LAS ESTRUCTURAS Y SUS PROCESOS CONSTRUCTIVOS

Transcripción

1 LAS ESTRUCTURAS Y SUS PROCESOS CONSTRUCTIVOS RICARDO LLAGO ACERO Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Director del Departamento de Estructuras Metálicas. ACCIONA Infraestructuras, S.A. Valparaíso, 22 de Marzo de 2.013

2 ÍNDICE. DOS EJEMPLOS HISTÓRICOS: LAS PIRÁMIDES DE EGIPTO Y LA TORRE EIFFEL. CONCEPTOS GENERALES. PROCESOS CONSTRUCTIVOS DE GRANDES ESTRUCTURAS. EJEMPLOS: EL HANGAR Nº 6 PARA IBERIA (MADRID). EL RECINTO FERIAL DE CUENCA. EL CENTRO DE DISEÑO DE BARCELONA. EL PUENTE DE TING KAU (HONG KONG). LOS VIADUCTOS DE SAN TIMOTEO Y CANERO (ASTURIAS). LA PASARELA DE VOLANTÍN (BILBAO). EL VIADUCTO ALMONTE (CÁCERES). EL PUENTE SOBRE LA AP-7 (GERONA). EL PUENTE DEL ESTRECHO DE CHACAO (CHILE).

3 EJEMPLO HISTÓRICO: LAS PIRÁMIDES DE EGIPTO. PIRÁMIDE DE GIZA: 230 X 230 X 146 METROS. 2,3 MILLONES DE BLOQUES, ENTRE 2 Y 15 TONELADAS DE PESO. 10 AÑOS EN FABRICAR LOS BLOQUES Y 20 EN MONTARLOS, AUNQUE SOLO 3 MESES AL AÑO PERSONAS INVOLUCRADAS EN LA EJECUCIÓN EN OBRA. PLANIFICACIÓN. ORGANIZACIÓN. PROCESO CONSTRUCTIVO. DISEÑO OBRA EJECUTADA

4 EJEMPLO HISTÓRICO: LAS PIRÁMIDES DE EGIPTO. PREFABRICACIÓN TRANSPORTE ORGANIZACIÓN DE OBRA PROCESO CONSTRUCTIVO

5 EJEMPLO HISTÓRICO: LA TORRE EIFFEL. CONSTRUIDA PARA LA EXPOSICIÓN UNIVERSAL DE PARÍS DE ALTURA DE 324 METROS. PERÍODO DE CONSTRUCCIÓN: 26 DE ENERO DE A 31 DE MARZO DE DISEÑO PROYECTO CONSTRUCTIVO Y FABRICACIÓN PROCESO CONSTRUCTIVO

6 EJEMPLO HISTÓRICO: LA TORRE EIFFEL PIEZAS METÁLICAS Y PLANOS DE TALLER. 50 INGENIEROS Y DISEÑADORES Y 150 TRABAJADORES EN LA FÁBRICA DE LEVALLOIS-PERRET. ENTRE 150 Y 300 TRABAJADORES EN LA OBRA TONELADAS DE HIERRO Y 2,5 MILLONES DE REMACHES. 60 TONELADAS DE PINTURA APLICADA EN OBRA. 2 AÑOS, 2 MESES Y 5 DÍAS DE EJECUCIÓN EN OBRA.

7 CONCEPTOS GENERALES. NINGUNA GRAN ESTRUCTURA PUEDE CONCEBIRSE SIN SABER CÓMO SE CONSTRUIRÁ. INFLUENCIA DEL PROCESO CONSTRUCTIVO EN EL DISEÑO. CLARO ENTENDIMIENTO ESTRUCTURAL DE LA OBRA. INFLUENCIAS EXTERNAS: SOCIALES. MEDIOAMBIENTALES. SEGURIDAD Y CALIDAD. INFLUENCIAS INTERNAS: COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL EN FASES INTERMEDIAS. LOGISTICA. TOLERANCIAS, EFECTOS TÉRMICOS, SISMO, VIENTO, ETC. PLAZO Y COSTE DE LA SOLUCIÓN. MEDIOS DISPONIBLES.

8 PROCESOS CONSTRUCTIVOS DE GRANDES ESTRUCTURAS. EXISTENCIA DE MÚLTIPLES MÉTODOS: FUNCIÓN DE LOS CONDICIONANTES Y DE LA IMAGINACIÓN DEL CONSTRUCTOR. MANIPULACIÓN DE ELEMENTOS CON DIMENSIONES MENORES A LA FINAL: PREFABRICACIÓN, EJECUCIÓN IN SITU, ETC. RECOMENDABLES AQUELLAS SOLUCIONES QUE NO SE ALEJEN DEL COMPORTAMIENTO DEFINITIVO DE LA ESTRUCTURA. PROCESOS MÁS HABITUALES: MONTAJE CON GRÚAS (EN SUELO O FLOTANTES). MONTAJE POR AVANCE EN VOLADIZO. MONTAJE POR IZADO. MONTAJE POR EMPUJE DEL TABLERO. MONTAJE POR TRASLACIÓN HORIZONTAL (RIPADO). MONTAJE POR GIRO.

9 EL HANGAR Nº 6 PARA IBERIA (MADRID). SITUADO EN EL AEROPUERTO DE BARAJAS (MADRID). CAPACIDAD PARA CINCO JUMBOS. 240 METROS DE LUZ LIBRE. ALTURA TOTAL SUPERIOR A LOS 50 METROS. SUPERFICIE DE CUBIERTA DE MÁS DE m 2. CONDICIONANTES: INFLUENCIA DEL CONO DE VUELO. PESO TOTAL DE UNAS TONELADAS. DIMENSIONES DE LA ESTRUCTURA.

10 EL HANGAR Nº 6 PARA IBERIA (MADRID). CONSTRUCCIÓN DE LA ESTRUCTURA EN SUELO, CON MEDIOS AUXILIARES REDUCIDOS. TESADO DE TIRANTES Y DESAPEO DE LA ESTRUCTURA. ELEVACIÓN DEL CONJUNTO (3.100 TONELADAS Y m 2 ) 25 METROS HASTA SU POSICIÓN DEFINITIVA MEDIANTE EL EMPLEO DE CILINDROS HIDRÁULICOS.

11 EL RECINTO FERIAL DE CUENCA. CONDICIONANTES: CONJUNTO ARQUITECTÓNICO FORMADO POR ACERO Y CRISTAL. SUPERFICIE FORMADA POR MÚLTIPLES TRIÁNGULOS CON ARISTAS COMUNES. LA GEOMETRÍA ESCOGIDA, EN LA PRÁCTICA, ESTABLECÍA TOLERANCIA CERO.

12 EL RECINTO FERIAL DE CUENCA. CONSTRUCCIÓN APEADA PARA GARANTIZAR LA GEOMETRÍA FINAL. DISEÑO DE NUDOS CON CAPACIDAD PARA ABSORBER POSIBLES ERRORES: UNIONES ATORNILLADAS FRONTALES (INTRODUCCIÓN DE FORROS DE CHAPA). PREARMADO DEL CONJUNTO EN TALLER.

13 EL CENTRO DE DISEÑO DE BARCELONA. CONDICIONANTES: UBICACIÓN EN LA PLAZA DE LAS GLORIAS CATALANAS (OBRA URBANA). REORDENACIÓN DE LA PLAZA DE LAS GLORIAS. PLANTEAMIENTO EN DOS NIVELES: AREA SOBRE RASANTE DE LA PLAZA Y AREA SUBTERRANEA. VOLADIZO SOBRE EL TAMBOR DE LA PLAZA DE LAS GLORIAS: TRÁFICO RODADO, PEATONAL, TRANVÍA, ETC.

14 EL CENTRO DE DISEÑO DE BARCELONA. BLOQUES 1 Y 3: TRES NIVELES EN HORMIGÓN ARMADO. BLOQUE 2: MUROS PARALELOS DE 40 cm Y VOLADIZOS. FORJADOS POSTENSADOS DE 20 METROS DE LUZ LIBRE (CANTO DE 35 cm Y EMPLEO DE MONOTORONES). VOLADIZOS METALICOS (400 mm DE ESPESOR, FORMADOS POR PERFILES HEB E IPE). UNIONES ATORNILLADAS DE CATEGORIA C.

15 EL CENTRO DE DISEÑO DE BARCELONA. N/mm 2 ELEMENTO DE ANCLAJE. TENSIONES RESULTANTES EN EL MODELO DE ANÁLISIS EN ELU. ANCLAJE DE ESFUERZOS NORMALES MEDIANTE CABLES POSTESADOS (UNIDADES DE 37 ϕ 0,6 ). CRITERIOS DE DISEÑO ADOPTADOS EN EL POSTENSADO. DISEÑO ESPECÍFICO DE ELEMENTOS METÁLICOS DE ANCLAJE.

16 EL CENTRO DE DISEÑO DE BARCELONA. ZONA DE INTRODUCCION DEL CORTANTE REGRUESAMIENTO DEL MURO MURO CONEXIÓN MEDIANTE EL EMPLEO DE ELEMENTOS FLEXIBLES. INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DE ANCLAJE EN LA DISTRIBUCIÓN DE LOS ESFUERZOS CORTANTES EN EL MURO. INCREMENTO LOCALIZADO DEL ESPESOR DEL MURO. EMPLEO DE MICROHORMIGONES HP 40 EN ZONAS DE ANCLAJE.

17 EL CENTRO DE DISEÑO DE BARCELONA. PROTECCION DE LA PLAZA DE LAS GLORIAS. EMPLEO DE UNIONES ATORNILLADAS. TRATAMIENTO DE LAS DIFERENTES TOLERANCIAS ACERO HORMIGÓN EN LA INTERFASE. NIVELACIÓN Y PARALELISMO DE LA ESTRUCTURA.

18 EL CENTRO DE DISEÑO DE BARCELONA. DIFERENCIAS EN EL MONTAJE DE AMBOS VOLADIZOS. APEO INICIAL Y MONTAJE POR AVANCE EN VOLADIZO SOBRE LA PLAZA DE LAS GLORIAS (VOLADIZO 1). EJECUCIÓN DE LAS UNIONES ATORNILLADAS EN OBRA.

19 EL PUENTE DE TING KAU (HONG KONG). CONDICIONANTES: PUENTE ATIRANTADO MIXTO ACERO HORMIGÓN CONTINUO, CON TRES PILONOS. LONGITUD DE METROS ( METROS). PRESENCIA DE UNA VIA MARÍTIMA NAVEGABLE (RAMBLER CHANEL). CLIMATOLOGÍA ADVERSA: PRESENCIA DE TIFONES Y HURACANES.

20 EL PUENTE DE TING KAU (HONG KONG). EJECUCIÓN DE LOS PILONOS MEDIANTE ENCOFRADOS DESLIZANTES. PREFABRICACIÓN DE LOS MÓDULOS DE LA LOSA PREVIAMENTE AL MONTAJE DEL TABLERO. AVANCE EN VOLADIZOS COMPENSADOS, CON IZADO DE LAS PIEZAS DESDE EL TABLERO. EMPLEO DE MEDIOS MARITIMOS Y UNIONES ATORNILLADAS.

21 EL PUENTE DE TING KAU (HONG KONG). LOS CABLES PROPORCIONAN CONDICIONES DE APOYOS FIJOS BAJO CARGAS PERMANENTES. INSTALACIÓN DE LA ESTRUCTURA METÁLICA Y PRIMERA FASE DE TESADO. MONTAJE DE LOS PANELES DE LOSA PREFABRICADOS Y HORMIGONADO DE JUNTAS. SEGUNDA FASE DE TESADO SOBRE LA ESTRUCTURA MIXTA HASTA LOGRAR LA LONGITUD FINAL DEL CABLE.

22 EL PUENTE DE TING KAU (HONG KONG). PROCESO DE MONTAJE DEL MÓDULO TIPO: MONTAJE DE PANELES METALICOS. PRIMERA FASE DE TESADO DE CABLES. MONTAJE DE MÓDULOS DE LOSAS Y HORMIGONADO DE JUNTAS. SEGUNDA FASE DE TESADO DE CABLES.

23 LOS VIADUCTOS DE SAN TIMOTEO Y CANERO (ASTURIAS). Viaducto de San Timoteo Viaducto de Canero CONDICIONANTES: IMPORTANTES LUCES: 90 Y 110 METROS, RESPECTIVAMENTE. ALTURAS DE PILA SUPERIORES A LOS 80 METROS. PESOS SUPERIORES A LAS TONELADAS.

24 LOS VIADUCTOS DE SAN TIMOTEO Y CANERO (ASTURIAS). PUENTES EMPUJADOS METALICOS: SISTEMA DESARROLLADO DURANTE EL SIGLO XIX PARA LA CONSTRUCCIÓN DE GRANDES PUENTES DE FERROCARRIL. EMPLEADO POR INGENIEROS SUIZOS, FRANCESES Y BELGAS, CON LUCES SUPERIORES A LOS 60 M. EMPRESAS COMO EIFFEL, CAIL Y FIVES-LILLE PUSIERON A PUNTO LA TÉCNICA CON INGENIEROS COMO EIFFEL, SEYRING Y NÖRDLING. Viaducto de la Bouble (1.870)

25 LOS VIADUCTOS DE SAN TIMOTEO Y CANERO (ASTURIAS). EJECUCIÓN DE LAS PILAS MEDIANTE EL EMPLEO DE ENCOFRADOS DESLIZANTES. MONTAJE DE LA ESTRUCTURA EN PARQUE. EMPUJE SUCESIVO DE LA ESTRUCTURA MEDIANTE EL EMPLEO DE NARIZ Y TORRE DE ATIRANTAMIENTO PROVISIONAL.

26 LOS VIADUCTOS DE SAN TIMOTEO Y CANERO (ASTURIAS). Viaducto de San Timoteo Viaducto de Canero RETIRADA DE ELEMENTOS AUXILIARES DE EMPUJE: NARIZ Y TORRE. SUSTITUCIÓN DE APOYOS PROVISIONALES POR DEFINITIVOS. HORMIGONADO DE LA LOSA MEDIANTE EL EMPLEO DE PRELOSAS COLABORANTES.

27 LA PASARELA DE VOLANTÍN (BILBAO). CONDICIONANTES: SITUADA SOBRE EL RÍO NERVIÓN. LUZ DE 70 METROS. ARCO INCLINADO RESPECTO A LA VERTICAL. CAUCE NAVEGABLE POR PEQUEÑAS EMBARCACIONES DE RECREO.

28 LA PASARELA DE VOLANTÍN (BILBAO). MONTAJE DE LA ESTRUCTURA EN TIERRA, PARALELAMENTE AL CAUCE (MARGEN DEL RÍO NERVIÓN). GIRO DE LA ESTRUCTURA MEDIANTE APOYO EN UNA PONTONA.

29 EL VIADUCTO ALMONTE (CÁCERES). SITUADO EN LA AUTOVÍA DE LA PLATA. DOS ARCOS GEMELOS DE HORMIGÓN DE 184 METROS DE LUZ. LONGITUD TOTAL, INCLUYENDO VANOS DE ACCESO, DE 488 METROS. SITUADO SOBRE EL RÍO ALMONTE. CONDICIONANTES: PRESENCIA DEL CAUCE DEL RÍO. CAMINO CRÍTICO PARA EL TRANSPORTE DE TIERRAS Y MATERIALES. VANOS DE ACCESO DE GRAN LONGITUD.

30 EL VIADUCTO ALMONTE (CÁCERES). PUENTES ARCO: ESTRUCTURAS COMPLEJAS DE EJECUCIÓN, MÁS AÚN EN EL CASO DEL HORMIGÓN. RECUPERACIÓN DE LA TIPOLOGÍA EN LOS ÚLTIMOS TIEMPOS GRACIAS A LOS PROCESOS DE AVANCE EN VOLADIZO. Viaducto de Garabit ( ). Arco de 165 metros de luz.

31 EL VIADUCTO ALMONTE (CÁCERES). EXPERIENCIA PREVIA EN CONSTRUCCIÓN POR AVANCE EN VOLADIZO DE ARCOS. METODO TRADICIONAL: AVANCE CONJUNTO ARCO TABLERO FORMANDO UNA ESTRUCTURA TRIANGULADA. METODO NO APTO POR LA PRESENCIA DE GRANDES VANOS DE ACCESO. NECESIDAD DE ABRIR TRES FRENTES DE CONSTRUCCIÓN INDEPENDIENTES. Viaducto de Miraflores (Bilbao)

32 EL VIADUCTO ALMONTE (CÁCERES). EJECUCIÓN DEL ARCO POR AVANCE EN VOLADIZO MEDIANTE EMPLEO DE CORDÓN METÁLICO AUXILIAR. HORMIGONADO MEDIANTE CIMBRA DE LOS VANOS DE ACCESO DE FORMA INDEPENDIENTE. HORMIGONADO DEL TABLERO SOBRE EL ARCO UNA VEZ CERRADO.

33 EL VIADUCTO ALMONTE (CÁCERES) C Viaducto de Almonte Calzada derecha, semiarco sur Arco. S4. Temperatura losa inf /05/04 09:00 02/07/04 12:45 X: a uto, Y: c 55 X: a uto, Y: c 56 COMPROBACIÓN DEL PROCESO: CAPACIDADES MECÁNICAS Y CONTROL GEOMÉTRICO. DESARROLLO DE MEDIOS AUXILIARES Y PROCESOS ESPECÍFICOS (TIRANTES RÍGIDOS, CARROS DE AVANCE, ETC). INSTRUMENTACIÓN DEL PROCESO: CONTROL GEOMÉTRICO, TÉRMICO, ESFUERZOS, ETC.

34 EL VIADUCTO ALMONTE (CÁCERES). AVANCE DE LOS DOS SEMIARCOS EN EL ARCO SUR. PROCESOS DE CIERRE EN CLAVE.

35 EL PUENTE SOBRE LA AP-7 (GERONA). CONDICIONANTES: CONSTRUCCIÓN DE UN FERROCARRIL DE ALTA VELOCIDAD. DOS VANOS DE 53 METROS. IMPORTANTE ESVIAJE DE LA ESTRUCTURA. SITUADO SOBRE LA AUTOVÍA AP-7. IMPOSIBILIDAD DE CORTE DE TRÁFICO. PESO SUPERIOR A LAS TONELADAS.

36 EL PUENTE SOBRE LA AP-7 (GERONA). MONTAJE DE LA ESTRUCTURA EN PARQUE. EMPLEO DE CHAPAS PERFILADAS COMO ENCOFRADO. MONTAJE DE LA ARMADURA EN PARQUE. EMPUJE DEL CONJUNTO SIN CORTES DE TRÁFICO. HORMIGONADO DE LA LOSA DESDE EL PROPIO TABLERO.

37 EL PUENTE SOBRE LA AP-7 (GERONA). LLEGADA A LA PILA INTERMEDIA. RECUPERACIÓN DE DEFORMACIONES Y NIVELACIÓN DE LA ESTRUCTURA. CRUCE DEL SEGUNDO VANO CON APOYO EN LA PILA CENTRAL.

38 EL PUENTE SOBRE LA AP-7 (GERONA). CRUCE DEL SEGUNDO VANO (VISTA DESDE EL ESTRIBO). LLEGADA AL ESTRIBO, CON UNA DURACIÓN TOTAL DEL PROCESO DE 14 HORAS.

39 EL PUENTE DEL ESTRECHO DE CHACAO (CHILE). CONCURSO INTERNACIONAL DE DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN PARA EL NUEVO PUENTE DEL ESTRECHO DE CHACAO. DOS OPCIONES: PUENTE COLGANTE O ATIRANTADO. IMPORTANTE DESAFÍO PARA DISEÑADORES Y CONSTRUCTORES. CONDICIONANTES: DESAFÍO TECNOLÓGICO. FUERTES CORRIENTES. IMPORTANTE INTENSIDAD DE VIENTO. ACTIVIDAD SÍSMICA. PRESENCIA DE DOS VANOS.

40 EL PUENTE DEL ESTRECHO DE CHACAO (CHILE). SOLUCIÓN DE LA LICITACIÓN DE 2.005: PUENTE COLGANTE DE DOS VANOS. LUCES POR ENCIMA DE LOS METROS. TABLERO METÁLICO DE TIPO ORTÓTROPO. TABLERO CON ANCHURA DE UNOS 21,500 METROS.

41 EL PUENTE DEL ESTRECHO DE CHACAO (CHILE). FASES DE CONSTRUCCIÓN: EJECUCIÓN DE CIMENTACIONES, PILAS Y MACIZOS DE ANCLAJE. TENDIDO DEL CABLE. ELEMENTOS DE SUSPENSIÓN. IZADO DEL TABLERO. EJECUCIÓN DEL PAVIMENTO, SERVICIOS Y ACABADOS.

42 EL PUENTE DEL ESTRECHO DE CHACAO (CHILE). EJECUCIÓN DE LOS MACIZOS DE ANCLAJE, CON CÁMARAS DE TESADO. TIPOLOGÍA DEL CABLE PRINCIPAL.

43 EL PUENTE DEL ESTRECHO DE CHACAO (CHILE). TENDIDO DEL CABLE GUÍA. CONSTRUCCIÓN DEL CAT WALK. TENDIDO DEL CABLE ( AIR SPINNING ) MEDIANTE HILOS PARALELOS DE UNOS 5 mm. TESADO INDIVIDUAL DE LOS HILOS. COMPACTACIÓN DEL CABLE. RECUBRIMIENTO DEL CABLE CONTRA LA CORROSIÓN MEDIANTE BOBINADO DE ALAMBRES.

44 EL PUENTE DEL ESTRECHO DE CHACAO (CHILE). DISPOSICIÓN DE ELEMENTOS DE CUELGUE DEL TABLERO ( HANGERS ). COLOCACIÓN DE ELEMENTOS AUXILIARES PARA EL IZADO DE LAS DOVELAS DEL TABLERO. GEOMETRÍA DEL CABLE DISEÑADA PARA LOGRAR LA RASANTE FINAL.

45 EL PUENTE DEL ESTRECHO DE CHACAO (CHILE). TRANSPORTE MARÍTIMO DE LOS ELEMENTOS DEL TABLERO. IZADO DESDE PÓRTICOS DISPUESTOS EN LOS CABLES PRINCIPALES. MONTAJE DESDE EL CENTRO DE LOS VANOS HACIA LAS PILAS, DE FORMA SIMÉTRICA. MONTAJE ALTERNATIVO EN AMBOS VANOS. FIJACIÓN DE LOS TRAMOS ENTRE SÍ AL ALCANZAR UNA DEFORMADA ESTABLE.

46 GRACIAS POR SU ATENCIÓN