puente_pret, bol135

PUENTE DE HORMIGON PRETENSADO SOBRE EL VALLE
ROMBACH CERCA DE KASSEL PARA UNA NUEVA LINEA
FERROVIARIA DE ALTA VELOCIDAD
Está en construcción en Alemania Oriental un sistema ferroviario para
comunicar la totalidad de su territorio.
Esta operación comprende el mejoramiento de un largo apreciable
(casi 1.000 km en total) del sistema existente y la construcción de
dos nuevos tramos: uno de 327 km entre Hannover y Wurzburg y
otro de 99 km entre Mannheim y Stuttgardt.
Es bien conocido el hecho de que estrictos requisitos gobiernan el
diseño de un sistema ferroviario que provee el tránsito con perfecta
seguridad a velocidades de 250 km/h. Particularmente el sistema
alemán ha adoptado radios mínimos de curvas de 5.100 m y
gradientes de 12,5 ‰.
De este modo las posibilidades de un trazado óptimo son reducidas,
especialmente porque los centros poblados deben cruzarse sin
disminuir la velocidad y reduciendo al máximo el impacto ambiental.
La construcción de esta línea ferroviaria demandará un gran esfuerzo:
un alto porcentaje del trazado, 30 % en total, se desarrolla un túnel y
un 10 % en elevación, sobre viaductos a construir.
Entre las más importantes y novedosas de estas estructuras elevadas
está el puente ya construido entre las estaciones de Kassel y Fulda en
el tramo Hannover-Wurzburg, que atraviesa el valle Rombach con
una altura máxima de casi 100 m y un largo algo inferior a 1.000 m.
Esta obra, relevante por sus dimensiones, especialmente en relación
con la fuerte carga transmitida por la doble vía ferroviaria, es muy
interesante desde el punto de vista ingenieril ya que introduce
soluciones estáticas y tecnológicamente innovadoras que se traducen
en ventajas de estabilidad, seguridad y economía.
ESQUEMA ESTATICO Y CARACTERISTICAS GEOMETRICAS.
El proyecto original del puente contemplaba largas vigas simplemente
apoyadas, de 58 m de largo, de acuerdo con las prescripciones
ferroviarias alemanas de 1982. Las vigas simplemente apoyadas
facilitaban las operaciones de mantenimiento y su reemplazo en caso
necesario. Sin embargo debido a las pesadas cargas horizontales y
verticales en juego como a la sensibilidad de la estructura a los
asentamientos diferenciales de las pilas, fue necesario adoptar
algunas medidas para salvar los problemas originados por este
particular esquema estático.
Con este motivo se construyó un portal, con dos brazos inclinados,
aproximadamente en el centro del puente, para absorber,
preferentemente
en
comprensión,
las
fuerzas
horizontales
transmitidas por el tablero del puente con vigas longitudinalmente
acopladas. Este acoplamiento constituyó una verdadera cadena
cinemática que hizo menos sensible la estructura a los asentamientos
diferenciales.
El tablero del puente se desarrolla planimétricamente en curva con un
radio de 6.000 m y altimétricamente con una pendiente del 12,2 ‰.
Cada uno de sus diecisiete tramos simplemente apoyados, de 56 m
de luz, tiene una estructura consistente en una viga cajón pretensaza
en forma total y transversalmente en forma parcial. Los cables del
postensado son del sistema VSL.
La sección transversal de la viga tiene una altura constante de 5,30
m y ancho de 6,00 m y 13,50 m en el intrados y entrados
respectivamente; verticalmente tiene paredes inclinadas de un
espesor constante de 0,70 m, mientras que las soleras superior e
inferior tienen un espesor variable con un mínimo de 0,30 m. Cada
tramo asienta sobre cuatro apoyos de caucho reforzados,
desplazadles en sentido longitudinal y alternativamente bloqueados
en sentido transversal. Cada apoyo tiene una capacidad máxima de
carga de 13,50 MN (138t) y de carga horizontal de 1,30 MN (13 t). El
corrimiento máximo permitido en el estribo es de 0,38 m.
La estructura A en forma de portal, elementos que la caracteriza
desde el punto de vista arquitectónico, constituye el apoyo fijo de la
totalidad del tablero en el sentido longitudinal. Los miembros que la
componen son capaces de absorber una fuerza horizontal de
17,75 MN (181 t) sin apreciable deformación.
Se ha establecido que el acoplamiento longitudinal de los tramos en
serio permite transmitir las fuerzas horizontales al centro de la
estructura en A. De no ser así, la acción del viento, de la fuerza
centrífuga y asentamientos de las pilas, daría lugar a inclinaciones
que exceden del 1 % admisible y a la producción de tensiones
intolerables en el tablero.
Para mejorar la transferencia del esfuerzo de comprensión horizontal,
el acoplamiento central lleva cuatro apoyos de caucho reforzado, con
base de 0,90 m, ubicados en correspondencia del baricentro de la
sección transversal. Para tomar los esfuerzos de tracción se ubicaron
tres cables en cada una de las dos almas verticales. Estos cables
formados por 57 hilos de 7 mm de diámetro cada uno, emplean el
sistema de anclaje BBRV y fueron especialmente estudiados para este
tipo de aplicación. Ellos se deslizan dentro de una vaina de polietileno
en un tubo empotrado en el hormigón.
Los esfuerzos horizontales que se desarrollan en el sentido
transversal, debido a la curvatura del eje longitudinal del puente, son
transmitidos, en cambio, a un soporte de sección H localizado en el
intradós de la solera.
Las pilas con una altura comprendida entre 16,00 m y 86,40 m son
de sección rectangular hueca, para permitir la inspección directa, el
mantenimiento y eventualmente el transporte de materiales hasta el
tablero. Su sección transversal en la base es de 7,50 m x 3,50 m
disminuyendo linealmente con la altura. Las paredes son de un
espesor constante de 50 cm teniendo una inclinación con respecto a
la vertical de 1:80. Las dos pilas inclinadas de la estructura en A son
de sección uniforme y ligeramente curvas con un radio de 250 m.
Finalmente la protección acústica del ambiente, en relación con los
ruidos que origina el tránsito de los trenes, se logra mediante una
barrera levantada entre ambos lados del tablero, formada por
elementos premoldeados de hormigón armado de 1,70 m de altura.
FUNDACIONES
El subsuelo del valle de Rombach está constituido por material
rocoso, compuesto de estratos de arenisca y gres, cubiertos por otros
de espesores variables de arcilla, roca fracturada y deslizada pero de
una capacidad portante insuficiente. También se presentan fallas,
algunas de ellas debidas a movimientos de dislocación, con aberturas
variables entre 0,20 m y 1,00 m, con tendencia a aumentar.
Las pilas comunes apoyan sobre un macizo cuadrado de 2,80 m de
altura y 16m de lado, fundado sobre 14 pilotes de 1,80 m de
diámetro, en cambio la unión de las pilas vertical e inclinada del
portal en A apoya sobre un plinto cuadrado de 20,50 m de lado y una
altura de 3,80 m, fundado sobre 25 pilotes de 1,80 m de diámetro.
Estos últimos tienen una inclinación con respecto a la vertical de 1:8,
para absorber esfuerzos horizontales transmitidos por la estructura
en elevación.
Para valorar la capacidad portante de los pilotos y establecer su
diámetro se realizaron pruebas de carga sobre tres tipos de pilotes de
diámetros de 0,90 m, 1,00 m y 1,20 m de largo variable entre 11 m y
15 m.
Las fundaciones de los estribos fueron directas sobre macizos de
grandes dimensiones.
PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO.
Las pilas verticales fueron construidas usando encofrados deslizantes
avanzando el hormigonado de las mismas en 5 m de altura cada dos
días y medio de trabajo. Las pilas inclinadas fueron ejecutadas con el
técnico de avance en voladizo, estando balanceada la pila en
construcción por tendones anclados a los pares de pilas adyacentes;
un sistema de cofres autosustentados por cuatro vigas metálicas
reticuladas permitió la construcción de tramos de 3,30 m de largo
cada tres días.
Un sistema innovador fue desarrollado para construir el tablero,
basado en la técnica usual de encofrado móvil en voladizo. A
diferencia en este caso estriba en que no toda la estructura de
lanzamiento es metálica, ya que se compone en su mayor parte por
elementos de hormigón parcialmente pretensazos que fueron
demolidos al completarse el trabajo.
Esta solución ha probado ser más rápida y económica teniendo en
cuenta los costos de su estructuración, su transporte al lugar del
trabajo, armado y mantenimiento, y considerando, además que la
estructura metálica no puede usarse más de tres veces, en general.
Otra virtud de este nuevo sistema de encofrado es su mayor rigidez
comparando con su equivalente metálico, lo que se traduce en
deflexiones muy reducidas y vibraciones de pequeña amplitud. Las
del llenado no fueron mayores de 4 cm verticalmente y 2 cm
horizontalmente. En otro aspecto provee una mayor protección del
medio ambiente evitando una rápida disipación del calor de
hidratación y una posible figuración del hormigón fresco.
Podrá argüirse que las cargas que soportan el hormigón por el peso
de este tipo de encofrado pretensazo son grandes, pero ellas están
muy lejos de alcanzar las del tránsito ferroviario que deberá soportar
en adelante.
El sistema de cofre deslizante comprende: dos tramos de vigas de
hormigón pretensazo de 78 m de largo, con forma de Z 20 m de los
cuales quedan en voladizo conformando el cofre de la viga cajón y
una viga reticulada estructural de acero, de 27 m de lrgo, como
contrapeso.
Cada tramo (58 m) fue construido en tres semanas.
La totalidad de las obras se construyó en un lapso de tres años
habiéndose empleado las siguientes cantidades de materiales:
hormigón: 48.250 mJ; armadura común: 5.155 t y armadura de
pretensazo: 820 t.
El proyecto general de las estructuras corresponde al Departamento
de Ingeniería de los Ferrocarriles del Estado Alemán. El proyecto final
fue elaborado por la firma de Ingeniería Krebs y Kiefer y el sistema
de moldes deslizantes por la firma de ingeniería Harries y Kinkel.
Las fundaciones fueron proyectadas por el Prof. H. Sommer del
Grumbauinstitut. La construcción de las obras corresponde a la firma
Baugesellschaft J.G., J.G. Muller mbH.