PROYECTO DE REHABILITACIÓN DEL VIADUCTO DE MADRID EN REDONDELA (PONTEVEDRA).TOMA DE DATOS MEMORIA DESCRIPTIVA

Transcripción

1 PROYECTO DE REHABILITACIÓN DEL VIADUCTO DE MADRID EN REDONDELA (PONTEVEDRA).TOMA DE DATOS MEMORIA DESCRIPTIVA ANTECEDENTES La carencia de documentación original relativa al proyecto y construcción del llamado viaducto de Madrid, construido hacia 1870, en la localidad pontevedresa de Redondela, (también llamado de Orense, de Monforte o viaducto Vello), hace que las referencias existentes sobre el mismo sean algo confusas e incluso discrepantes. Al parecer hubo un primer proyecto redactado por el Ingeniero de Caminos Francisco Javier Boguerín Acedillo ( ) quien años más tarde fue diputado del Congreso por Pontevedra, pero el proyecto no llegó a realizarse porque las pendientes proyectadas excedían a las admitidas en la época. El proyecto definitivo parece que fue redactado por los ingenieros de la empresa francesa Compagnie de Fives Lilles, creada en París en 1865, modificando el proyecto original y llevando los tramos metálicos hasta los 50m.(en realidad hasta los 51m.), y sustituyendo las pilas de apoyo, que en el proyecto inicial eran metálicas, por las que se ven actualmente de sillería granítica. La compañía se encargo también de la construcción del viaducto, que posiblemente estaba iniciado en su parte de fábrica, ya que algunas referencias del inicio de la construcción sitúan el comienzo de las obras en 1863, fecha en la que aún no existía la citada compañía francesa. Según las referencias existentes la construcción de la parte metálica se llevo a cabo con acero importado desde Francia y obtenido en hornos de pudelado como producto final, después de tres refinados. Este proceso es común entre todos los puentes de directriz recta de la época, ya que el hierro fundido, utilizado anteriormente, no tenía buen comportamiento frente a solicitaciones de tracción, por lo que las realizaciones hechas con este último material son siempre puentes de arco. 1

2 La obra se concluyo en el año 1876 y al año siguiente se inauguro el tramo Vigo Redondela. El tramo Orense Vigo quedó inaugurado por el rey Alfonso XII en 1881 y en 1885 el tren llegaba a Monforte de Lemos. En el año 1912, al aumentar el peso de las máquinas y las cargas transportadas, se procedió a reforzar la estructura. Este refuerzo consistió en añadir bajo el ala inferior de las vigas y de los largueros que se apoyan en ellas, una viga aligerada suplementaria, que aumentaba considerablemente la sección y la inercia. Sin embargo, no parecen existir modificaciones en los cordones de las vigas principales, salvo que las secciones en cajón que aparecen en los apoyos y centros de vano fueran colocadas en ese momento para aumentar la inercia de la viga, actuación muy improbable, ya que esta solución habría sido muy difícil de ejecutar porque obligaría a desmontar los cordones. Más bien nos inclinamos a pensar que esos refuerzos están colocados desde el comienzo de la obra, para mejorar el aprovechamiento de las vigas, aunque esta duda nos la resolverán los ensayos de las muestras obtenidas in situ. El viaducto prestó servicio hasta el año 1971, época en la que entraron en funcionamiento nuevos trazados de vía y nuevos trenes. Poco después, en parte para evitar accidentes y en parte para recuperar material de vía, se desmontaron raíles, tablero y camino de servicio, quedando solamente la estructura portante. El paso del tiempo supuso un progresivo deterioro de la estructura, provocando oxidaciones, corrosiones y pérdidas de sección y, lo que es más grave, desprendimientos de material. La presencia durante más de cien años del viaducto de Madrid, unida a la del otro viaducto (viaducto nuevo o de Pontevedra), construido en la misma época, que también cruza la ciudad y que todavía presta servicio hasta Pontevedra, han hecho que la imagen de Redondela haya quedado unida a estas obras ferroviarias. Si añadimos a ello la singularidad de las obras, la época de construcción, y los materiales empleados, se explican los intentos de rehabilitación y de utilización para otros fines que se han producido a lo largo de los últimos años, entre ellos la propuesta realizada por este estudio en el año Pero las dificultades de acceso y el elevado precio que puede suponer una rehabilitación integral y una puesta en servicio para un nuevo uso y la situación económica de los últimos años, han limitado las posibles actuaciones. La más reciente data de los años y fue realizada por la Dirección General del Patrimonio de Galicia; consistió fundamentalmente en la limpieza y protección de la estructura, así como del levantamiento planimétrico del primer tramo de puente, realizado bajo la dirección de los Ingenieros de Caminos Carlos Nardiz Ortiz y Miguel A. Cañadas Puente, (y que a su vez tomaron como base los trabajos realizados anteriormente por los también Ingenieros de Caminos Salvador Tarragó y Julio Martínez Calzón), levantamiento que nos ha sido facilitado por la Xunta de Galicia y que ha servido de base inicial a la actual toma de datos. 2

3 TRABAJOS REALIZADOS EN LA FASE ACTUAL. En esta primera parte del encargo se han tomado sobre la propia estructura unas tres mil fotografías, la mayor parte de las cuales - unas dos mil quinientascorresponden a detalles de la parte metálica y el resto a los estribos, pilas y arcos de piedra. Independientemente de este material, ayudados por importantes medios de elevación, se han tomado datos directamente en puntos que resultaban inaccesibles o que quedaban ocultos, se han sacado muestras para realizar ensayos mecánicos y se han medido espesores, que eran necesarios para determinar la capacidad resistente de la estructura después de verificar su estado actual. En una última y prolongada inspección se tomaron nuevas fotografías y datos más completos de los cordones superior e inferior que habían permanecido ocultos en la visita anterior, por la presencia de las redes de protección. Después de la clasificación, ordenación e identificación de las fotografías, se ha procedido a realizar un primer estudio del estado del viaducto, examinando dichas fotos convenientemente ampliadas en una pantalla de alta definición. La primera conclusión que se obtiene es que la protección exterior realizada por la Xunta en 1999 ha servido para contener en parte la progresiva oxidación y corrosión del viaducto, si bien en muchos puntos, debido a los agentes atmosféricos, a la profusión de nidos de aves en muchos rincones, a defectos de la pintura y sobre todo a la falta de mantenimiento posterior, la progresión de la oxidación ha continuado, habiéndose detectado graves problemas de corrosión en algunas zonas, los cuales han provocado, como queda dicho, el desprendimiento de trozos metálicos del viaducto, en ocasiones de considerable peso, con grave riesgo para las personas y vehículos que transitan bajo el viaducto y para las edificaciones próximas que a veces se sitúan a menos de un metro de las pilas. Dado que esta situación podría originar graves accidentes, se procedió a proteger el viaducto con una red, de forma que no se consumara la caída de estos trozos metálicos al suelo. Simultáneamente se ha eliminado algún elemento secundario (diagonal de arriostramiento inferior) que suponía un riesgo de desprendimiento inmediato. Con todos los datos obtenidos se han confeccionado un total 353 planos que reflejan la situación inicial del viaducto, incluidos los refuerzos de1912. Sobre estos planos se están señalando, en una nueva fase, los daños que se han encontrado y que, en muchos casos, se pueden apreciar en la colección de fotografías que se acompaña; también se están marcando las sustituciones de elementos que serán necesarias, para su posterior valoración y reparación. DESCRIPCION DE LA ESTRUCTURA 3

4 Como se puede apreciar en los planos que se adjuntan, la estructura del viaducto está formada en su conjunto por tres zonas de diferente tipología: dos de fábrica de piedra (sillería granítica) y una metálica. La zona más problemática y en la que más hemos insistido en esta fase, es precisamente ese tramo metálico, cuya situación actual exige una atención inmediata. Este tramo, se puede definir como una viga continua espacial de cinco vanos, de 5l m. de luz cada uno, apoyada sobre seis pilas troncopiramidales de sillares de granito que alcanzan los 32m de altura bajo el puente; las dos pilas extremas sirven también como estribos de los arcos finales de los tramos de fábrica. Las dimensiones en planta de las pilas son 7,90 x 5,50 m. en la base, mientras que en la coronación se reducen a 5,90 x 3,50 metros. El resto del viaducto lo forman nueve arcos de sillería de granito, cuatro al lado norte y cinco en lado sur de la mencionada viga. ESTRUCTURA METALICA Esta gran viga espacial, tiene una sección casi cuadrada. Está formada básicamente por dos vigas laterales planas, en celosía de tercer orden, de 4,40 a 4,61 m. de altura total, variable por los refuerzos que se incluyen para aumentar su capacidad resistente en el centro y en los apoyos interiores, y cuyos cordones superior e inferior están realizados con chapas de 500x13 mm. y angulares de 85x10 mm. formando secciones en T, que se suplementan en las zonas de flexión máxima con más chapas y con secciones en cajón; todo el conjunto está realizado con uniones roblonadas como corresponde a las técnicas de la época. Las dos vigas están separadas entre sí a una distancia entre ejes de 3,40 m. y de 3,90m. a caras exteriores, sin contar las ménsulas que soportaban el camino de servicio, actualmente eliminado, y que sobresalen 0,40m. del borde exterior del cordón superior. La sección de las diagonales de las celosías es variable a lo largo de la viga situándose las de mayor sección alrededor de los apoyos y disminuyendo esta hacia el centro del vano. Los cuatro cordones están unidos cada tres metros por marcos o diafragmas transversales, cuya barra superior es la viga armada que soporta los largueros sobre los que se apoyaban las traviesas y discurrían los carriles, y que posteriormente fue reforzada para soportar las nuevas cargas. La barra inferior y las laterales son secciones armadas, construidas con una chapa y dos angulares; las laterales o montantes tienen una forma ligeramente curvada para dejar paso a las diagonales de las celosías. Cada marco o diafragma esta arriostrado en cruz de San Andrés por dos perfiles que en general son dos angulares salvo en el centro del vano y en los apoyos en los que este arriostramiento es algo más complejo y se 4

5 define más abajo.todas las uniones, como ya se dijo antes, están realizadas con roblones, sistema que condicionará en gran medida el coste de las reparaciones. Existe además en cada modulo, (denominamos así al espacio definido por dos marcos consecutivos), un arriostramiento en el nivel superior y otro en el nivel inferior, ambos también en cruz de San Andrés, que unen los cordones superiores e inferiores respectivamente y cuyas barras son angulares o pletinas, dependiendo de su posición en el tramo, sujetas a los cordones a través de cartelas. Todo el conjunto forma la estructura espacial aunque el análisis de la misma, dados los medios y métodos de cálculo existentes en la época se tuvo que hacer, y de hecho se hizo, dividiéndola en estructuras planas muy simples. Los apoyos en las pilas se realizan a través de dos familias de rodillos, que se pueden ver en algunas fotografías, y que a la vista del estado que presentan no parecen facilitar los movimientos del viaducto. En estos apoyos y en el centro de cada vano existe un diafragma reforzado similar al descrito anteriormente, que aporta mucha más rigidez al conjunto. Está formado por dos chapas de 390x14 mm., que forman el aspa, a las que se adosan cuatro angulares, dos por cada chapa y lado de 120x14 mm. Las cabezas superior e inferior de este montante y sus refuerzos de mayores dimensiones aportan más rigidez al conjunto, pero sobre todo la aporta el arriostramiento transversal, que en estos casos (como se puede comprobar) tiene una sección mucho mayor, aunque se encuentra muy deteriorado por la corrosión. El cordón inferior del montante es también de mayor sección que los ordinarios y está formado por una chapa de 500 x 12 mm. y dos angulares de 80 x12 mm. roblonados a ella. De las distintas secciones que conforman todos los elementos de la estructura se han obtenido todas sus características geométricas y mecánicas, que quedan reflejadas en los planos para su posterior utilización. IDENTIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS Para una mejor identificación, las pilas se han numerado empezando por el lado norte del 1 al 15, siendo la número 1 el estribo situado más al norte y el número 15 el situado más al sur; de acuerdo con esta denominación, el primer tramo de la parte metálica empezando por el norte se apoya entre la pila (estribo) 5 y la pila 6 y el último entre la pila 9 y la pila (estribo) 10. Cada tramo se ha dividido en 17 módulos correspondiendo cada módulo, como se dijo antes, a la parte situada entre dos montantes consecutivos, y se ha numerado del 1 al 17 anteponiendo el número de pila donde comienza la numeración, es decir del 501 al 517, del 601 al 617, etc. A cada módulo le corresponden cuatro, en algún caso cinco, planos en los que se reflejan las características de todas las barras tal y como estaban inicialmente, sin incluir desperfectos. Además de la numeración del plano se incluye también en él la numeración del módulo, así como una referencia gráfica de su situación en el primer plano de los cuatro (eventualmente cinco) que corresponden 5

6 a cada módulo. En el primer plano de cada módulo se incluyen cuatro fotografías de las barras que se sitúan dentro de él; pero el conjunto de todas las fotografías analizadas, se incluye un plano con las referencias para su fácil identificación, están incluidas en documento encuadernado aparte. DAÑOS OBSERVADOS CON CARÁCTER GENERAL Aunque en estos planos no quedan reflejados los daños observados, porque se mostrarán posteriormente sobre cada elemento en otro documento similar, si queremos hacer un señalamiento con carácter general de los daños observados, dividiéndoles en cinco grupos aunque luego aparecerán también daños puntuales muy localizados.. 1. Daños en los marcos transversales ordinarios y reforzados 2. Daños en el arriostramiento inferior 3. Daños en el arriostramiento superior 4. Daños en las diagonales de las celosías 5. Daños en los cordones de las vigas principales. 6. Daños en vigas y largueros 1.1 DAÑOS OBSERVADOS EN LOS MARCOS ORDINARIOS Son generalmente los siguientes: - Oxidación y corrosión puntual en las esquinas inferiores, originadas posiblemente por la constante presencia de humedad posiblemente ácida a causa de los residuos y excrementos de nidos de aves. En general, esta corrosión afecta a una pequeña longitud -de unos 30 cm.- en cada una de las direcciones del nudo, y afecta también a algunos roblones. Estimamos, a falta de un recuento final, que este defecto lo sufren en mayor o menor grado un 20 % de los montantes. - Oxidación y exfoliación del espacio entre los dos angulares que forman la barra inferior del montante. Esta oxidación sólo se da cuando los angulares están cosidos entre sí, sin interposición de cartela y afecta a un porcentaje no muy elevado de ellos. - Pérdida de sección en la cartela central del arriostramiento transversal del marco en la unión de los dos perfiles angulares que lo forman. Este defecto afecta a un porcentaje elevado de las citadas cartelas. - Corrosión con pérdida de sección del refuerzo de las vigas superiores. 6

7 Es muy frecuente y se debe a la diferente composición de los aceros originales y de refuerzo, manifestándose mucho más claramente en este último. El problema afecta a la práctica totalidad de los refuerzos, planteándose la solución de eliminarlos o, como alternativa, la de tapar las pérdidas de sección después de limpiar los bordes afectados para evitar así el progreso de la corrosión. Estos refuerzos estaban destinados a aumentar la resistencia de la viga superior para soportar el peso de los nuevos trenes, situación que en un futuro no se podrá dar por lo que resultarían innecesarios. 1.2 DAÑOS OBSERVADOS EN LOS MARCOS REFORZADOS. - A los defectos anteriores, agudizados en las esquinas inferiores, ya que al tener mayores dimensiones la humedad se ha mantenido más tiempo y los nidos de aves se han prodigado mucho más en estas zonas, por lo que la corrosión se ha producido en mayor medida, hay que añadir - Pérdida de espesor elevada, a veces total, en algunas zonas de los arriostra miento transversal con separación de las chapas centrales en tres elementos a través de las grietas formadas y fuerte oxidación de los angulares. Este problema afecta a la totalidad (11) de marcos reforzados. 2. DAÑOS EN EL ARRIOSTRAMIENTO INFERIOR Este arriostramiento está formado por dos barras, compuestas o simples, que se unen en el centro entre sí con uno o dos roblones y en las esquinas del marco se unen a él con cartelas a la barra inferior del marco a ambos lados de la misma. Cada barra del arriostramiento está formada por dos angulares, por un angular o por una chapa, dependiendo de su posición en el tramo del puente y como consecuencia del mayor o menor esfuerzo que debe soportar frente a las acciones horizontales. - En general, las cartelas de unión con las esquinas tienen fuertes pérdidas de sección, e incluso han perdido parte de la cartela y los roblones están en muchos casos deteriorados. Este problema afecta a un número elevado, del orden del 50% de las cartelas. - Oxidación y corrosión con aumento de volumen y exfoliación del espacio entre dos angulares adosados cuando las barras están formadas por dos angulares; en este caso la oxidación provoca un aumento de volumen en el espacio interior y la flexión de los perfiles entre roblones, un tanto amortiguada por la inercia del ala. Esta situación se da con mayor frecuencia 7

8 cuando los angulares están unidos directamente por roblones, sin interposición de cartelas. 3. DAÑOS EN EL ARRIOSTRAMIENTO DEL NIVEL SUPERIOR. Son similares a los del arriostramiento inferior. En este caso, las dos diagonales están unidas a las vigas por una cartela que en la mayoría de los casos ha perdido gran parte de la sección, la cartela central también ha perdido sección en muchos casos e incluso han llegado a desaparecer parte de los roblones. No se observa, sin embargo, penetración de la oxidación entre perfiles en el centro del vano, pero si se observa penetración e incluso exfoliación junto a las cartelas. En resumen, los defectos encontrados en los arriostramientos del nivel superior son: - Pérdida de sección superior al 50% en las cartelas laterales, puede llegar en algunos tramos al 70% de las cartelas. - Pérdida de sección en la cartela central aproximadamente un 25 % de los casos; en muchos casos también han desaparecido las cabezas de los roblones que unen esta cartela a los perfiles de las diagonales. - Pérdida de sección puntual y mordeduras en los bordes de los perfiles que forman las diagonales junto a la cartela central y penetraciones y exfoliaciones junto a las cartelas laterales. 4. DAÑOS EN LAS DIAGONALES DE LA CELOSIA QUE FORMA PARTE DEL ALMA DE LAS VIGAS PRINCIPALES Las diagonales de la celosía están formadas por angulares y chapas planas y su forma y dimensiones dependen de la posición en el vano, existiendo hasta siete tipos distintos y siendo las más numerosas las formadas por dos perfiles angulares de distinto tamaño, yuxtapuestos. Estas y las formadas por un solo perfil con una pletina adosada son las más afectadas por la oxidación y la corrosión. En el caso de las formadas por dos perfiles el problema surge, como en los arriostramientos; por la penetración del agua y los agentes corrosivos entre ambos perfiles, provocando la expansión entre los roblones, frenada, no obstante, por la inercia lateral de los angulares. Consideramos que esta situación puede afectar, en algunas zonas, a la seguridad de la estructura. En el caso de las uniones de angulares y chapa, la expansión es mucho más acusada por la ausencia de inercia en el plano perpendicular a la chapa, provocando una fuerte curvatura del perfil y en algunos casos su rotura y desprendimiento. Prácticamente será necesario sustituir la totalidad de las diagonales de este último tipo. 8

9 En resumen, se trataría de sustituir aproximadamente entre un 25 y un 30 % de las diagonales de las celosías. 5. DAÑOS EN LOS CORDONES SUPERIOR E INFERIOR DE LAS VIGAS PRINCIPALES. Como queda dicho, en algunos tramos, sólo se han podido observar a través de las fotografías los daños en la parte superior del ala del cordón inferior de las vigas, pero a través de ellas puede deducirse que estos daños están bastante localizados, y que son susceptibles de reparar mediante sustituciones y refuerzos de los angulares que unen alma y ala. Se exceptúa el larguero inferior en su encuentro con el marco reforzado en el apoyo 5, donde habrá que sustituir el marco reforzado completo, posiblemente con apuntalamiento del tramo. 6. DAÑOS EN VIGAS, LARGUEROS Y REFUERZOS DE LOS MISMOS En general los daños sufridos en vigas y largueros construidos inicialmente se reducen a pérdidas puntuales de sección en los extremos de los angulares que forman las alas de los perfiles compuestos, sobre todo en las alas inferiores donde sirven para unirse con los refuerzos colocados en 1912; también aparece corrosión con pérdida de sección en muchas de las escuadras colocadas sobre las alas superiores de las vigas, para fijar raíles y guardarraíles. Sin embargo, en la mayoría de los refuerzos de las vigas aparecen oxidaciones corrosiones y pérdidas de sección, sobre todo en el refuerzo central y en las alas inferiores y superiores de los mismos. También aparecen problemas de corrosión y pérdidas importantes de sección en muchas de las alas inferiores de los refuerzos de los largueros. Esta singularidad en estas zonas se debe fundamentalmente a la distinta composición del acero colocado en los refuerzos en la fecha citada y la del acero original del viaducto. TOMA DE DATOS GEOMÉTRICOS Y MECÁNICOS Durante las inspecciones realizadas en el puente se han tomado datos geométricos de todas las secciones existentes en el mismo, tanto de los elementos principales como de los secundarios, encontrándose algunas discrepancias con otros datos de estudios anteriores. Para todas estas secciones se han determinado las características geométricas y mecánicas (dimensiones, perímetros, áreas, centro de masas, momentos estáticos y momentos de inercia), así como las masas y pesos de todos los elementos por unidad de longitud y que se acompañan en la tabla adjunta. 9

10 Madrid, abril de Firmado.: Eduardo Gómez Lópezz Dr. Ingeniero de Caminos Canales y Puertos Colegiado