72. Caminos de España

     

ESTRUCTURAS PARA LOS CAMINOS DE ESPAÑA

13ª Parte

ESTRUCTURAS EMPUJADAS

En el capítulo anterior hemos presentado cómo a mitad del siglo XIX se empezó a emplear el sistema de colocación de estructuras de celosía, para puentes de ferrocarril, mediante el procedimiento de “empuje”.

Y a a mediados el siglo XX, y más en el siglo XXI, con las nuevas tecnologías para el hormigón armado y pretensado, parecía que estas “bonitas” estructuras de celosía dejarían de proyectarse, pero como veremos a continuación, no ha sido así.

Puente sobre el río Ulla

PRESENTACIÓN

El viaducto sobre el río Ulla se ubica en un entorno natural de extraordinaria belleza en la ría de Arosa. La solución proyectada y construida, ganadora de un concurso de ideas, puso especial cuidando en la integración de la estructura en el entorno, reduciendo el número de pilas en el cauce, y buscando procesos constructivos con la máxima independencia posible de la ría y de sus riberas.

Estos condicionantes orientaron la solución hacia una celosía mixta de canto variable, con doble acción mixta en las zonas de flexión negativa, tres vanos principales de 225+240+225 metros de luz y varios vanos tipo de acceso de 120 m de luz, lo que supone un vano principal con una luz un 20% aproximadamente superior al actual récord del mundo de su tipología, el puente de Nantenbach, en Alemania, con un único vano central de 208 m de luz.

La descripción de los diferentes procesos constructivos empleados en la ejecución de la estructura metálica, base del tablero, la describiremos por partes según el procedimiento, pues en este viaducto de algo más de 1600 m concurren varios procedimientos de construcción: Por empuje o lanzamiento; elevación con grúas auxiliares; mediante voladizos sucesivos.

El conjunto de la estructura se define como: estructura metálica de celosía y de doble acción mixta.

La construcción del viaducto se inicio en 2008 y se concluyó en 2014.

Distribución de los vanos del tablero: 50+80+3x120+225+240+225+3x120+80

Tablero continuo formado por vigas de celosía independiente y unidas, mediante soldadura una vez colocadas sobre los pilares respectivos.

El tablero está proyectado como una celosía mixta de canto variable en los 5 vanos principales, con 17,90 m de canto sobre apoyos, y 9,15 en el centro del vano. Los vanos de los viaductos de acceso se proyectan en celosía mixta con un canto constante de 9,15 m.

La losa superior de canto variable entre 0,46 y 0,25 m es de hormigón HA-35. Se ejecuta sobre losas prefabricadas colaborarte isostáticas en la zona central de la celosía.

La plataforma se amplía con voladizos laterales de hormigón que se ejecuta mediante carros de encofrado en voladizo. De esta forma la estructura admite la doble vía.

La estructura se encuentra en el Eje Atlántico de Alta Velocidad entre Pontevedra y La Coruña. Es un tramo mixto para ff. cc., AVE y de carga RENFE.

 

Las pilas son convencionales de hormigón de sección rectangular huecas en todos los pórticos con celosía de sección constante; mientras que las pilar (P5 a P8) que se corresponden con los apoyos de las celosías de canto variable, la estructura metálica de celosía queda integrada en cada una de las pilas de tal manera que el arranque en voladizo de la estructura queda rígidamente embebida en ellas de forma que los carros para la construcción de la estructura en “voladizos sucesivos” pueden empezar a ejecutarse una vez construida la pila.

Observamos los dos tipos de pilares.

En la fotografía se observa los dos tipos de pilares, incluso el recinto de tablestacas que se emplearon como medio auxiliar para obtener un recinto estanco y vacío de agua para la construcción de los cimientos de uno de los pilares. Asimismo la construcción del pantalán que sirvió para la construcción de los tramos en voladizos sucesivos y que se quedo integrado en el entorno de la ribera; medio auxiliar que describiremos en su momento.

Tramos mediante lanzamiento o empuje de la estructura

La ejecución de la estructura de los cuatro vanos que parten de la margen izquierda, de 50+80+120+120 se adoptó el sistema de “lanzamiento”. Solo se lanzaron la parte de estructura extrema de estos vanos, esto es 240 m (120 m + 120 m).

Los motivos fueron varios:

• Dificultad en la ribera de la margen izquierda.
• Salvar el paso de una vía de ferrocarril y dos carretera; vías de comunicación que quedaban entre pilares.

No se disponía de un espacio para el lanzamiento de los cuatro tramos de estructura por los motivos expuestos y además por estar próxima la boca del túnel en el estribo E1 a la que el viaducto debería conectar.

Por lo cual se construyó una plataforma a modo de apeos a nivel del viaducto en el primer tramo al cual se izaron, sucesivamente los vanos de la estructura para ser empujados. Ya sea en tramos completos o por secciones; y empleando pilares auxiliares entre vanos definitivos pues el primer vano es de 50 m, mientras que los tramos primeros a lanzar son de 120. Cuando se llegó al tramo de 120, se colocó una pila central auxiliar dejando el vano en 60. 

 Se tuvo en cuenta que en este sentido el viaducto tiene una pendiente de -1,8% por lo que aparte del grupo de gato de empuje situados en la P2, también se tuvieron que anclar cables de retención. En definitiva, la operación se realizó soltando estos cables pero sin dejar de empujar para controlar mejor en lanzamiento.

Margen izquierda del río. El viaducto pasa por encima de dos carreteras y una vía de ferrocarril, como ya se indicó.

La ejecución se realizó en dos lanzamientos y, a su vez, en varias fases que vemos en el esquema adjunto y trataremos de aclarar de una forma sencilla. Total 240 m (120 m+120 m).

Esquema de ejecución entre los vanos 1 al 4

El primer vano va desde el estribo E1 al Pilar P1. Este tramo (de 50 m) se instalará al final y se realizará por izado. E igualmente que el tramo de 80 m que se instalará también por izado.

Vamos pues a los otros dos vanos con el procedimiento de “lanzamiento”.

Fase 1 con lanzamiento

Se inicia con la colocación, sobre los apeos del tramo más alejado de 120, pero por fases. Una vez colocado el tramo completo, se lanza hacia su posición final, pero sin llegar a ella. La estructura se queda entre los pilares P2 y P3 y con un apeo auxiliar intermedio quedando la estructura apoyada en dos tramos de 60 m.

                                  Izado de la estructura sobre los apeos en la fase 1.

Fase 2 con lanzamiento

• A continuación se monta el siguiente tramo de 120 m y se empuja, junto con el tramo de la fase 1 hacia su posición final cubriendo los vanos entre los pilares P2 al P3 y del P3 al P4. Con la misma solución auxiliar de una pila intermedia entre los pilares P3 y P4.

• Hay que tener en cuenta que cada vez que se iza una dovela, se realiza la operación de soldado obteniéndose así siempre “una viga continua”.

 Segunda fase de lanzamiento, y lanzamiento fase 3. Posición final entre P2 a P4.

Fase 3 para completar el tramo inicial mediante izado

• En esta fase 3 se instalarán las estructuras correspondientes a los tramos de 50 m (entre E1 y P1) y el tramo de 80 m entre P1 y P2. Ambos tramos se colocaran mediante el procedimiento de izado con grúas.

Ejecución de los vanos extremos de la margen derecha mediante izado

Por la margen derecha no existe ningún impedimento para que la colocación de los tres tramos que van desde el Estibo E2 a la pila P9 , de 80 + 120 + 120 se resolvió soldando las dovelas sobre apeos (los tramos base son de unos 15 m), colocadas con grúas.

Una vez soldados los tramos base para confeccionar la viga del tramo queda el esquema de una viga continua.

Con el tramo de viga continua terminado, se procede al izado mediante cabrestantes instalados encima de la dovela situada y anclada encima del respectivo pilar. Una vez enfrentada con las dovela sobre el pilar se procede a su soldadura.

Esquema de la colocación de los tres tramos- Apeos y sistema de izado. Tramo E2 a pila P9

El primer tramo a izar es el tramo junto al estribo E2 de unas 450 tn. Por seguridad, dado supero, el extremo E2 de la estructura se ancla provisionalmente por la parte superior y con sacos de arena por la parte inferior así estructura tiene una cierta movilidad, como si actuara a modo de rótula.

A continuación se procede al izado del primer tramo de 120 m con un peso de 900 tn. En este cado se debe compensar con un peso similar el lado opuesto del pilar, para evitar el vuelco y torsión del mismo.

Una vez soldado el tramo a modo de viga continua, puede colocarse el siguiente tramo de 120 m con un peso de 965 tn. Pesa algo más por ser un tramo mixto: la primera mitad es de canto constante, mientras que la segunda mitad hacia el centro del río es de canto variable para unirse con el primer tramo que se ejecuta mediante voladizos sucesivos.

Vanos centrales construidos mediante el avance en voladizos sucesivos

Son los vanos siguientes situados entre los P4 y P9 con las siguientes dimensione: 120 + 225 + 240 + 225 + 120 m.

Lo primero que hay que construir son los recintos estancos auxiliares mediante tablestacas para poder ejecutar los cimientos en seco de las pilas situadas en el cauce del río. Para acceder a estas zonas ello se construyeron unos accesos con escolleras y materiales sueltos junto a las orillas, y a continuación se montaron unos pantalanes que posteriormente quedaron integrados en el entorno una vez terminadas las obras.

En la cabeza de cada una de estas pilas tienen embebido, en el hormigón, el primer módulo de la estructura para que a partir de ella se instalen los equipos de izado y proceder el avance en voladizo mediante dovelas de unos 15 m. Izado y soldado ya que la estructura es continua. Esta pieza inicial tiene un peso de 750 tn.

A partir de este módulo, y a la vez por ambos lados para no producir esfuerzos de torsión en la pilas, se izan las dovelas de unos 15 m. Estas llegan a través del camino auxiliar realizado con transportes especiales y depositados sobre apeos mediante grúas.

Una vez izada una dovela enfrentada a la ya instalada, se procede a su soldadura. Y así sucesivamente hasta llegar a la parte central que se cierra con una única dovela en clave.

Veamos el esquema de ejecución, y unas fotografías ilustrativas del sistema 
 

Varias fotografías que ilustran el sistema de voladizos sucesivos y su compensación.

                  Pantalán de acceso bajo la clave e izado de la dovela de cierre.

Hormigonado de la estructura

Terminada de construir la estructura metálica en viga continua, se procedió a terminar la obra mediante el hormigonado de la estructura por partes.

Primero se hormiga la parte inferior de la celosía dejando esta zona como camino de servicios, inspección y mantenimiento. El orden de hormigonado no es aleatorio. Se empezó por las partes centrales de los vanos y hacia las pilas con el fin de reforzar primeramente los “esfuerzos negativos de la misma”.

Terminada esta fase, se procedió a ampliar la plataforma superior de la estructura mediante una losa de hormigón y así admitir la superestructura ferroviaria para poder instalar la doble vía de AVE.

Vemos en la fotografía que con el ancho de la estructura metálica no cabría la doble vía.

Estructura metálica terminada y ampliación superior con tablero de hormigón en voladizo.

La losa superior se construyó en voladizos mediante carros de encofrado en avance horizontal.

Control de calidad

Nunca hemos hablado del control de calidad para la ejecución de las Obras Públicas que hemos descrito a lo largo de estos artículos.

Quizás sería conveniente dedicarle algunos artículos, pues es una unidad de obra de las más importantes. Los proyectos se redactan y se ejecutan, ¿pero son seguros y cumplen con las perspectivas de futuro?; ¿se han cumplido con la calidad de los materiales? Son respuestas que a través del control de calidad, día a día, hace que las obras se construyan correctamente.

Cómo son los laboratorios en central y a pie de obra. Qué controles se hacen y con qué maquinas y equipos se dispone.

Son preguntas a las que deberíamos dar respuesta en algún momento.

He planteado, ahora, esta pregunta porque de lo expuesto en este articulo, parece que todo es muy sencillo de ejecutar y no es así.

Veamos con un simple ejemplo

• El avance mediante dovelas sucesivas se realiza en tramos de unos 15 m. Si la dovela fuese de hormigón, una vez colocada la adjunta a la existente, se une mediante una resina epoxi, y enfilados los cables de tesado, se pretensa y queda unida. Variando los tesados según su posición, la nueva dovela se queda en la posición de proyecto para recibir la siguiente. El hormigón se controla en laboratorio, al igual que los cables de tesado. Y aun así existen unas pautas de control de calidad en cada paso.

• En el caso de la estructura metálica de celosía se complica enormemente pues una vez enfrentada la dovela y sujeta mediante cables tesados, hay que SOLDARLA en unas condiciones complicadas; y realizar in situ los análisis pertinentes (control de calidad) para saber si la soldadura se hizo correctamente (análisis radiológico etc.), seguir con la obra sin peligro, y poder desplazar al extremo el equipo de izado y ensamblar la siguiente dovela.
  
                      Viaducto sobre el río Ulla que se terminó en su plazo en 2014

                           Obra terminada y una de las prueba de carga.

Fric (Federico Trullas Figueras)

Ingeniero Técnico de Obras Públicas

Bibliografía consultada

Publicaciones de la Empresa ACS, de D. Miguel Aguiló, Dr ICCP y Catedrático de Historia y Estética de Ingeniería Civil. Tomo: Túneles y Viaductos para los Caminos de España.

Revista cuatrimestral ACHE, Asociación Científico - Técnica del Hormigón Estructural; Volumen monográfico: VI Congreso de ACHE: Descripción General del Proceso Constructivo del Tablero del Viaducto sobre el Rio Ulla.

Artículos varios, e Internet.

Revistas de Fomento.

Experiencia propia en la redacción de “memoria de ejecución” para Licitaciones en Obras Publicas estando en AUXINI; y en ACS, Proyecto de Obras y Construcciones.

El Escorial, a 5 mayo de 2018

CONTINUARÁ