Viaducto de Navia - FCC Construcción

Transcripción

VIADUCTO DE NAVIA
ASTURIAS
INFORME TÉCNICO
208
CONSTRUCCION
DEPARTAMENTO DE MÉTODOS
Octubre 2008
ÍNDICE
1.-
DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA OBRA............................................... 1
1.1.-
ANTECEDENTES ....................................................................................... 1
1.2.-
MODIFICACIONES AL PROYECTO BASE ....................................................... 3
1.3.-
DEFINICIÓN GEOMÉTRICA .............................................................................. 8
1.4.-
PROCESO CONSTRUCTIVO .......................................................................... 19
2.-
ESTUDIO GEOTÉCNICO ...................................................................... 25
2.1.-
CARACTERIZACIÓN LITOLÓGICA ................................................................. 25
2.2.-
TRABAJOS REALIZADOS ............................................................................... 27
2.3.-
RECOMENDACIONES CONSTRUCTIVAS ..................................................... 27
3.-
PILAS..................................................................................................... 33
3.1.-
CIMENTACIONES ............................................................................................ 33
3.2.-
FUSTES Y CAPITELES (PILAS DEFINITIVAS)............................................... 39
4.-
TABLERO .............................................................................................. 49
4.1.-
CUESTIONES GENERALES............................................................................ 49
4.2.-
MODIFICACIONES ESPECÍFICAS.................................................................. 63
4.2.1.-
4.2.2.-
MODIFICACIONES DE PROYECTO ............................................................. 63
4.2.1.1.-
Modelo de estudio ....................................................................... 63
4.2.1.2.-
Inclinación vertical del arco......................................................... 64
4.2.1.3.-
Arranque de los arcos ................................................................. 64
4.2.1.4.-
Pretensado de “alas” ................................................................... 68
ADAPTACIÓN DE LAS DOVELAS PREFABRICADAS ................................. 69
4.2.2.1.-
Encofrado interior ........................................................................ 69
4.2.2.2.-
Diagonales ................................................................................... 70
4.2.2.3.-
Anclaje de péndolas .................................................................... 73
4.3.-
FASES DEL PROCESO CONSTRUCTIVO ......................................................73
4.3.1.-
PILAS PROVISIONALES DE APOYO DEL TABLERO ..................................77
4.3.2.-
EJECUCIÓN DE LAS DIAGONALES .............................................................82
4.3.3.-
FABRICACIÓN DE LOS ARCOS....................................................................86
4.3.4.-
ARRANQUE DE LOS ARCOS ........................................................................88
4.3.5.-
MONTAJE DEL ARCO....................................................................................97
4.3.6.-
HORMIGONADO DEL ARCO ...................................................................... 110
4.3.7.-
IZADO Y TESADO DE LAS PÉNDOLAS..................................................... 119
4.3.8.-
RETIRADA DE LAS PILAS PROVISIONALES DE APOYO ........................ 125
4.3.9.-
PRETENSADO EXTERIOR DEL ARCO (TIRANTE)................................... 129
5.-
HORMIGONES ESPECIALES............................................................. 135
5.1.-
INTRODUCCIÓN ............................................................................................135
5.2.-
HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA ......................................................136
5.3.-
HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE..............................................................137
5.4.-
EVOLUCIÓN DE LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN SIMPLE
EN FUNCIÓN DEL TIEMPO ...........................................................................139
6.-
AUSCULTACIÓN................................................................................. 141
6.1.-
INTRODUCCIÓN ............................................................................................141
6.2.-
VARIABLES DE CONTROL............................................................................142
6.3.-
SECCIONES DE CONTROL...........................................................................142
6.4.-
SISTEMA DE AUSCULTACIÓN .....................................................................143
6.4.1.-
INSTRUMENTACIÓN .................................................................................. 143
6.4.1.1.-
Extensómetros de deformaciones unitarias ............................ 143
6.4.1.1.1.-
Arco ....................................................................... 144
6.4.1.1.2.-
Péndolas ............................................................... 145
6.4.1.1.3.-
Pilas provisionales ................................................ 147
6.4.1.2.-
Células de carga ....................................................................... 148
6.4.1.3.-
Termómetros ............................................................................. 148
6.4.2.-
SISTEMA AUTOMÁTICO DE ADQUISICIÓN DE DATOS .......................... 149
6.4.3.-
PROGRAMACIÓN DEL SISTEMA DE AUSCULTACIÓN ........................... 150
_______________________________________________ Descripción general de la Obra ________
1
1.- DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA OBRA
1.1.- ANTECEDENTES
El Viaducto de Navia, que cruza la ría del mismo nombre, se encuentra ubicado
en la Autovía del Cantábrico, Variante de Navia. La construcción de este tramo de la
autovía fue adjudicada a FCC Construcción en julio de 2002, aunque al Proyecto
inicialmente contratado le sucedieron unos Modificados nos 1 y 2, en cumplimiento de la
Declaración de Impacto Ambiental (D.I.A.) y para evitar problemas de asentamientos y
de reposición de servicios afectados, entre otros; así como para añadir indudables
mejoras, tanto constructivas como medioambientales, al Proyecto inicial.
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_______ Descripción general de la Obra ________________________________________________
Este viaducto se sitúa en una amplia llanura de unos 900 m de amplitud, por la
que discurre la ría de Navia con una anchura entre márgenes del orden de 150 m. El
entorno correspondiente a la margen derecha está formado por una zona de carrizos en
las marismas del río Anleo, de gran valor ecológico, en la que se encuentra el Castro de
Armental. Por su parte, en la margen izquierda existe otra franja de carrizales. A lo
largo de la traza cruzan 4 carreteras locales.
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3
La D.I.A. imponía serias restricciones para limitar la afección a las riberas,
obligando a reducir al mínimo el número de pilas del viaducto, salvar el cauce de los
ríos sin pilas en el mismo y no afectar a determinadas zonas sensibles, además de
aplicar severas condiciones durante la construcción.
Respecto al proceso constructivo, también por condicionantes ambientales,
quedaba muy limitada la utilización de grúas, apeos provisionales y cimbras. Y había
que asegurar que, tras la finalización de las obras, el impacto ambiental residual debido
a las mismas fuera mínimo.
1.2.- MODIFICACIONES AL PROYECTO BASE
Originariamente el viaducto se resolvía mediante una celosía tubular metálica de
canto variable (con losa de rodadura de hormigón), apoyada sobre pilas de hormigón
armado, que albergaba las dos calzadas de la autovía, teniendo 9 vanos, 7 de ellos de
120 m de luz y los 2 restantes, en los extremos, de 80 m.
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De acuerdo con la D.I.A., para salvaguardar la vegetación de las márgenes del
río Navia se hacía necesaria una luz de al menos 150 m, condición ésta que no cumplía
el Proyecto inicial por tener 2 pilas dentro del río (unos 10 m), manteniendo la
modulación de 120 m en todo el puente.
Por otra parte y respecto al tablero, las dimensiones de la celosía proyectada
habrían hecho necesario fraccionar mucho la estructura para poder transportarla, lo que
hubiera obligado a instalar un taller de premontaje importante en Obra, con
rendimientos que difícilmente alcanzarían las 500 t/mes, elevando considerablemente el
coste y ralentizando la ejecución. Por no mencionar la necesidad de manipular en el
entorno de la traza grandes elementos, lo que hubiera sido incompatible con la D.I.A.
Ante esta problemática, y en la línea que se venía desarrollando de manera
continua en FCCCO desde hacía más de 8 años de construir tableros de hormigón con
dovelas prefabricadas, se buscó una solución estructural que, abaratando los costes de
ejecución y aminorando los plazos, cumpliera con los requisitos de la D.I.A., sirviendo
a su vez de criterio básico para la adjudicación de la Obra.
Por todo ello, y gracias a la amplia experiencia de FCCCO y a sus más que
probadas capacidad y calidad técnicas para construir puentes de grandes luces mediante
su sistema de dovelas prefabricadas, el Proyecto Modificado nº 1 sustituía la tipología
mixta de los tableros por tableros de hormigón pretensado formados por dovelas
prefabricadas, montadas con una cimbra superior autolanzable mediante el método de
voladizos sucesivos.
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5
6
Dicho sistema, elaborado y desarrollado íntegramente en todas sus distintas
fases por los Servicios Técnicos de FCCCO, y puesto en Obra con medios propios,
estaba concebido inicialmente para viaductos de 75 m de luz, evolucionando con
posterioridad para alcanzar luces de 80 m mediante la introducción de un pretensado
exterior, llegando hasta luces de 106 m con la utilización del canto variable, e incluso,
actualmente, hasta 180 m de luz en puentes extradosados( 1 ).
Para no afectar al cauce del río Navia, y lo menos posible a la zona protegida de
su margen derecha, se dispusieron 2 vanos centrales de 160 m de luz: uno para salvar el
río Navia y otro para el carrizal del río Anleo, sustentados ambos por medio de arcos
sobre el tablero, unidos a éste mediante péndolas.
El sistema industrializado de construcción de los tableros aplicado para este caso
contemplaba unas luces máximas de 80 m, por lo que, únicamente a efectos de ejecutar
el tablero, se dividieron los 2 vanos de 160 m en 4 de 80 m, considerando para ello el
apoyo en unas pilas provisionales que desaparecerían al final, una vez entraran los arcos
en carga.
1
Puentes dotados de un pretensado exterior al canto del tablero, dispuesto sobre las secciones de apoyo
en pila por la parte superior, para ganar excentricidad
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Con ello se conseguía realizar todo el tablero con el mismo sistema constructivo,
y desde el propio tablero, evitando el acceso al terreno una vez finalizada la construcción
de las pilas. Se lograba así la mínima afección medioambiental, el menor coste, el más
reducido plazo de ejecución y la más alta calidad, debida a la industrialización de todo
el proceso constructivo, tanto en la fabricación de las dovelas como en su montaje.
La reubicación de una de las pilas del viaducto fuera del cauce del río Navia,
para dar cumplimiento a la D.I.A., afectaba al trazado de un emisario cercano, que hubo
que desviar y proteger (lo que apareció reflejado en el Modificado nº 2).
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1.3.- DEFINICIÓN GEOMÉTRICA
El viaducto, que salva los ríos Navia y Anleo (este último, mucho más pequeño
que el anterior), tiene 907 m de longitud y 30 m de altura sobre el cauce, y se compone
de 11 vanos (13 durante la construcción) que apoyan en pilas de un único fuste. Cada
uno de los 2 vanos de 160 m (el central y el adyacente a él que cruza el río Navia) está
sustentado por un arco de la misma longitud y 35,43 m de altura.
Las luces de los vanos son: 46,3 - 70 - 3 x 75 - 2 x 160 - 75 - 67,5 - 60 - 41,6 m.
Los arcos tienen una flecha de 35,4 m respecto a la directriz del tablero,
correspondiendo a una relación luz/flecha de 4,5.
La anchura del tablero es de 23’1 m, lo que comprende las 2 calzadas de la
autovía, con 2 carriles cada una de 3,5 m de anchura, un arcén exterior de 2,5 m y otro
interior de 1 m, mas los espacios necesarios para las barreras laterales y la central.
En los vanos de los arcos, sin embargo, y debido a la existencia de estos, se
necesita un espacio central libre mucho mayor, por lo que el tablero pasa a tener 27 m;
variando linealmente la anchura en los vanos adyacentes desde 23,1 hasta 27 m.
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9
La planta del tablero describe
una gran curva circular de 1.540 m de
radio, estando los arcos inclinados 4º
respecto a la vertical (hacia el centro
de curvatura en planta) para
compensar el efecto del trazado,
contrarrestando
parcialmente
los
esfuerzos transversales producidos por
dicha curvatura (véase aptdo. 4.2.1.2.).
En alzado define un amplio
acuerdo cóncavo, con el punto bajo en
el centro del viaducto.
El tablero, cuya sección transversal es un cajón de hormigón armado dotado de
voladizos laterales (“alas”) que apoyan en él por medio de puntales, está compuesto por
425 dovelas prefabricadas conjugadas, colocadas con una cimbra superior autolanzable
mediante el sistema de voladizos sucesivos, atadas entre sí de manera provisional con
barras postesadas, y de manera definitiva con un pretensado longitudinal dispuesto en
las losas superior e inferior de las dovelas.
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Este sistema de montaje une el tramo de tablero montado mediante voladizos
sucesivos al anterior, por medio de una dovela “de cierre” que se hormigona “in situ”,
dando así continuidad al tablero( 1 )
1
Véanse a este respecto los capítulos 2 (fabricación de dovelas) y 3 (ejecución de un tramo) del Informe
Técnico nº 214 (Los viaductos de Piedrafita)
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11
Las dovelas se prefabricaron en una factoría adyacente al viaducto, dispuesta
cerca del estribo E-1. Con 2 líneas de producción, fue capaz de abastecer de las mismas
(y dentro de los plazos previstos) al viaducto de Navia y al de Meiro, contiguo a aquél.
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La gran ventaja del sistema de ejecución de estos tableros es que, mientras se
ejecutan las cimentaciones de los estribos y pilas del puente, se van fabricando las
dovelas del tablero, de tal modo que luego su montaje (mediante la cimbra autolanzable)
es muy rápido, permitiendo realizar el viaducto en menos tiempo y con mayor calidad
que con los métodos convencionales de voladizos sucesivos.
Las dovelas tienen almas verticales, 3’7 m de canto y una anchura en la base
inferior de 8’7 m, siendo de 10’7 m en la superior. Su longitud (espesor de la
“rebanada” de tablero) varía entre 2,02 y 2,18 m.
En los vanos de los arcos, el cajón central del tablero tiene una sección similar a
la del resto del viaducto (tanto en centro de vano como en apoyo en pilas), pero en las
secciones de anclaje de las péndolas, para llevar las fuerzas de cuelgue desde el centro
del tablero hasta las almas del cajón, se disponen 2 diagonales formadas por 6 barras
postesadas cada una, colocadas dentro de un puntal de hormigón de 1,1 m de anchura
por 0,22 m de canto.
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Los voladizos transversales que se le añaden en segunda fase, para obtener la
anchura de la autovía, están formados por una losa de hormigón armado “in situ” de
canto variable, sustentada mediante puntales prefabricados de hormigón (realizados en
la misma factoría que las dovelas) que apoyan en el tacón de éstas, colocados a una
distancia aproximada de 4,3 m (es decir, cada 2 dovelas). La longitud de estas losas
varía entre 6,2 m (para una anchura del tablero de 23,1 m) y 8,15 m (ídem de 27 m).
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El arco está compuesto por un cajón de acero relleno de hormigón
autocompactante( 1 ), de sección triangular y vértices truncados, con un ancho de 3,5 m y
un canto de 2,5 m. En los 46 m más cercanos a los arranques la sección es variable,
aumentando su área hacia ellos
(disminuyendo la superficie
truncada), pero manteniendo las
dimensiones máximas de canto
y ancho. El espesor de la chapa
es de 40 mm en la zona central,
y 60 mm en los arranques.
1
HAC = hormigón que puede fluir por su propio peso y llenar completamente el encofrado, incluso con
armadura densa, sin necesidad de ninguna vibración, al tiempo que mantiene la homogeneidad
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El tablero cuelga de los arcos mediante 34 parejas de péndolas, dispuestas cada 4
dovelas (8,64 m). Transversalmente al arco, cada pareja está formada por 2 tendones
paralelos entre sí, que inciden centrados en el eje del tablero a una distancia de unos 2 m.
Las péndolas no son paralelas al plano del arco debido a la curvatura en planta del
tablero.
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Las péndolas están formadas por tendones de alambres paralelos de 7 mm de
diámetro, con cabezas remachadas (sistema Dyna de BBR). El nº de alambres es de 70,
91 ó 103, según su disposición en el arco, y están galvanizados y protegidos por una
vaina de polietileno rellena de cera. Su unión al arco se efectúa mediante un anclaje
pasivo, estando el activo ubicado en la losa superior del tablero.
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1.4.- PROCESO CONSTRUCTIVO
Para la construcción de los vanos centrales, de 160 m de luz, se dispuso
provisionalmente una pila metálica en el centro de cada uno de ellos, siendo ambas
retiradas una vez que los arcos fueron capaces de soportar el tablero, tras el tesado de
las péndolas.
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Montado el tablero mediante el método de voladizos sucesivos, y completado
posteriormente con los voladizos laterales hormigonados “in situ” por medio de los
carros de “alas” que se trasladaban sobre el núcleo de dovelas, desde él se montaron los
arcos de los vanos principales, situados en la mediana.
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Para su fabricación, cada arco se dividió en 11 tramos de unos 12 m de longitud.
Estos se fabricaron en taller y fueron enviados a la Obra en transportes especiales.
En sus arranques los arcos se empotran sobre macizos de hormigón, para
materializar una superficie de apoyo perpendicular a la directriz del arco.
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Las reacciones horizontales de los arcos se equilibran mediante un pretensado
exterior situado en el interior del tablero, anclado en las riostras extremas de los
arranques de los arcos (pilas P-5 y P-7), y aprovechando como desviadores las riostras
intermedias (PP-1, P-6 y PP-2) y las 4 dovelas de cierre de tramo existentes en los vanos
6 y 7 (los de los arcos). Gracias a él se evita que esos esfuerzos horizontales tengan que
ser absorbidos por el tablero que, estando formado por dovelas prefabricadas, no sería
capaz de resistirlo.
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Este pretensado está formado por 12 tendones de 42 cordones de 0,6" de
diámetro, protegidos con vaina de polietileno, y su longitud es de 330 m. Se trata, por
tanto, de la mayor longitud tesada en España hasta la fecha.
Los arcos de acero se montaron en tramos, en su emplazamiento definitivo,
sobre torres metálicas de apeo de distintas alturas. Se comenzó por los extremos,
cerrándose con la pieza central.
Tras la colocación y soldadura de todos los tramos, una vez cerrado el arco, se
procedió al desapeo de las torres provisionales de apoyo de los mismos. Retiradas estas,
la estructura metálica del arco era autoportante.
Posteriormente se procedió al hormigonado del interior del arco, utilizando éste
como encofrado.
El tablero se colgó de los arcos mediante péndolas, tesándolas a continuación.
Finalizado el tesado de péndolas, se procedió a la eliminación de las pilas
provisionales de apoyo del tablero, liberando los vanos de los arcos de su apoyo
intermedio.
La construcción del viaducto se inició en febrero de 2004, con la fabricación de
las dovelas prefabricadas de hormigón, y finalizó en junio de 2006 con la retirada de las
pilas provisionales de los tramos centrales.
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______________________________________________________ Estudio geotécnico
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2.- ESTUDIO GEOTÉCNICO
2.1.- CARACTERIZACIÓN LITOLÓGICA
El sustrato rocoso está constituido por los materiales de la formación “pizarras
de Luarca” (en algunos puntos intensamente fracturadas, como bajo la pila P-5), que se
encuentra casi en su totalidad cubierto por suelos de alteración, depósitos fangosos del
río Meiro y de la ría de Navia y rellenos antrópicos de la carretera de Navia a Villayón.
Los suelos de alteración ocupan una zona amplia, siendo de potencia reducida,
sin que lleguen a superarse los 2 m de profundidad.
Los depósitos fangosos se localizan en los valles de los ríos Anleo y Navia. En
el río Anleo alcanzan 25 m de potencia y están constituidos principalmente por limos y
limos arenosos, con intercalaciones de arenas limosas grises. En la ría de Navia los
depósitos aluviales alcanzan espesores superiores a los 40 m y están constituidos por
arenas limosas, limos arenosos y niveles de cantos y gravas.
Hacia el centro del valle, en el entorno de la pila P-6, los suelos aluviales
situados bajo el nivel de gravas están compuestos por alternancia de limos y limos
arenosos grises, y arenas limosas y grises. Esta zona corresponde al cambio lateral de
facies entre los materiales predominantemente limosos de la zona del río Anleo y los
predominantemente arenosos del río Navia.
Tomada una muestra de agua del río Anleo, su análisis según la EHE mostraba
una química agresiva media referida al parámetro de residuo seco, una química agresiva
débil respecto a los parámetros de pH y sulfatos, y agresividad nula según el resto de
parámetros; en vista de lo cual, se decidió utilizar hormigón sulforresistente.
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_______ Estudio geotécnico __________________________________________________________
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2.2.- TRABAJOS REALIZADOS
Con objeto de caracterizar geotécnicamente las cimentaciones de este viaducto,
se realizaron diversos reconocimientos entre los años 2000 y 2003. Posteriormente, se
realizaron 2 nuevas calicatas adyacentes a las pilas P-9 y P-10 para definir con más
exactitud el contacto suelo-roca en esta zona.
Debido a la modificación de la estructura de Proyecto, en las nuevas áreas de
apoyo de las pilas se ejecutaron 5 calicatas y 6 sondeos mecánicos a rotación con
extracción continua de testigo y toma de muestras inalteradas para su caracterización.
También un ensayo presiométrico en uno de los sondeos de la ubicación de la pila P-5.
Se caracterizaron los suelos aluviales de los ríos Anleo y Navia mediante la
determinación de la granulometría, límites de Atterberg, densidad y humedad natural de
9 muestras inalteradas de sondeos en las ubicaciones de las pilas P-3, P-5 y en la zona
central del cauce del río Navia; y la determinación de la granulometría y límites de
Atterberg de 2 ensayos de penetración estándar (SPT) de otro sondeo en el cauce del río
Navia.
Así mismo se realizaron ensayos del molinete de bolsillo (Vane test) para
determinar la resistencia al corte sin drenaje de los depósitos aluviales.
Para determinar la resistencia de la matriz rocosa se realizaron ensayos de
resistencia a compresión simple en 8 muestras parafinadas procedentes de los sondeos
de la ubicación de la pila P-3 y en los 2 del cauce del río Navia.
2.3.- RECOMENDACIONES CONSTRUCTIVAS
Por todo lo anterior, la cimentación de los apoyos del viaducto (incluidas las 2
pilas provisionales) requería cimentación profunda mediante pilotes, excepto en ambos
estribos y sus dos parejas de pilas más cercanas (P-1, P-2 y P-9, P-10), donde se realizó
una cimentación superficial con zapatas, directamente sobre el sustrato rocoso.
La pila P-9 se encuentra situada en la transición entre la llanura de inundación y
el comienzo de la ladera. Debido a la cercanía de un pequeño cauce subsidiario del
cauce principal del río Navia se acometió la excavación mediante un recinto parcial de
tablestacas.
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También se recomendaba la ejecución de un recinto de tablestacas, para la
contención de los suelos aluviales durante la excavación, en la construcción de los
encepados de las pilas P-3, P-4, P-5, P-6, P-7, P-8 y las 2 provisionales PP-1 y PP-2.
En todos los casos
se ejecutaron pilotes de
extracción con tubería
hincada mediante martillo
vibrohincador, realizándose
el vaciado con cuchara
bivalva o con cubo.
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Aunque en el Modificado nº 1 se contemplaba la ejecución de los pilotes de las
pilas P-7 y P-8 con camisa recuperable, la presencia en algunas zonas de niveles de
arenas y gravas intercalados con fangos dio lugar a problemas durante la perforación,
provocando inestabilidades que ni siquiera los lodos bentoníticos podían evitar, por lo
que en el Modificado nº 2 se cambió la tipología de todos los pilotes a tubería perdida
en las zonas de suelos, para evitar riesgos de extrusión de fangos durante el
hormigonado del pilote.
Los pilotes de ambas pilas provisionales se ejecutaron igualmente “in situ”, pero
sí fueron, sin embargo, de camisa recuperable.
Para el hormigonado de los pilotes se utilizó cemento resistente tanto a los
sulfatos como al agua marina.
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3.- PILAS
3.1.- CIMENTACIONES
Debido a su proximidad a la ría de Navia existía un gran depósito de fangos en
la base de la mayoría de las pilas, lo que hizo necesario recurrir a cimentaciones
profundas para asegurar la adecuada transmisión al terreno de los esfuerzos a los que
iban a estar sometidas.
Se realizó, por tanto, en todas las pilas (incluidas las dos provisionales) una
cimentación mediante pilotes, en grupos de 4, 8, 12 ó 16 pilotes (según la pila), en
función de que fueran [pilas] provisionales (mínimo número de pilotes), que
coincidieran o no con el apoyo del arco y, en el caso de la pila P-6, además de ser la
común a los dos arcos, teniendo un gran esviaje para evitar invadir el cauce del río.
Todos los pilotes tenían 2,15 m de diámetro (salvo los de las pilas P-3, P-4 y P-8,
que eran de 2 m), siendo de hormigón armado “in situ” con camisa perdida (excepto los
de las pilas provisionales, que fueron de camisa recuperable). Se intentaron hacer de
camisa recuperable, pero las paredes no aguantaban debido a los fangos, con la sola
ayuda de los lodos bentoníticos.
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_______ Pilas _____________________________________________________________________
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3.2.- FUSTES Y CAPITELES (PILAS DEFINITIVAS)
La orografía del valle es muy suave, por lo que no hay pilas altas, siendo la
mayor de 30’6 m de altura y la menor, de 8’8 m.
Con el fin de aprovechar los encofrados de Obras anteriores se mantuvo la
misma forma geométrica de fustes y capiteles. En las pilas definitivas de apoyo de arcos
se conservó así mismo idéntica geometría, pero en estos casos el tablero apoya en 4
puntos, y no en 2, para recoger adecuadamente las reacciones.
La sección transversal del fuste es rectangular hueca, de 3’5 x 7 m y espesor de
0’4 m; salvo en las pilas de apoyo de los arcos, donde el espesor de las paredes es de
0,7 m y el canto aumenta linealmente con pendiente 1/30 desde los 3’5 m, a la altura del
capitel, hasta la base (en la pila P-5, la más alta de las tres, llega a los 4,8 m de canto en
la base).
El remate superior está formado por un capitel en forma de tulipán con caras
curvadas en todos sus lados.
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_______ Pilas _____________________________________________________________________
Por imperativo de la D.I.A., se definieron y balizaron convenientemente las
zonas de acceso a las pilas, prohibiendo el trabajo fuera de esas áreas.
La ejecución de los fustes se llevó a cabo mediante encofrado trepante en
puestas de 5 m de altura, como se venía realizando en viaductos anteriores, con un
equipo ya organizado que hacía una puesta cada 2 días.
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___________________________________________________________________ Pilas _________
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La ferralla se subcontrató y se prefabricó en paños laterales que se izaban y, una
vez colocados, se cosían las esquinas.
Para los capiteles se utilizó un encofrado específico que se movía de pila en pila
una vez finalizados los fustes.
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_______ Pilas _____________________________________________________________________
Los diferentes peraltes de la calzada se dan en cada pila variando la altura de los
dados de apoyo en los capiteles.
El acceso a las pilas se hizo mediante escaleras homologadas arriostradas a los
fustes.
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___________________________________________________________________ Pilas _________
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_______ Pilas _____________________________________________________________________
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________________________________________________________________ Tablero _________
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4.- TABLERO
4.1.- CUESTIONES GENERALES
Como ya se ha dicho, el sistema de ejecución del tablero (sin contar con los
arcos) consta de las siguientes fases:
*
montaje por voladizos sucesivos mediante cimbra superior autolanzable de las
dovelas prefabricadas
*
hormigonado “in situ” posterior de los voladizos laterales de estas por medio de
un “carro de alas” que se traslada sobre las dovelas ya montadas
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Ambas fases se encuentran ampliamente descritas en el capítulo 3 del Informe
Técnico nº 214 “Los viaductos de Piedrafita”, de esta misma colección, por lo que no
abundaremos en su explicación, haciendo sólo referencia a las particularidades de este
viaducto.
Cabe todo lo dicho en
aquel respecto a los cierres de
clave “in situ”, la colocación
de puntales para soportar los
voladizos laterales (apoyados
en el tacón de las dovelas y
empotrados
en
la
losa
superior), el tratamiento de las
juntas entre dovelas, etc.
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Al igual que en el Informe nº 214, las dovelas se unen entre sí provisionalmente
por medio de barras postesadas y, posteriormente, una vez unido el último tramo
montado por voladizos sucesivos al tramo anterior (con la ejecución de la dovela de
cierre), dicha unión pasa a ser definitiva mediante un pretensado (postesado)
longitudinal interior (las vainas discurren por las losas superior e inferior de las
dovelas), que en este caso está formado por tendones de 24 y 19 cordones de 0,6" de
diámetro.
En el caso del montaje de los tramos sobre las pilas P-5, P-6 y P-7, una vez
unido el tramo al anterior (dovela de cierre y pretensado inferior de continuidad) se
ejecutó la riostra de apoyo del arco en el tablero pues, no estando los apoyos definitivos
del tablero debajo de las almas de las dovelas como en el resto de las pilas (véase
croquis de planta en pág. 43), se hacía necesario macizar la zona antes de transferirles la
carga de los gatos hidráulicos de apoyo provisional.
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Otra diferencia respecto a dicho Informe nº 214 fue la modificación de los carros
de alas, para evitar la interferencia con los carros elefante de transporte de dovelas que
llevaban éstas hasta la cola de la cimbra, permitiendo a los carros elefante pasar por
debajo de los carros de alas.
De esta manera, para ir montando las “alas” a las dovelas, no era necesario
esperar a que el montaje de éstas hubiera finalizado en todo el viaducto, sino que podían
simultanearse los trabajos (el montaje de alas, desfasado 2 vanos como mínimo respecto
al de dovelas), con lo que se reducía aún más el plazo de ejecución. La puesta en Obra
de las alas se completó 2 meses después de terminar la colocación de dovelas,
reduciendo el plazo de ejecución total en 4 meses.
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4.2.- MODIFICACIONES ESPECÍFICAS
El sistema original de prefabricación y montaje de las dovelas, descrito en el
Informe nº 214 anteriormente mencionado, se modificó para adaptarlo a este viaducto
(luces de 80 m en vez de 75, y vanos especiales con arcos superiores).
En el diseño de los distintos elementos del tablero se partió de los
condicionantes impuestos por el sistema constructivo mediante dovelas, tanto en lo
relativo a respetar la geometría de las mismas como en lo concerniente a las necesidades
derivadas de su fabricación.
4.2.1.- MODIFICACIONES DE PROYECTO
El sistema constructivo del viaducto hace que éste pase por esquemas
estructurales muy distintos entre sí, modificándose no sólo el modelo resistente
longitudinal, sino también el transversal.
El montaje del tablero de los vanos con arco se realizó igual que el de los demás,
dividiendo como se ha dicho cada vano de 160 m en 2 de 80 m, merced a una pila
provisional ubicada en su centro. En estos vanos el sistema de trabajo del tablero, tanto
longitudinal como transversal, cambia radicalmente antes del tesado de las péndolas
(trabajando como una viga apoyada en las pilas) y después del tesado suspendido.
Ello obligó a disponer un pretensado en las dovelas muy complicado, tesado en
varias fases durante la construcción, y siendo necesario destesar algunas familias del
pretensado una vez tesadas las péndolas.
4.2.1.1.-
MODELO DE ESTUDIO
La complejidad del proceso constructivo requirió para su estudio un cálculo paso
a paso en el tiempo, con análisis de los efectos reológicos, en el que cada elemento del
tablero (dovela con “alas”) se modelizó mediante 2 barras con hormigones de edades
distintas: una representando el núcleo central de dovelas, y otra para los voladizos
laterales. En cuanto al arco, también se modelizó con 2 barras: una para el elemento de
acero, y otra para el hormigón.
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4.2.1.2.-
INCLINACIÓN VERTICAL DEL ARCO
El trazado en planta del viaducto se
sitúa en una curva circular de 1.540 m de radio,
lo cual produce en el vano de 160 m una flecha
respecto del plano de apoyos de 2’1 m; por lo
que si se colocan las péndolas simétricamente
en relación con el eje del tablero quedan fuera
del plano del arco, apareciendo en éste
momentos transversales, para los cuales tiene
una respuesta mucho menos eficaz que para las
fuerzas contenidas en su plano.
La solución adoptada, encaminada a
reducir esos esfuerzos transversales, consistió
en inclinar el plano del arco respecto a la
vertical, de manera que su peso tuviera una
componente transversal respecto a su plano,
que equilibrara parcialmente el tiro transversal
de las péndolas.
4.2.1.3.-
ARRANQUE DE LOS ARCOS
Otro problema que surgió fue la conexión de los arranques del arco con el
tablero. En su arranque, el arco tiene una inclinación de 35º respecto al tablero, lo que
origina en el contacto con éste un plano de discontinuidad (plano 1 del croquis en pág. 67)
que requeriría una armadura de rasante prácticamente imposible de colocar. Por otra
parte, los esfuerzos transversales del arco provocan en el arranque flexiones
importantes, concentrando toda la reacción del arco en una de sus mitades, lo que
requiere la colocación de armadura a flexión transversal, tanto pasiva como activa.
Para resistir dichas flexiones, se dispusieron en los anclajes de los arcos al
tablero 2 familias de tendones de pretensado.
Los 3 tendones “interiores” de pretensado se deben a la flexión que transmite en
servicio el tablero al arco en el arranque (igual y de signo contrario a la que provoca el
arco en él), pero los 2 tendones “exteriores” son para sostener el peso del arco inclinado
en construcción, hasta que las péndolas entren en funcionamiento (momento en el que
ya no serían necesarios).
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Estando el tablero formado por dovelas, en el arranque del arco aparece también
otro plano de discontinuidad (plano 2 del croquis adjunto), esta vez en la cara interior,
entre las dovelas y la riostra. Puesto que la longitud de ésta eran unos 6’5 m, debía
hormigonarse después del montaje de las dovelas, lo que hacía inevitable dicho plano de
discontinuidad, al ejecutarse en una 2ª fase.
Para mejorar la transmisión de esfuerzos y eliminar la necesidad de armadura de
rasante entre los 3 elementos (arranque del arco, losa superior de las dovelas
“macizadas” y macizo en sí), una vez montado el tablero de dovelas se hormigonó la
riostra dejando en su cara superior unos “dientes” perpendiculares a la directriz del arco.
Posteriormente se demolió la losa superior del tablero en esta zona y se hormigonó el
arranque del arco directamente contra la riostra, para que los esfuerzos entre el arco y
ésta se transmitieran a través de planos perpendiculares a las tensiones, lo que evitaba la
necesidad de disponer armadura de rasante.
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4.2.1.4.-
PRETENSADO DE “ALAS”
En determinadas zonas de los vanos de arco y sus adyacentes, las “alas” llevan
un pretensado longitudinal, formado por 5 tendones de 4 cordones de 0,6" de diámetro.
La razón de su existencia se debe a la necesidad de compensar los momentos flectores
horizontales que la excentricidad de los arcos ejerce sobre el tablero (inclinados 4º,
como se dijo, respecto a la vertical), creando unas tracciones localizadas en la losa
superior que se contrarrestan con este pretensado, teniendo en cuenta el que ya posee la
dovela superiormente.
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4.2.2.- ADAPTACIÓN DE LAS DOVELAS PREFABRICADAS
El tablero suspendido necesita disponer de una serie de elementos que había que
encajar en las dovelas. Siendo éstas elementos prefabricados y, por tanto, de espesores
estrictos para reducir los pesos, se hacía difícil en muchos casos su colocación. Además,
una premisa del diseño era que todos los elementos repetitivos tuvieran la misma
posición en la dovela, para reducir los tiempos de replanteo y no penalizar los
rendimientos de fabricación.
Ello permitió que en las dovelas de los vanos de arco que debían incluir los
anclajes de las péndolas, los anclajes superiores e inferiores de las diagonales y los
tubos de hormigonado, se pudieran obtener los mismos rendimientos de fabricación que
en las dovelas normales.
Uno de los problemas más complicados fue el originado por las interferencias
entre los anclajes inferiores de las péndolas y el pretensado de la losa inferior de las
dovelas, que hacía muy difícil planear un trazado de dicho pretensado que cumpliera los
condicionantes geométricos requeridos.
4.2.2.1.-
ENCOFRADO INTERIOR
Aunque en la fase de Proyecto se trató de reducir al mínimo los cambios a
realizar en las dovelas para no penalizar económicamente el proceso, al variar
completamente el sistema de funcionamiento de los vanos con arco (cuando entran en
funcionamiento las péndolas y se retiran las pilas provisionales de apoyo del tablero en
esos vanos) fue necesario efectuar algunas modificaciones en el encofrado interior de
prefabricación de las dovelas.
Dichas modificaciones se diseñaron de tal manera que el nuevo encofrado
permitiera la fabricación de las dovelas, tanto de los vanos con arco como de los vanos
tipo de los viaductos normales, sin más que colocar en determinadas zonas del mismo
un elemento de relleno.
Así, se hizo:
¾
un regruesamiento de las zonas laterales de la losa inferior, para que pudiera alojar
el pretensado inferior del vano, que en los vanos “arco” tiene un trazado más
complicado y un número mayor de tendones que en los vanos “viga”
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¾
un regruesamiento de la parte central de la losa superior (de 25 a 55 cm), para
permitir el anclaje de péndolas y diagonales
¾
una modificación en los elementos de anclaje de las barras postesadas
provisionales del montaje de dovelas, para evitar la interferencia con las
diagonales, a la vez que se diseñaba un sistema más versátil que el existente
4.2.2.2.-
DIAGONALES
La forma de trabajo de un tablero suspendido difiere de la de un tablero viga, en
donde los esfuerzos se transmiten por las almas. En el tablero suspendido, al estar las
péndolas situadas en su eje, es necesario disponer elementos que transmitan las cargas
desde la parte inferior de las almas hasta las péndolas, por lo que se colocaron, en las
dovelas donde iban éstas, unas diagonales desde las esquinas interiores inferiores de la
dovela hasta la parte central de la losa superior, donde irían también ensartadas las
péndolas al tablero.
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Se estudiaron distintos sistemas para materializar las diagonales: perfiles
metálicos, puntales de hormigón con armadura pasiva y puntales de hormigón con
barras postesadas. Se optó finalmente por este último, que presentaba las siguientes
ventajas:
*
mayor rigidez, pues al reducir las deformaciones de la dovela se reducen también
los esfuerzos entre ellas, difíciles de resistir (no existe armadura pasiva de
conexión entre dovelas)
*
facilidad de conexión de la diagonal con la dovela, pues reduce el número de
elementos a conectar
*
menor número de secciones a conectar, ya que el anclaje superior de las
diagonales se realiza por encima de la losa superior, mediante placas
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Las diagonales estaban formadas por 6 barras postesadas de 36 ó 40 mm,
alojadas en un puntal de hormigón de 1,1 x 0,22 m. Su interferencia con el encofrado
interior de prefabricación de dovelas impidió la fabricación simultánea con las mismas,
teniendo que realizarlas “in situ”, después del montaje de las dovelas en el tablero.
En la fabricación de las dovelas correspondientes se colocaron, en las esquinas
interiores inferiores, las placas de anclaje de las barras postesadas, así como los
manguitos de conexión. En la losa superior se dispusieron vainas que permitirían
introducir las barras para anclarlas posteriormente sobre la losa.
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4.2.2.3.-
73
ANCLAJE DE PÉNDOLAS
Debido a la curvatura en planta del viaducto y a que el trazado en alzado
tampoco es recto, el anclaje de cada péndola incide con un ángulo distinto en las
dovelas. Si se hubiera fabricado cada una de éstas con el ángulo teórico, habría sido
necesaria una complicada labor de replanteo, lo que hubiera repercutido en el
rendimiento de fabricación.
Después de analizar los ángulos de incidencia, se decidió fabricar todas las
dovelas correspondientes con una orientación tal que permitiera que el ángulo entre la
orientación teórica y la real (dada por la exigencia de igualdad en la fabricación)
estuviera dentro de las tolerancias del sistema de péndolas. De esta forma, la ubicación
de la placa de anclaje se fijó rígidamente en el encofrado, permitiendo asegurar una
correcta alineación.
4.3.- FASES DEL PROCESO CONSTRUCTIVO
Las fases más significativas del proceso constructivo, que se esquematizan a
continuación, han sido (algunas han podido solaparse entre sí):
*
ejecución de las pilas provisionales de apoyo del tablero para los 2 vanos arco
*
montaje por voladizos sucesivos de las dovelas prefabricadas
*
hormigonado “in situ” de los voladizos laterales de las dovelas (“alas”)
*
primer tesado del tirante de los arcos y montaje de los mismos por piezas
*
izado y fijación de péndolas, hormigonado del arco
*
tesado de las “alas” que llevan pretensado longitudinal (véase punto 4.2.1.4.)
*
tesado de péndolas y retirada de las pilas provisionales
*
segundo y último tesado del tirante del arco
*
tesado del pretensado inferior de las dovelas en vanos de arcos
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4.3.1.- PILAS PROVISIONALES DE APOYO DEL TABLERO
Las pilas provisionales de apoyo del tablero que se colocaron, entre las pilas
P5-P6 y P6-P7, eran dos estructuras verticales en celosía metálica. La ocupación
superficial de terreno por su parte (“penínsulas”) fue muy escasa, pues su tipología
permitió su realización previa en taller; siendo necesarios para su montaje y desmontaje
medios relativamente exiguos (a diferencia de lo que hubiera representado el hacerlas de
hormigón, pues su demolición posterior hubiera implicado equipos especiales para ello,
y la generación de residuos una gestión muy costosa de los mismos).
Las penínsulas se realizaron mediante tablestacas, con objeto de minimizar la
afección al cauce, y una vez levantadas las pilas provisionales se desmantelaron incluso
sus accesos (salvo lo necesario para el personal de Obra) y las propias penínsulas, para
hacer aún más pequeña - en tiempo y espacio - dicha afección.
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Una vez finalizado el montaje del tablero, pero antes de montar sobre él los
arcos, se comprobaron las reacciones sobre las pilas provisionales para verificar la
bondad de las hipótesis de cálculo y establecer el origen de lecturas para seguir su
evolución con el tesado de las péndolas, así como para comprobar la reacción final
prevista antes de su retirada. Para ello fueron instrumentadas con extensómetros (véase
a este respecto el cap. 6).
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4.3.2.- EJECUCIÓN DE LAS DIAGONALES
Como ya se comentó, debido a su interferencia con el encofrado interior de las
dovelas no fue posible ejecutarlas a la vez que se prefabricaban éstas, pero como era
imprescindible asegurar una correcta alineación entre los manguitos inferiores y las
vainas superiores (las barras pretensadas no se pueden doblar), en fábrica se montaban
las barras antes de hormigonar la dovela, retirándose después del hormigonado para
poder extraer el encofrado interior; dejando así perfectamente alineados los extremos
superior e inferior, para no tener problemas posteriormente en el montaje del tablero.
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Y una vez en Obra, ubicadas las dovelas en su sitio correspondiente, se procedía
a ejecutar todas las diagonales de las dovelas pertinentes. Se colocaban las 6 barras
postesadas de cada diagonal, se ferrallaba, se encofraba y se hormigonaba con hormigón
autocompactante. Pasados 21 días desde el hormigonado ya podían tesarse las barras,
inyectando a continuación las vainas y sellando los cajetines.
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En la cara superior de la dovela las diagonales empotraban en unos dados de
anclaje, ejecutados “in situ” sobre ésta, a los que se anclarían posteriormente las
péndolas de los arcos.
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4.3.3.- FABRICACIÓN DE LOS ARCOS
Para la fabricación de los arcos y su montaje se desarrolló un Plan de Puntos de
Inspección (PPI) muy completo, que englobara todos los aspectos de una estructura de
estas características. Así mismo, y dada la variada normativa existente referida a
estructuras metálicas (en función del tipo de la misma), se contrató un asesor en estos
temas que participó en la elaboración del PPI, así como en cada una de las fases que
desarrollaba el mismo, y en las inspecciones a realizar.
Dentro de estas últimas, el control dimensional de los arcos tenía una
importancia relevante, dada su compleja geometría espacial y el espesor de las chapas y
de las soldaduras, que hubieran complicado enormemente una rectificación en Obra.
Por otra parte, y debido a las grandes dimensiones del arco, hubiera sido muy
costoso el montaje en blanco(1) del mismo, por lo que el control de las diferentes piezas
era esencial.
1
Montaje preliminar que se hace en fábrica o taller, para comprobar que todo encaje perfectamente; si
no fuera así, se pueden llevar a cabo los ajustes necesarios antes de su traslado a Obra
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4.3.4.- ARRANQUE DE LOS ARCOS
Los arranques de los arcos se empotran en el tablero mediante unos macizos de
hormigón. Pero estos macizos no se ejecutaron al principio, mientras se construía el
tablero, para no interferir con el proceso constructivo de montaje de dovelas (hubieran
impedido el paso del carro elefante), sino que se hizo una vez acabado el montaje
(aunque teniéndolo en cuenta, como se vio en el proceso de fabricación de las distintas
dovelas).
Montadas las dovelas, se dispuso un macizado interior del cajón central en las
zonas de apoyo de los arranques, que abarcara un número suficiente de dovelas, para
resistir los grandes esfuerzos - tanto verticales como horizontales - a que se verían
sometidas debido a los arcos, así como para servir de apoyo al tirante pretensado de los
mismos que iría por dentro del tablero.
El hormigonado de estos arranques se hizo en 2 fases (véase croquis en pág. 97).
En la 1ª se hormigonó hasta rellenar los cajones de las dovelas a macizar, donde
previamente se había dispuesto, en su parte superior, un encofrado dentado (hacia abajo),
de forma que, cuando posteriormente se demoliera la losa superior de estas dovelas,
quedara una superficie dentada que colaborara en la absorción del esfuerzo rasante.
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La 2ª fase comprendía la ejecución del macizo, en el que había que dejar
hormigonadas las 84 barras pretensadas de 40 mm de diámetro que materializarían el
anclaje del arco al tablero, embebidas en el macizo.
Esta operación era muy complicada, pues había que hormigonar el macizo con
las 84 barras replanteadas con extremo rigor, sin permitir que se movieran lo más
mínimo durante los procesos de ferrallado y hormigonado, para que coincidieran
perfectamente con los agujeros dispuestos en la placa de anclaje que vendría de fábrica
con el primer tramo del arco.
Operación que se hacía aún más dificultosa debido a la inclinación de 4º dada a
los arcos. Pero se realizó de la siguiente manera: se fabricó una “plantilla”,
materializada en una estructura auxiliar articulada que, gracias a sus 6 grados de libertad
(3 desplazamientos [posición] y 3 giros [orientación]) se posicionaba “in situ”,
acompañando a los encofrados y siendo fijada sobre éstos.
A través de ella se introducían las barras pretensadas de anclaje, asegurando su
posición e impidiendo su movimiento. Una vez hormigonado el arranque, se extraía el
cabezal donde iban ensartadas las barras y se enviaba a fábrica para utilizarlo como
plantilla en la fabricación de la pieza metálica de arranque del arco, por lo que luego
coincidirían a la perfección.
Una vez enfilada la placa de anclaje, se tesaron los pernos a 65 t cada uno.
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La secuencia fue la siguiente (véase esquema en pág. ss.):
*
finalizado el montaje de dovelas (figura 1), se picó la lechada de la zona de
contacto con la riostra
*
se colocaron las armaduras de espera del macizo, a través de taladros efectuados
en la losa superior de las dovelas
*
se dispuso un encofrado dentado bajo la losa superior, hormigonando la riostra
con hormigón autocompactante (figura 2)
*
se inyectaron los apoyos de las pilas con “grout”, retirando los gatos provisionales
de apoyo de los tramos
*
se hormigonaron las “alas” de las dovelas
*
se picó la losa superior del área macizada, por encima del encofrado dentado
(figura 3)
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*
se hormigonó el macizo de hormigón de arranque del arco hasta el plano de
anclajes de pretensado (figura 4)
*
se tesaron los tendones de pretensado del macizo
Debido a la gran densidad existente de armaduras, la inaccesibilidad una vez
encofradas ambas fases y la complejidad de la geometría, se hizo necesario el uso de
hormigones de distinta calidad y prestaciones (véase a este respecto el capítulo 5). Sus
formulaciones se llevaron a cabo en colaboración con el Laboratorio Central de
FCCCO, teniendo en cuenta la disposición de áridos y cementos en la zona.
4.3.5.- MONTAJE DEL ARCO
Cada arco se descompuso en 11 tramos, para poder trasladarlos (transporte
especial) desde el taller de fabricación hasta la Obra, y también para poderlos montar
allí con medios adecuados, ya que tanto las grúas de montaje como las torres de apeo
provisionales sobre las que apoyaría cada uno de ellos habían de situarse sobre el
tablero. El peso de cada tramo de arco era del orden de 70 t.
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La base de las torres metálicas de apeo se ancló al tablero por medio de una
bancada, que servía para repartir sus cargas y garantizar que el apoyo fuera horizontal.
En su parte superior se colocó una cuna de apoyo, que asegurara el correcto
posicionamiento del tramo de arco.
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Durante la fase de montaje, y debido a que cada una de las ramas del arco iba a
quedar expuesta a fuertes vientos hasta el cierre del mismo (se llegaron a registrar
vientos de 130 km/h), se dispusieron en las torres de apeo arriostramientos diagonales al
tablero (vientos) para evitar cualquier inestabilidad.
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Los arcos comenzaron a montarse por los extremos, finalizando con la
colocación de la pieza central en clave. Para ello se tuvieron en cuenta las contraflechas
de cálculo.
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La operación de izado de cada uno de los tramos se realizó con la ayuda de 2
grúas de 250 t, que apoyaban en la calzada contraria a la de desplome del arco, y
suspendían cada elemento hasta que quedara con las inclinaciones longitudinal y
transversal definitivas. Una vez que la pieza quedaba encajada con la anterior, se fijaba
provisionalmente a ella por medio de casquillos unidos con barras.
Tras la comprobación topográfica de la correcta situación del último tramo de
arco montado, se acuñaba éste sobre la torre de apeo provisional y se procedía a su
soldadura con la pieza adyacente (a este respecto cabe mencionar la importancia de
proteger la soldadura, pues el viento puede llevarse partículas de la misma, pudiendo
provocar alguna incidencia).
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La longitud de la pieza de cierre en clave se ajustó en taller a la medida real de
Obra para que encajase a la perfección. Se colocó izándola por encima del arco y
dejándola descender.
Una vez cerrado el arco debían retirarse las torres de apeo. El orden de retirada
de las mismas sería, por parejas, el siguiente: 1-10, 2-9, 5-6, 4-7 y 3-8.
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Se sustentaban en su parte inferior mediante unos gatos hidráulicos y por medio
de un soplete se cortaba un trozo a cada una de las 4 patas de la torre, para que no
llegara a apoyar una vez desapeada.
A continuación se descendían los gatos, con lo que quedaba liberado el arco de
la torre de apeo y podía desmontarse ésta.
Quitadas todas las torres de apeo el arco era ya de por sí autoportante, y capaz de
aguantar el peso del hormigón con el que se rellenaría a continuación.
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4.3.6.- HORMIGONADO DEL ARCO
El hormigonado del arco se llevó a cabo a través de unos orificios practicados
previamente en las diferentes piezas que lo componían.
Dada la inexistencia de accesos para el vibrado, se realizó con hormigón
autocompactante en orden a conseguir un relleno efectivo de toda la sección hueca; lo
que requirió un estudio muy detallado del tema, por los siguientes condicionantes:
1)
en el interior del arco existen múltiples diafragmas, conectadores y armaduras que
dificultan que el hormigón fluya y sea capaz de rellenar todos los huecos; por la
imposibilidad de su vibrado no se puede saber si se forman bolsas de aire, y por su
inaccesibilidad tampoco es factible comprobarlo
2)
el hormigón a edades tempranas - y teniendo en cuenta que tiene que ser muy
fluido - induce sobre las paredes metálicas del arco tensiones residuales debidas al
empuje hidrostático, que deben ser limitadas para no sobrepasar unos valores que,
sumados a los propios del arco, le resten seguridad tanto en servicio como en
estado límite último
3)
el hormigonado debía hacerse de modo continuo, ya que en caso de producirse
una discontinuidad en el vertido del hormigón cuya duración fuera mayor que el
tiempo de comienzo del fraguado, se produciría entre las dos fases de
hormigonado una junta fría horizontal que no sería posible tratar, y siendo el
ángulo entre la junta y la dirección del esfuerzo de compresión en el arco inferior
al ángulo de rozamiento entre el hormigón fresco y el ya fraguado, se produciría el
deslizamiento entre ambos hormigones, en cuyo caso el forro de acero empezaría
a trabajar como zuncho; algo para lo cual no estaba diseñado
Para solventar estas cuestiones se llevaron a cabo, tanto por parte de la Obra
como por el Laboratorio Central, diferentes investigaciones acerca del hormigón a
utilizar y de su comportamiento al ponerlo en Obra.
En vista de lo cual, se siguieron las siguientes líneas de actuación:
¾
se diseñaron los rigidizadores interiores del arco con perforaciones para permitir
el flujo del hormigón y la salida del aire, evitando con ello la formación de bolsas
de aire en su interior
©
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¾
se estableció una fórmula de trabajo para un hormigón autocompactante que con
los escurrimientos deseados alcanzase la resistencia requerida; esta fórmula quedó
además muy contrastada con los hormigonados de los arranques de los arcos y las
diagonales interiores en las dovelas
¾
se hizo en la Obra un modelo reducido a escala 1:3 de un tramo de unos 4,5 m de
arco, en la posición más desfavorable de hormigonado (la zona más alta del arco,
donde éste está más tendido y el recorrido del hormigón es más horizontal, con
10º de inclinación longitudinal y 4º de inclinación transversal) y con todos sus
elementos; una vez desencofrado se examinó minuciosamente, llegándose a la
conclusión de que convenía modificar algunos de los pasos de hormigón previstos
en los rigidizadores, y disponer en la clave de los arcos unos bebederos de 50 cm
de altura de tal forma que el hormigón tuviera durante el hormigonado una
presión mínima de 1 t/m2
©
112
_______ Tablero ___________________________________________________________________
©
________________________________________________________________ Tablero _________

113
por último, el Laboratorio Central realizó un plan de ensayos para comprobar la
evolución de los empujes del hormigón fresco en el tiempo, con distintas
temperaturas; a partir de ellos se modificó parcialmente la fórmula de trabajo y se
estableció un procedimiento de hormigonado basado en dicha correlación, de tal
modo que en ningún momento se sobrepasaran los estados tensionales
establecidos por los Servicios Técnicos de FCCCO. Para ello se dispusieron
termómetros dentro de diferentes secciones del arco, determinando la velocidad de
hormigonado en función de la temperatura medida, principalmente al inicio.
Apoyándose en los resultados de estos ensayos se llegó a las siguientes
conclusiones:
*
la altura suma de 2 fases consecutivas de hormigonado debía ser < 5 m, para que
la presión hidrostática del hormigón sobre las paredes del arco fuera < 10 t/m2
*
tras el hormigonado de una fase, la superior no debía iniciarse hasta que la
temperatura de la inferior subiera a 20 ºC (las temperaturas exteriores eran muy
bajas)
*
entre el fin de vertido de una fase y el comienzo de la siguiente no debían
transcurrir más de 2 h
En estas condiciones, para una temperatura ambiente de 20 ºC el tiempo de
hormigonado de cada fase era < 4 h, y el tiempo total del conjunto de 2 fases sucesivas
< 8 h.
El hormigonado se
realizó
de
forma
independiente en ambos
arcos, comenzando por los
arranques y vertiendo el
hormigón simétricamente en
cada una de las ramas, a
través de las 37 ventanas de
hormigonado dispuestas a lo
largo del chaflán superior del
arco, para que el hormigón
no tuviera que recorrer
distancias demasiado largas.
©
114
_______ Tablero ___________________________________________________________________
La velocidad de llenado se controló para limitar la presión máxima del hormigón
sobre las paredes del arco a 10 t/m2. Según iba realizándose el hormigonado, se cerraban
los orificios del mismo mediante chapas soldadas en todo el perímetro.
El vertido del hormigón debía realizarse desde una altura < 30 cm, por lo que la
manguera de hormigonado se introducía en el arco hasta quedar su boca cerca del
fondo, manteniendo esta separación durante el hormigonado mientras el nivel de
hormigón ascendía.
Entre el arranque y la cota de la péndola 6, el hormigonado se realizó por un
orificio hasta que el nivel del hormigón llegó a 30 cm de él, momento en el que se cerró,
continuando el hormigonado por el orificio siguiente.
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________________________________________________________________ Tablero _________
115
El tramo de arco comprendido entre las péndolas 6 y 12 se hormigonó
introduciendo la manguera de hormigonado sucesivamente en orificios separados 9 m
entre sí, e introduciendo en cada uno un volumen aproximado de 3 m3.
En la zona de la clave se dispusieron, como se ha dicho, 5 bebederos de 50 cm
de altura, para asegurar el correcto llenado de la zona de cierre. La retirada de los
bebederos y el cierre definitivo se realizó después de 6 h de finalizar el hormigonado.
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116
_______ Tablero ___________________________________________________________________
Durante el hormigonado se realizó un seguimiento de la evolución de la
temperatura. Para ello se colocaron sensores de temperatura a base de resistencias de
platino (Pt-100), uno en cada arranque y otro en la zona de clave (véase el apdo. 6.4.1.3.).
Los resultados se muestran en el gráfico adjunto.
El hormigonado de cada arco se realizó de manera continua.
©
________________________________________________________________ Tablero _________
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117
118
_______ Tablero ___________________________________________________________________
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________________________________________________________________ Tablero _________
4.3.7.- IZADO Y TESADO DE LAS PÉNDOLAS
Montado el arco, comenzaron a colocarse
las péndolas. Éstas se unían al arco por medio de
unas mazarotas de acero fundido de 373 kg de
peso, que se colocaron y fijaron en su sitio (unas
orejetas soldadas en fábrica a la parte inferior del
arco) con la ayuda de un útil diseñado en Obra.
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119
120
_______ Tablero ___________________________________________________________________
A continuación se izaron las péndolas, anclándolas en su parte superior a la
mazarota e introduciéndolas en el tablero por la parte inferior, y se colocaron los
amortiguadores. Llegaban a Obra prefabricadas con sus longitudes teóricas mas un
pequeño margen, por lo que el tiempo de colocación fue muy reducido.
En el extremo inferior, desde el que se realizaría el tesado, se dispuso un anclaje
activo con cabeza roscada en la que se colocó la tuerca de regulación, apoyando en una
placa en la cara interior de la losa superior del tablero.
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________________________________________________________________ Tablero _________
121
La carga de rotura de cada péndola varía entre 450 y 662 t.
Una vez hormigonado el arco, podía procederse al tesado de las péndolas. Éste
se realizó con unos gatos hidráulicos de 300 t de capacidad de tiro.
El tesado se hacía por parejas de péndolas situadas en la misma dovela. Se
aplicaba la misma presión simultáneamente a ambos gatos, en un único escalón, hasta
alcanzar la tensión requerida.
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122
_______ Tablero ___________________________________________________________________
Era preciso disponer de información del estado tensional de todas las péndolas a
medida que iba desarrollándose la operación, para no caer en un proceso reiterativo y de
aproximaciones sucesivas que hubiese alargado enormemente el plazo de esta actividad
(la fuerza de cada péndola se modifica al tesar las siguientes).
Para ello se instrumentó cada péndola con un extensómetro (véase el cap. 6).
Puesto que no era posible alojarlo en los alambres interiores por estar completamente
prefabricada, y en fábrica tampoco se podía hacer porque la vaina que cubre los
alambres está rellena de una cera especial, se dispuso en la pieza de cuelgue con el arco,
estableciendo para cada pareja de péndolas la correlación entre deformación y carga
cuando esa pareja se tesaba.
Posteriormente, al variar su tensión influida por el tesado de las demás parejas
de péndolas, podía conocerse el nuevo valor de aquélla en función de la lectura de los
extensómetros y la correlación establecida inicialmente.
Debido a modificaciones en el plan de Obra, el tesado de las péndolas se realizó
a la semana siguiente del hormigonado de cada arco, antes de que se hubiese disipado la
temperatura de fraguado. Al enfriarse posteriormente el hormigón y contraerse el arco
se produjo una variación de las fuerzas en las péndolas, lo cual fue detectado por la
instrumentación. La cuestión fue solventada fácilmente efectuando un retesado posterior
de todas ellas.
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________________________________________________________________ Tablero _________
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123
124
_______ Tablero ___________________________________________________________________
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________________________________________________________________ Tablero _________
125
4.3.8.- RETIRADA DE LAS PILAS PROVISIONALES DE APOYO
La retirada de estas pilas implicaba un descenso del tablero que debía poder
asumirse con los medios dispuestos en la cabeza de las mismas.
El valor teórico de las reacciones del tablero sobre las pilas provisionales, antes
del tesado de péndolas, era de 3.510 t para la PP-1 y 3.630 t para la PP-2. Después del
tesado de péndolas, 635 y 1.340 t, respectivamente.
Para retirar las pilas provisionales, primeramente se quitaron los apoyos de
neopreno dispuestos en su parte superior (2 por pila), lo que independizaría el tablero de
las mismas y podría procederse a su desmontaje.
Para ello se dispusieron 6 gatos planos de 200 t alrededor de cada uno de los
neoprenos, y una vez puestos en carga y levantado el tablero 3 mm se sacaron los
neoprenos, bajando los gatos lentamente a continuación. Esta operación originó un
descenso del tablero de 3,2 cm en la PP-1 y de 6,8 cm en la PP-2 (sin incluir los 3 mm
iniciales de ascenso de los gatos para retirar los neoprenos).
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126
_______ Tablero ___________________________________________________________________
En este momento, el puente quedaba suspendido de las péndolas, cambiando
sustancialmente su estado tensional.
Debido a la desaparición de los apoyos provisionales, desaparecen igualmente
las tensiones de tracción en las fibras superiores de las dovelas afectas (apareciendo en
las fibras inferiores, que se transforman en fibras de centro de vano), por lo que, para
evitar la aparición de compresiones excesivas en la losa superior, se hizo necesario
destesar algunos de los tendones del pretensado superior anteriormente efectuado al
tablero durante el montaje de dovelas (razón por la cual no se inyectaron entonces las
vainas correspondientes, que se inyectan ahora, habiéndose convertido la situación en
definitiva).
Posteriormente y por razones análogas, se destesaron también las 10 barras
exteriores de anclaje de los arcos indicadas en el esquema adjunto, situadas en el lado
exterior de la curva. Estas barras servían para anclar el arco al tablero durante el
montaje, pero en estado de servicio quedan en el lado comprimido.
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________________________________________________________________ Tablero _________
127
Una vez destesadas se apretó la tuerca, de forma que quedaran con una fuerza de
apriete del orden de 5 t. Después se colocaron las protecciones de las cabezas y se
inyectaron los cajetines exteriores del arco.
A continuación se tesaron los 6 tendones del pretensado de los arcos (tirante)
que faltaban por tesar y, por último, para contrarrestar las nuevas tracciones existentes
en la zona inferior de las dovelas de apoyo en la pila provisional, “que ya no apoyaban”,
habiéndose transformado en dovelas de centro de vano, se tesó otra familia de tendones
del pretensado inferior de las dovelas en estas zonas.
Para retirar la pila provisional se dispusieron 4 gatos de “heavy lifting” dentro
del tablero, y se colgó la pila de ellos por medio de cables (el peso de cada una con su
capitel era de 400 t).
Estos gatos, de 230 t y 300 mm de carrera, permiten desplazamientos de largo
recorrido, actuando sincronizadamente entre ellos, con una diferencia máxima de 1 mm.
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128
_______ Tablero ___________________________________________________________________
Los gatos se engancharon a 4 tendones dispuestos (en la fase de construcción) en
el capitel de la pila provisional, y sujetaban ésta mientras se iba cortando por su parte
inferior en tramos de unos 9 m, retirándolos con una grúa mediana, y descendiendo
paulatinamente el resto de la torre hasta finalizar completamente su despiece y retirada.
De esta manera, y de una forma limpia, segura y rápida, se pudo retirar cada una
de las pilas provisionales en un solo día.
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________________________________________________________________ Tablero _________
129
4.3.9.- PRETENSADO EXTERIOR DEL ARCO (TIRANTE)
La componente horizontal máxima de reacción de los arcos en estado límite
último es del orden de 9.000 t. Para equilibrarla se proyectó un pretensado exterior,
situado en el interior del tablero y centrado con su directriz, que actuara como un tirante
entre las riostras de los arranques exteriores de ambos arcos (exactamente igual a como
la cuerda de un arco soporta la tensión de los extremos de éste).
Este pretensado está formado por 12 tendones de 42 cordones de 0,6" de
diámetro, protegidos con vaina de polietileno y lechada de cemento. Sus anclajes se
sitúan en las riostras extremas de ambos arcos (pilas P-5 y P-7), aprovechando las
riostras intermedias como desviadores (sobre pila P-6 y pilas provisionales PP-1 y PP-2),
así como las 4 dovelas de cierre existentes en los vanos de los arcos.
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130
_______ Tablero ___________________________________________________________________
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________________________________________________________________ Tablero _________
131
Todos los desviadores debían alcanzar una resistencia característica de 30 MPa
antes del tesado del tirante.
Las riostras sobre pilas P-5, P-6 y P-7 debían, en cualquier caso, hormigonarse
antes de retirar los gatos de montaje del tramo por voladizos sucesivos correspondiente
a esa pila.
El tesado de los tendones de pretensado, a 860 t cada uno (lo que equivale a una
fuerza total aproximada de tesado de 10.324 t), se hizo en 2 fases: se tesaron 6 de ellos
antes del montaje definitivo de los arcos, y los 6 restantes una vez que los arcos
quedaron suspendidos de las péndolas y fueron retiradas las pilas provisionales.
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132
_______ Tablero ___________________________________________________________________
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________________________________________________________________ Tablero _________
133
Realizada la primera fase del tesado ya podían acopiarse materiales sobre el
tablero, así como disponer sobre él elementos auxiliares y grúas.
La dificultad de esta operación radicaba en la gran longitud de los tendones
(326 m), lo que originó alguna que otra complicación en el enfilado de los cordones.
©
134
_______ Tablero ___________________________________________________________________
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___________________________________________________ Hormigones especiales _________
135
5.- HORMIGONES ESPECIALES
5.1.- INTRODUCCIÓN
En la construcción del viaducto de Navia se han utilizado hormigones de
características especiales, debido a las necesidades específicas de puesta en Obra y a las
limitaciones impuestas por la geometría de las dovelas y otros elementos estructurales.
Los tipos de hormigón utilizados han sido:
*
hormigón normal:
HP-45
*
hormigones de alta resistencia:
HP-60 y HP-70
*
hormigón autocompactante:
HAC-45
Según el dibujo, el hormigón HP-60 se utilizó en las dovelas próximas a las pilas
P-5, P-6, P-7 y pilas provisionales. El HP-70, en los arranques de los arcos. Y el
HAC-45 en el macizado interior de los arcos, en el macizado de dovelas para apoyo de
los arcos (riostras) y en las diagonales interiores de las dovelas de anclaje de péndolas.
©
136
_______ Hormigones especiales _______________________________________________________
5.2.- HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA
Los hormigones de alta resistencia (> 50 MPa) deben tener una muy cuidada
elaboración. Los áridos a emplear en este tipo de hormigones han de elegirse con
precaución, ya que la pasta de cemento alcanza una resistencia tan alta que puede
incluso llegar a superar la de los áridos, y quedar éstos rotos en la superficie de corte.
En el caso que nos ocupa, se utilizaron áridos silíceos de machaqueo procedentes de las
canteras de la zona.
Los controles a realizar de las materias primas para los hormigones de alta
resistencia son similares a los de los hormigones convencionales, excepto en los
siguientes parámetros, que son más restrictivos:
*
coeficiente de forma > 0,25
*
desgaste en ensayo de Los Ángeles < 25
*
módulo de finura ≈ 3
Para alcanzar resistencias altas es necesario el uso de aditivos( 1 ) fluidificantes
y/o superplastificantes, que permitan reducir la relación agua/cemento garantizando la
fluidificación de la masa, para que no haya pérdida de trabajabilidad de la misma.
El aditivo utilizado en este caso, un superplastificante denominado Glenium
ACE 325 ( 2 ), además de lo anterior disminuye la porosidad y aumenta la cohesividad del
hormigón, lo que permite mejorar también la resistencia. En ambos casos (HP-60 y
HP-70) se ha trabajado con consistencias líquidas, con conos de Abrams ≈ 20.
Otro componente a introducir en la mezcla son las adiciones( 3 ), en este caso
humo de sílice [Meyco MS 610 ( 4 )] para el HP-70 y nanosílice [Meyco MS 685 ( 5 )] para
el HP-60. Estos productos, además de mejorar la resistencia mecánica, proporcionan
unas mayores durabilidad y densidad a la masa, llenando los vacíos de la pasta de
hormigón mediante las partículas de sílice.
1
Sustancia que, incorporada al hormigón antes de ó durante el amasado, en una proporción no superior
al 5% en peso, produce la modificación deseada, en estado fresco o endurecido, de alguna de sus
características, de sus propiedades habituales o de su comportamiento
2
Solución acuosa de éter policarboxilado
3
Material inorgánico, puzolánico o de hidraulicidad latente que, finamente dividido, puede ser añadido
al hormigón con el fin de mejorar alguna de sus propiedades o conferirle características especiales
4
Microsílice de alta calidad; actúa como un micro-filler en el hormigón
5
Suspensión de nanosílice amorfa
©
137
En la selección de la dosificación se realizaron, para cada tipo de hormigón,
tanto ensayos previos como característicos.
En Obra, dada la relevancia de los elementos fabricados con hormigones de alta
resistencia, se optó por un control 100%, es decir, sobre todas las amasadas. Se
realizaron además inspecciones visuales de las probetas, revisando los planos de rotura
y el comportamiento de la interfase “pasta de hormigón - árido”.
En este tipo de hormigones hay que resaltar la importancia del refrentado de las
probetas, por lo que, para evitar que se produzcan roturas defectuosas, se pule la
superficie de la probeta con mortero de azufre de alta resistencia.
5.3.- HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE
El hormigón autocompactante se define como aquel que es capaz de fluir dentro
del encofrado sin disgregarse, rellenando todo el volumen del mismo, y consolidándose
bajo la acción de su propio peso sin necesidad de vibración. Para ello se precisa una alta
fluidez y una cohesión interna que le permita desplazarse sin segregar ninguno de sus
componentes.
Las exigencias a tener en cuenta de cara a la dosificación de estos hormigones se
refieren al contenido total de finos (cemento + adiciones), contenido en cemento y
volumen de pasta.
©
138
_______ Hormigones especiales _______________________________________________________
Con el hormigón autocompactante deben evaluarse las siguientes prestaciones:
*
fluidez , mediante el ensayo de “escurrimiento” ( 1 )
*
resistencia al bloqueo, es decir, la facilidad de paso entre barras de armadura,
mediante el ensayo de “escurrimiento + anillo japonés” ( 2 )
*
resistencia a la segregación, mediante observación visual de la “torta” producida
en el ensayo de escurrimiento
El ensayo de escurrimiento debe mostrar que el hormigón se extiende
uniformemente en todas las direcciones, formando un círculo de unos 60 - 75 cm de
diámetro, sin ningún síntoma de segregación o exudación de agua.
1
Evalúa la capacidad fluyente del hormigón fresco. Se rellena el cono de Abrams de una sola vez, y sin
compactar se levanta y se deja fluir al hormigón libremente, midiendo el diámetro alcanzado al llegar
al estado de reposo (“torta”). Si además se registra el tiempo que tarda la masa en alcanzar un diámetro
de 50 cm se obtiene información sobre la viscosidad de la mezcla. Mediante inspección visual de la
“torta” extendida se puede observar la distribución del árido grueso y la tendencia a la exudación en el
borde
2
Evalúa la capacidad fluyente del hormigón fresco en presencia de obstáculos y con riesgo de bloqueo.
Consiste en colocar un anillo con barras metálicas en la parte inferior del cono de Abrams al realizar el
ensayo de “escurrimiento”
©
5.4.- EVOLUCIÓN DE LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN SIMPLE
EN FUNCIÓN DEL TIEMPO
©
139
___________________________________________________________ Auscultación _________
141
6.- AUSCULTACIÓN
6.1.- INTRODUCCIÓN
Cuando se plantea la instalación de un sistema de auscultación para una
estructura determinada, no sólo debe prestarse atención al número, tipo y distribución de
los equipos a instalar, sino que resulta imprescindible aprovechar convenientemente
toda la información. Con este objetivo, los datos deben ser recopilados e interpretados
por técnicos cualificados en este tipo de tareas, de modo que puedan identificar
cualquier clase de comportamiento anómalo y proponer o adoptar las medidas
adecuadas para su corrección.
Para que la información pueda ser utilizada en el momento necesario tiene que
ser obtenida en tiempo real, y presentarse elaborada con datos susceptibles de ser
manejados directamente y en un formato adecuado.
Para ello, en el diseño de la auscultación deben tenerse en cuenta las necesidades
de su uso, así como la formulación requerida para pasar de los datos obtenidos por el
sistema (milivoltios) a los datos a emplear (reacciones, momentos flectores,
temperaturas, etc.).
Por tanto, en la comprobación de que el comportamiento estructural del viaducto
durante la fase de construcción y en servicio fuera el estimado en los cálculos, se
instrumentó el mismo para conocer los valores de las fuerzas en las péndolas y la
posición y tensiones de los arcos. También se instalaron termómetros para determinar la
temperatura de los distintos elementos, y poder corregir su efecto.
A continuación se detallan las variables de control establecidas, las secciones de
la estructura a instrumentar y las características técnicas de los equipos que forman
©
142
_______ Auscultación _______________________________________________________________
parte del sistema de auscultación instalado y de las aplicaciones informáticas que
gobiernan dicho sistema.
6.2.- VARIABLES DE CONTROL
¾
Control tenso - deformacional
Para determinar los esfuerzos solicitantes en las distintas fases de ejecución, se
controlaron las tensiones producidas por los mismos en las siguientes secciones:
¾
*
arco: los esfuerzos solicitantes son axil, cortante y momento flector; y las
secciones estudiadas los arranques, riñones y clave
*
péndolas: para determinar el esfuerzo axil durante la fase de tesado se
controló la tensión en el cuelgue superior
*
pilas provisionales: para determinar las reacciones se controlaron las
tensiones en las “patas”
Control de la fuerza de tesado en péndolas
Se controló la fuerza ejercida por cada gato durante la fase de tesado de las
péndolas.
¾
Control térmico
Con el fin de aislar el efecto térmico en la generación de tensiones y realizar un
estudio de los gradientes térmicos en la estructura en las distintas fases de
ejecución, se controlaron las temperaturas tanto en los elementos estructurales
(arcos, péndolas y tablero) como en el ambiente.
6.3.- SECCIONES DE CONTROL
Para la realización de los controles definidos en el apartado anterior se
seleccionaron las siguientes secciones de instrumentación:
©
___________________________________________________________ Auscultación _________
143
6.4.- SISTEMA DE AUSCULTACIÓN
6.4.1.- INSTRUMENTACIÓN
Los sensores utilizados han sido: extensómetros, células de carga y sensores de
temperatura.
6.4.1.1.-
EXTENSÓMETROS DE DEFORMACIONES UNITARIAS
Puesto que los extensómetros miden la variación de deformación desde el
momento de su instalación, es preciso determinar con exactitud el comienzo de las
lecturas. Los orígenes de lectura para cada elemento fueron:
©
144
_______ Auscultación _______________________________________________________________
*
arco:
arco descimbrado, antes del hormigonado
*
péndolas:
péndola colocada (colgando de su extremo superior e
introducida en el orificio del tablero), antes de su tesado
*
pilas provisionales:
arco descimbrado, antes del hormigonado, sin acopios
sobre el tablero
En todos los casos se tomaron las lecturas originales a primera hora de la
mañana, para evitar los efectos del soleamiento.
6.4.1.1.1.-
ARCO
Como se ve en el croquis anterior, se instrumentan las secciones de control S-1,
S-2 y S-3 de ambos arcos (arranques y clave), y la sección S-6 (riñones) sólo en el arco
del vano 6 (no en el que salva el río Navia).
Cada una de ellas cuenta con 6 extensómetros en el exterior del arco (numerados
del 1 al 6 en el siguiente croquis), colocados a 10 cm de las aristas y orientados para
medir deformaciones según la directriz del arco, y otros 2 extensómetros colocados en
el armado interior de los arcos (numerados como 7 y 8).
©
___________________________________________________________ Auscultación _________
145
Resultando, por tanto, 42 extensómetros en la superficie exterior del acero y 14
embebidos en el hormigón. El rango de operatividad térmica es de -75 a 175 ºC, con un
rango de medida de 2.500 y una sensibilidad de 1.
Los sensores exteriores están formados por 2 bandas extensométricas, cuyo
factor de galga ( 1 ) es 2’105. Una vez pegadas las bandas, previa preparación de la
superficie en que iban a quedar situadas, se dejaban convenientemente protegidas frente
a perturbaciones eléctricas y atmosféricas.
Una de las bandas (activa) mide directamente la deformación del material en el
punto en el cual se pretende conocer el estado tensional, y la otra (pasiva) registra las
variaciones de deformación de una probeta del mismo material sometida solamente a
perturbaciones de tipo reológico y térmico.
En el caso de los dispositivos colocados en el interior de la sección, se
emplearon extensómetros de barra.
La señal de cada uno de estos sensores se recogía mediante cable apantallado
recubierto de PVC y se conducía hasta el módulo de conexionado más próximo, donde
se procedía a su acondicionamiento y posterior envío al ordenador de control del
sistema.
6.4.1.1.2.-
PÉNDOLAS
Como ya se mencionó, en este caso los extensómetros para controlar los
esfuerzos axiles en las péndolas durante el tesado de las mismas se ubicaron en las
piezas de cuelgue.
En total, 68 sensores, según la disposición siguiente.
1
También llamado factor de sensibilidad, se trata de una constante, característica de cada galga, que
determina su sensibilidad. Este factor es función de muchos parámetros, pero especialmente de la
aleación empleada en la fabricación
©
146
_______ Auscultación _______________________________________________________________
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___________________________________________________________ Auscultación _________
147
Estos sensores están formados por un conjunto de bandas extensométricas, cuyo
factor de galga es 2,1 y mantienen el mismo rango de operatividad térmica, de medida y
sensibilidad que los anteriores, recogiéndose su señal de la misma manera, mediante
cable apantallado.
6.4.1.1.3.-
PILAS PROVISIONALES
La instrumentación para las pilas provisionales consistió en 4 extensómetros en
cada pila, uno por apoyo, en la sección de control S-5 (véase croquis en pág. 143).
Las bandas extensométricas son iguales a las utilizadas en la superficie exterior
de los arcos, descritas anteriormente (banda activa en superficie y banda pasiva en
probeta).
Durante el tesado de las péndolas la reacción pasó de 3.510 a 635 t en la PP-1, y
de 3.630 a 1.340 t en la PP-2.
©
148
_______ Auscultación _______________________________________________________________
6.4.1.2.-
CÉLULAS DE CARGA
Para el control de la fuerza de tesado inducida a las péndolas se emplearon 2
células de carga de tipo piezoeléctrico de 135 mm de diámetro interior, 322 mm de
diámetro exterior y 150 mm de altura (incluyendo geometría de placas de reparto), con
un rango de medida de 300 t y una precisión del 0,5%, alimentación eléctrica de 10 V
de corriente continua y señal de salida de 1 V.
Se utilizó una célula de carga para cada uno de los 2 vanos durante todo el
proceso de tesado. La recepción y manipulación de los datos era análoga a lo dicho para
los extensómetros (recogida mediante cable apantallado y envío a un ordenador central
de control).
El valor de la fuerza medida en la célula de carga y la obtenida a través de la
presión del gato de tesado debían ser coherentes, de modo que si su diferencia era > 5%
había que realizar un tarado del gato y, si el error persistía, detener el tesado de péndolas
hasta corregir la anomalía.
6.4.1.3.-
TERMÓMETROS
Se instalaron en cada arco 4 sensores de temperatura, en la sección de control
S-2 (clave). Tres de ellos se colocaron en la superficie de acero (2 en las caras laterales
y 1 en la inferior) y el restante sobre uno de los perfiles de arriostramiento que quedaría
en el interior del hormigón, según se muestra en la siguiente figura.
©
___________________________________________________________ Auscultación _________
149
Se situaron además otros 4 termómetros: 1 para medir la temperatura ambiente,
otros 2 en el tablero y el último para obtener la temperatura interior de las péndolas.
El termómetro de medida de la temperatura ambiente (nº 7 en la figura
siguiente) debía quedar situado sobre el tablero, protegido del sol.
Los sensores de temperatura del tablero identificados con los números 5 y 6 se
colocaron en el interior del mismo, en el centro del vano 6 (vano arco, pero no sobre el
río): uno de ellos en la losa superior y el otro en la inferior.
La medición de la
temperatura en el interior de
las péndolas se efectuaba de
forma aproximada, colocando
un termómetro (nº 8) en una
barra de acero cubierta por una
vaina, y pintada con el mismo
color
empleado
en
las
péndolas.
Todos los sensores de temperatura tenían una resolución de 0,01 ºC y un rango
de –50 a +150 ºC, excepto los de temperatura ambiente e interior de arcos, cuyo rango
era de –50 a +100 ºC.
6.4.2.- SISTEMA AUTOMÁTICO DE ADQUISICIÓN DE DATOS
Con el fin de posibilitar que la lectura de los sensores instalados se realizara de
forma sencilla, y en un espacio de tiempo suficientemente pequeño, además de permitir
que la toma de datos fuera continua y pudieran registrarse en tiempo real las lecturas de
los sensores más representativos en una determinada fase de ejecución, se empleó un
sistema de medida automático controlado por ordenador.
El sistema de adquisición de datos era de tipo distribuido, compuesto por
estaciones remotas ubicadas lo más cerca posible del origen de sus respectivas lecturas
(para minimizar interferencias, puesto que las señales de entrada eran analógicas), que
acondicionaban las señales obtenidas antes de enviarlas (como señales digitales) al
ordenador central, que se limitaba a recabar los datos para su posterior almacenamiento,
©
150
_______ Auscultación _______________________________________________________________
aunque estaba preparado, si se deseaba, para gestionar el conjunto global de todas las
estaciones.
6.4.3.- PROGRAMACIÓN DEL SISTEMA DE AUSCULTACIÓN
Un sistema de adquisición de datos como el descrito requiere necesariamente el
empleo de un soporte programático que sea capaz de recibir, ordenar y presentar, de
forma rápida y sencilla, el gran volumen de datos generado.
El programa estaba desarrollado en base a diferentes módulos de programación
independientes que presentaban, en conjunto, las siguientes aplicaciones:
Configuración, Adquisición, Visualización, Informes, Análisis y Utilidades.
Mediante el módulo de Configuración se controlaba la grabación de datos en los
históricos generales o en los históricos particulares: el usuario elegía la frecuencia de
grabación de los datos, pudiendo activar y desactivar la toma de datos puntualmente o
dar una fecha de inicio y final de la grabación. También se podían introducir lecturas
“manuales”, es decir, no adquiridas automáticamente por el sistema.
La Adquisición de datos, que se podía activar o desactivar desde el menú
principal, era independiente del estado de la grabación del sistema de archivos. Es decir,
la adquisición de datos, y por tanto el refresco de éstos, era independiente de su
grabación en los históricos.
Las medidas obtenidas a través del módulo de adquisición podían presentarse
mediante el módulo de Visualización, consistente en diferentes pantallas, en cada una de
las cuales se presentaban los datos correspondientes a uno de los tipos de control
establecidos, existiendo además una pantalla resumen en la que se incluían los datos que
se consideraban más representativos de los controles efectuados.
En todas las pantallas de presentación existentes los datos se refrescaban de
forma automática, siempre y cuando estuviera activada la adquisición de datos.
Los datos almacenados en los diferentes tipos de registro podían ser presentados
mediante dos tipos de Informes: gráficos de evolución de las medidas de los sensores, o
parámetros de control de la estructura en función del tiempo y tablas numéricas.
En los informes gráficos podían presentarse varios sensores a la vez,
permitiéndose incluso doble escala en el eje de ordenadas. Así mismo, podían definirse
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___________________________________________________________ Auscultación _________
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tanto los límites temporales dentro de los cuales quería realizarse la representación
como los máximos y mínimos del eje de ordenadas, el formato de los gráficos, etc.
Por otro lado, podían obtenerse informes numéricos mediante listado de las
medidas existentes para varios sensores en un intervalo de tiempo determinado.
El programa disponía además de un módulo de Análisis que permitía la
correlación de la evolución de 2 sensores distintos, y su representación gráfica.
Finalmente, el programa presentaba una serie de utilidades generales, como
claves de acceso para restringir el uso del sistema, realización de copias de seguridad de
los datos almacenados, agenda de notas para registrar las incidencias durante el
desarrollo de la Obra, posibilidad de imprimir la pantalla visualizada y una herramienta
para exportar e importar datos de grupos definidos de sensores, entre intervalos de
tiempo concretos.
En todas las pantallas del programa se incluía un cuadro informativo sobre el
estado de la adquisición del sistema y de la grabación en los históricos.
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Viaducto de Navia - FCC Construcción

Transcripción

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