es acero de resistencia mejorada a la corrosión (acero corten) que adquiere una pátina de óxido que se integra perfectamente con el color de la oxidación férrica de las pizarras de la zona. El puente principal con una longitud de 270,25 m que discurre sensiblemente paralelo al puente romano de Alcántara, constituido por un arco de principal de 180,00 metros de luz que salva el cauce ordinario del río Tajo y unos vanos de acompañamiento laterales: cinco vanos en la margen izquierda del río y un vano en la margen derecha.

Resumen El Puente de la Constitución de 1812 sobre la bahía de Cádiz puede considerarse, desde el punto de vista constructivo, como la sucesión de 4 puentes independientes. Entre ellos destaca el puente atirantado, con unas dimensiones que superan a cualquier puente construido hasta la fecha en nuestro país. Estas grandes dimensiones, junto con la ubicación de una parte importante del puente sobre el mar, condicionan la elección de los procedimientos constructivos, así como los medios y equipamientos especiales necesarios para llevarlos a cabo. En el artículo se describe el planteamiento general de la construcción del puente, destacando alguna de las operaciones singulares llevadas a cabo y su control, así como las innovaciones introducidas en los equipos y procesos utilizados.

Resumen Con el objetivo de documentar la fuerza y el coeficiente de amortiguamiento de los tirantes a efectos de su seguimiento en el tiempo, se ha realizado una auscultación dinámica de los mismos previamente a la entrada en servicio del puente. La determinación de las fuerzas se ha hecho mediante la analogía de la cuerda vibrante.

Resumen El sistema de aseguramiento de la calidad en el Puente de la Constitución de 1812 sobre la Bahía de Cádiz ha sido realizado cubriendo todas las necesidades y exigencias de una obra tan singular. Se han utilizado las mejores herramientas con el objetivo de conseguir «0 defectos», a través del factor humano y de la comunicación.

Resumen En la construcción del tramo atirantado del tablero del Puente de la Constitución de 1812 sobre la Bahía de Cádiz se han realizado una serie de maniobras especiales distintas a la del izado e instalación repetitiva de la dovela modulada de 20 m de longitud. En este artículo se describen estas maniobras, que consisten en el paso por pilas del tablero, el cierre en clave del tablero en el vano principal, la instalación de la dovela extrema del tablero y la conexión entre el tramo atirantado y el viaducto de hormigón.

Resumen El tablero del viaducto de acceso desde Cádiz del puente de la Constitución de 1812, con una longitud de 581,3 m y una anchura media de 33,20 m, es una estructura de doble acción mixta. El proceso constructivo empleado consiste en el empuje del tablero desde un solo lado con la ayuda de una torre de atirantamiento provisional para salvar la luz del vano tipo (máximo) de 75 m. Se empuja la sección metálica del tablero con las prelosas acopiadas sobre el mismo y hormigonada una calle central de 6 m de anchura de la losa superior, lo que supone un peso total a empujar de 81.000 kN. En este artículo se describen las características principales del tablero de dicha estructura, junto con las maniobras y los elementos auxiliares más significativos para su empuje.

Resumen El tramo atirantado del puente de la Constitución de 1812 sobre la bahía de Cádiz se ha construido por el método de voladizos sucesivos. Las dovelas tipo tienen una longitud de 20 m, 34 m de ancho y un peso que puede llegar hasta los 4.000 kN. El proceso constructivo ha estado condicionado por la resistencia de la torre, que debía hacer frente al desequilibrio de momentos a izquierda y derecha de la misma.

Resumen En este artículo se hace un breve resumen de las principales características del terreno donde se apoyan las cimentaciones del puente y de la campaña de prospecciones geotécnicas que fue necesario realizar. También se describe el tipo de cimentaciones empleado y algunos de los medios auxiliares utilizados para la realización de los pilotes y encepados.

Resumen El proceso de montaje de dovelas del puente atirantado requirió el uso de los siguientes medios auxiliares: • Una grúa sobre orugas y una cabria flotante, ambas de gran capacidad de carga. • Dispositivos de cuelgue de dovelas. Se trataba de 2 estructuras metálicas que permitían colgar la dovela izada del tablero ya construido para su soldadura. • Carros de izado de dovelas. Cada carro era una estructura metálica que, deslizando sobre el tablero, izaba y colocaba las dovelas. • Plataformas de soldadura y pintura. Se trataba de 4 andamios metálicos autopropulsados que proporcionaban acceso a la parte inferior del tablero. • Equipo hidráulico de posicionamiento de precisión de dovelas en pilas.

Resumen La ejecución de las cimentaciones de las pilas requería el hormigonado sumergido de la conexión de los pilotes con la losa inferior (encepado) de unos recintos estancos. Esta conexión debía asegurar tanto la estanqueidad como transmitir la subpresión a los pilotes. El hormigón a ejecutar debía cumplir unos requisitos estructurales y de puesta en obra poco habituales en hormigones sumergidos, incluyendo la adherencia a los conectadores y barras corrugadas, así como colocarse en obra por bombeo convencional, y rellenar bajo el agua celdas contiguas desde un único punto de bombeo, sin formación apreciable de una capa de finos lavados en la superficie del hormigón. En este artículo se describe el desarrollo de un hormigón autocompactante antilavado con las prestaciones estructurales y de puesta en obra requeridas en el proyecto.

Resumen El proyecto del Puente de la Constitución de 1812 sobre la Bahía de Cádiz incluye la ejecución de un sistema de protección en torno a la cimentación de la pila 12 frente a la hipótesis accidental de impacto de un buque contra la misma. Para su definición se ha realizado un análisis de riesgos así como la estimación de las defensas más adecuadas para la absorción del posible impacto. Dichas defensas se anclan sobre las 4 estructuras de protección, cimentadas sobre pilotes metálicos con superestructura de hormigón armado. El encepado es ejecutado mediante encofrado perdido con piezas prefabricadas.

Resumen La construcción del puente por voladizos cuasi-simétricos con longitud máxima del voladizo sin más apoyos que la propia torre de 218,5 m, y el izado de dovelas de gran magnitud, en general de longitud 20 m, 34,30 m de ancho y hasta 4.000 kN de peso, estableciendo el proceso constructivo definitivo cuando parte de las torres ya estaban hechas, han hecho del cálculo y control de la construcción un gran desafío. Ha requerido un análisis detallado de las 1.275 fases del proceso de construcción, con cálculos no lineales geométricos y materiales, comprobando todos los aspectos del tablero, torre y tirantes incluyendo acciones accidentales como la caída de dovela, controlando exhaustivamente todas las cargas presentes en el tablero y los cambios en la secuencia constructiva.

Resumen Este puente es un ejemplo de proyecto en el que la acción del viento se convierte en una variable determinante de los estados límite de operación durante la construcción, así como de diseño último y de servicio. Para el adecuado diseño y control de estos estados se hace necesaria la implementación de un modelo de clima de viento de alta resolución. Estos modelos permiten el reanálisis histórico, para un mejor ajuste de la ley de probabilidad que determina las velocidades de diseño, así como su uso en modo operacional para la predicción de las condiciones en construcción. La calibración de este modelo y el control de las operaciones en obra se basa en la monitorización de alta resolución espacio-temporal de las condiciones de viento en el sitio. Este artículo describe el sistema implementado para el Puente de la Constitución de 1812.

Resumen Las torres del tramo atirantado del Puente sobre la Bahía de Cádiz son el elemento resistente fundamental en servicio y de forma relevante durante la construcción por voladizos sucesivos del tablero hasta apoyar en las pilas de retenida, a 200 m, soportando grandes desequilibrios. Todas las pilas están diseñadas basándose en una misma idea formal, con variaciones necesarias por funcionalidad. Las pilas normales son monofuste, de canto variable. En el acceso desde Puerto Real, bajo el eje del tablero discurre un vial inferior y las pilas se abren formando un pórtico con un dintel pretensado sobre el que apoya el tablero. Las torres principales son un fuste único en la parte inferior, que se separa en 2 brazos inclinados permitiendo el paso del tablero, y se cierra a la altura de los anclajes de los tirantes en un cajón mixto. Las tracciones bajo el dintel se recogen mediante una viga transversal pretensada.

Resumen El nuevo puente sobre la bahía de Cádiz tiene una longitud total de 3.092 m y cruza la bahía desde la ciudad de Cádiz hasta la de Puerto Real. El puente principal es un puente atirantado con una luz de 540 m, vanos de compensación de 200 m y un gálibo de navegación de 69 m. Se han empleado diferentes procedimientos de construcción totalmente adaptados a las distintas tipologías empleadas y a su ubicación en mar o tierra. El puente atirantado principal se construyó por voladizos sucesivos con dovelas de 20 m de longitud. El viaducto de acceso situado sobre el mar se construyó por medio de empuje desde el estribo del lado de Cádiz. El viaducto de acceso situado sobre tierra en el lado de Puerto Real se construyó vano a vano por medio de una cimbra aporticada. El tablero simplemente apoyado de 150 m se izó desde ambas pilas con la ayuda de una barcaza.

Resumen El diseño de un puente atirantado de gran luz conlleva la toma de multitud de decisiones tanto desde el punto de vista de las bases de diseño como de los protocolos de cálculo, puesto que exceden muchas veces el ámbito de la normativa estándar y los procedimientos habituales de cálculo. Se definen a continuación las bases de diseño, tanto desde el punto de vista de las acciones como de los materiales. También se establecen los modelos e hipótesis de cálculo empleados, con especial hincapié en las no linealidades y el tratamiento de ellas. Por último, se comentan todas las consideraciones especiales en los modelos y en las distintas comprobaciones de los elementos del puente establecidas específicamente para este puente.

Resumen La construcción del Puente de la Constitución de 1812 sobre la Bahía de Cádiz ha supuesto la suma de voluntades y esfuerzos de múltiples equipos de trabajo. Entre ellos, el Ministerio de Fomento encargó a APIA XXI realizar los trabajos de asistencia técnica para la supervisión estructural de las principales maniobras del proceso constructivo del tablero. En el presente artículo se relacionan los trabajos más significativos desarrollados en el ámbito de esta supervisión estructural. También se describe un caso concreto de estudio relacionado con el control de deformaciones del tablero bajo el proceso de atirantamiento mediante el método de la isotensión. Finalmente se presenta un análisis encaminado a valorar la sensibilidad a fractura de las barras de retenida del carro de izado de dovelas.

Resumen En el puente sobre la bahía de Cádiz, en la parte sobre el mar, se ha diseñado y construido un vano de tablero simplemente apoyado de 150 m de luz y cerca de 4.000 t de peso, que puede retirarse para permitir la navegación de grandes artefactos flotantes que superen el gálibo vertical de 69,00 m, que es el disponible en el canal principal de navegación bajo el centro del vano principal. En este artículo se describe este vano desmontable, así como las operaciones especiales realizadas para su instalación. Dentro de estas maniobras cabe destacar, por su complejidad, las correspondientes a la transferencia del tramo desde el muelle a la pontona flotante para su transporte marítimo, el posicionamiento del tramo entre las pilas del vano, y la operación de izado hasta su apoyo final sobre los cabeceros de las pilas.

Resumen El Puente de la Constitución de 1812 sobre la Bahía de Cádiz ha sido objeto de estudios y ensayos de viento propios de un puente de esta naturaleza, según las metodologías más avanzadas entre las que comprende el estado del arte. Se han realizado ensayos aeroelásticos en túnel de viento de capa límite de modelos de puente completo y durante las fases constructivas, no observándose riesgos de inestabilidades para las velocidades de cálculo consideradas. Igualmente se realizaron ensayos seccionales estáticos y dinámicos, así como un estudio exhaustivo de la acción del viento sobre los vehículos que han permitido, entre otros, cuantificar los efectos favorables para el tráfico de la presencia de la pantalla antiviento.

Resumen El control geométrico de los puentes construidos por avance en voladizo es siempre complejo; en este caso agravado por la gran flexibilidad de la estructura, peso y dimensión de las dovelas izadas y configuración de la sección transversal del tramo atirantado. Las incertidumbres añadidas a la geometría obtenida en el tablero y en la torre se pueden ajustar perfectamente, siempre que se lleve a cabo un control exhaustivo de todos los elementos a lo largo de todo el proceso de construcción. La filosofía seguida se basó en un montaje en blanco detallado de las dovelas en campa, que se reproducía y comprobaba en altura mediante la verificación de un ángulo relativo al tablero ya construido, planteando en cada situación los ajustes necesarios para eliminar las desviaciones obtenidas. Para el control geométrico en las uniones con el resto de tableros construidos se estableció un protocolo más detallado para ajustar las precisiones a tolerancias de soldadura.

Resumen El Puente de la Constitución de 1812 sobre la Bahía de Cádiz es una construcción metálica de gran singularidad y complejidad, en donde las grandes dimensiones y el número de dovelas izadas han requerido una sincronización técnica para poder fabricar y montar las dovelas y realizar las soldaduras de las mismas en altura. La fabricación de dovelas con un alto grado de calidad ha resultado fundamental para posibilitar su izado desde tierra y mar, con el empleo de carros de izado. El control de materiales, el cuidado de las condiciones de soldadura, el establecimiento de procedimientos, el análisis de situaciones de diferente índole previas al montaje e izado de las dovelas y la disposición de soluciones previas han posibilitado la realización de soldaduras de unión de dovelas en altura, de manera armonizada y repetitiva, dando lugar a una fabricación del puente sectorial e individual, a la vez que a su montaje y soldadura en altura en cadena.

Resumen Con el objetivo de controlar el proceso constructivo, se ha llevado a cabo la instrumentación y monitorización de los parámetros estructurales más importantes del puente