Los puentes mixtos bijácena: una solución competitiva en las luces medias

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1 Los puentes mixtos bijácena: una solución competitiva en las luces medias Ciencia y Técnica de la Ingeniería Civil Revista de Obras Públicas nº Año 157 Diciembre 2010 ISSN: ISSN electrónico: Composite twin-girder bridges: a competitive solution for medium span bridges Ricardo Llago Acero. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos Director del Departamento de Proyectos de Estructuras Metálicas. (España). ricardo.llago.acero@acciona.es ACCIONA Infraestructuras, S.A. Patricia García Rodríguez. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos Departamento de Proyectos de Estructuras Metálicas. (España). patricia.garcia.rodriguez@acciona.es ACCIONA Infraestructuras, S.A. Resumen: Desde mediados de los años 80 los puentes mixtos han encontrado en nuestro país un campo de aplicación en el rango superior de las luces medias, como una seria alternativa a las soluciones clásicas de hormigón pretensado. Su progresiva introducción en este campo tal vez se deba a la ausencia de medios auxiliares capaces para la ejecución de dichas luces en hormigón, tales como las cimbras autolanzables y, quizá, a que otras técnicas de construcción, como la ejecución por avance en voladizo, resultan excesivamente costosas fuera de su rango óptimo de aplicación. Sin embargo, pese a las ventajas que presentan, las soluciones mixtas aún no han encontrado una clara aplicación en la zona inferior de las luces medias. Tal vez el empleo excesivo de las tipologías en cajón, frente a otras opciones más sencillas y competitivas, impide que los puentes mixtos sean considerados como una verdadera alternativa en este rango a las realizaciones en hormigón pretensado, como ocurre en otros países de nuestro entorno. Una de las tipologías que cumple estos requisitos es el llamado puente bijácena, cuya aplicación predomina entre las soluciones mixtas adoptadas en Europa, y que, pese a sus innegables ventajas, cuenta con un número reducido de realizaciones en España. Palabras Clave: Puentes mixtos; Puente bijácena ; Luces medias; Técnicas de construcción Abstract: Ever since the eighties, composite bridges have found a field of application in Spain in the upper range of medium span bridges and have served as a serious alternative to more traditional prestressed concrete solutions. Their progressive introduction in this area is perhaps due to the lack of the auxiliary resources required for the construction of these spans in concrete, such as self-launching falsework and perhaps on account that other construction techniques such as advance cantilever construction tend to be excessively expensive outside their optimum range of application. However, in spite of the advantages they offer, composite solutions have not yet found a clear application in the lower range of medium spans. Perhaps the excessive use of box-girder type systems as opposed to other simpler and more competitive options has prevented composite bridges from being considered as a true alternative in this range of constructions in prestressed concrete, as occurs in other countries in our vicinity. One of the types that complies with these requirements is the twin-girder bridge which predominates among the composite solutions employed in Europe, but which, in spite of its irrefutable advantages, has only been employed on a limited number of occasions in Spain. Keywords: Composite bridges; Twin-girder bridge; Medium span; Construction techniques Introducción Los puentes mixtos han experimentado un crecimiento constante en nuestro país desde mediados de los años 80, con realizaciones destacables que han explorado con éxito un importante número de tipologías. Las soluciones desarrolladas durante este tiempo se basan mayoritariamente en las aplicaciones clásicas de la sección en cajón, aunque también incluyen soluciones atirantadas o en celosía, sin dejar al margen los puentes arco. Los puentes mixtos han encontrado en estos años una clara aplicación en el rango superior de las luces medias, adentrándose, incluso, en el campo de las grandes luces. Las tipologías mixtas se han mostrado igualmente adecuadas para los nuevos puentes de las líneas ferroviarias de alta velocidad, donde se ha em- Se admiten comentarios a este artículo, que deberán ser remitidos a la Redacción de la ROP antes del 28 de febrero de Recibido: abril/2010. Aprobado: octubre/ a 46 Revista de Obras Públicas/ISSN: /ISSN electrónico: /Diciembre 2010/Nº

2 Ricardo Llago Acero, Patricia García Rodríguez pezado a seguir el ejemplo francés y comienzan a aparecer realizaciones que en nada desmerecen a las ejecutadas en hormigón pretensado. Nuestro país ha desarrollado ejemplos en el campo de las estructuras mixtas con un elevado nivel técnico, dando lugar, incluso, a soluciones novedosas en este ámbito, algunas de las cuales empiezan ya a incorporarse como recursos habituales en las realizaciones de otros países. Son soluciones tales como la doble acción mixta, o las llamadas tipologías de cajón estricto, verdaderas muestras del elevado nivel técnico de la ingeniería española en este campo. Sin embargo, pese a este conjunto de circunstancias favorables, los puentes mixtos no han conseguido ocupar el lugar que merecen en el rango de las luces medias, excepto en su límite superior, donde las soluciones de hormigón pretensado construidas con autocimbra ya no resultan aplicables, y el campo de los puentes de hormigón ejecutados por avance en voladizo todavía no ha encontrado su rango óptimo de aplicación. Resulta difícil comprender que una solución que cuenta con las ventajas de su ligereza, de la capacidad autoportante de sus secciones durante el proceso constructivo y de su construcción industrializada no consiga lograr un fácil encaje en el campo de las luces medias. Tal vez la respuesta se encuentre en el empleo de tipologías inadecuadas para esas luces, todo lo cual haga que este tipo de soluciones sean consideradas habitualmente como poco competitivas. Así, el análisis de las tipologías utilizadas en este rango en los países de nuestro entorno muestra soluciones diferentes a la aplicación prácticamente universal de la sección en cajón en España, despreciando otras opciones que pudieran resultar ventajosas. El presente artículo pretende, tras analizar la situación actual de los puentes mixtos en las luces medias, presentar las ventajas de la tipología denominada puente bijácena en dicho campo, a través de consideraciones constructivas, de diseño y factores de tipo económico. 1. Las soluciones mixtas para luces medias en España La mayoría de las soluciones mixtas proyectadas y construidas en España en el campo de las luces medias se han basado, hasta el momento, en el empleo casi exclusivo de secciones transversales formadas por un único cajón monocelular. Dichas soluciones consideran mecanismos de simple o doble acción mixta, y recurren al armado longitudinal de la losa sobre apoyos internos para controlar la fisuración. Los métodos de construcción empleados se basan mayoritariamente en la elevación y montaje del cajón abierto, generalmente mediante la utilización de grúas automóviles, aunque empiezan a aplicarse con cierta frecuencia los montajes por empuje de la sección metálica. La losa se ejecuta posteriormente, aprovechando en la mayoría de los casos la capacidad portante de la estructura metálica, sin recurrir al apeo de sus secciones, y empleando frecuentemente elementos prefabricados de tipo prelosa para su hormigonado. Sin embargo, el uso casi exclusivo de secciones formadas por un único cajón monocelular no resulta la solución óptima para cualquier rango de luces y geometría. Así, en el caso de luces por debajo de los 45 ó 50 metros, las soluciones mixtas que emplean la sección en cajón permiten importantes esbelteces con anchuras relativamente grandes. Este hecho da lugar a secciones con relaciones canto/ancho o luz/ancho poco favorables, resultando demasiado sensibles a los efectos de la distorsión y a las reducciones del ancho colaborante de las alas. Para resolver estas cuestiones resulta preciso el empleo de diafragmas y sistemas de arriostramiento transversal excesivamente costosos, o asumir un aprovechamiento reducido del material dispuesto en las alas, lo que, en muchas ocasiones, penaliza enormemente el empleo de las soluciones mixtas. Así pues, las soluciones basadas en el empleo de un único cajón metálico monocelular no se adaptan fácilmente a la anchura de las plataformas habituales en los rangos inferiores de las luces medias, encontrándose fuertemente penalizadas por el aprovechamiento de sus alas inferiores, o siendo excesivamente sensibles a los efectos de la distorsión, lo que las penaliza igualmente por la necesidad de disponer diafragmas más próximos y rígidos. Estas cuestiones se solucionan, a veces, empleando diseños multicelulares, con varias almas, mediante el uso de cajones gemelos de menor tamaño, o disponiendo voladizos transversales que disminuyan la anchura y logren comportamientos más ventajosos. Se trata de respuestas que en ningún caso resultan económicas, ni favorecen la aplicación de las soluciones mixtas. Por otra parte, la ventaja de la esbeltez se traduce en cantos demasiado reducidos, lo que plantea tremendas dificultades para establecer unas condiciones mínimas que permitan la inspección y el mantenimiento futuro 30 Revista de Obras Públicas/ISSN: /ISSN electrónico: /Diciembre 2010/Nº a 46

3 Los puentes mixtos bijácena: una solución competitiva en las luces medias de la estructura. Este hecho lleva, en algunos casos, al diseño de elementos inaccesibles, con necesidad de sobreespesores por corrosión que, debido a su importante perímetro interior, incrementan sensiblemente sus cuantías y transforman las opciones mixtas en poco competitivas. Las soluciones de hormigón pretensado, prefabricadas o in situ, han resuelto estos problemas desarrollando tipologías propias adaptadas al rango inferior de las luces medias. Piénsese, por ejemplo, en las aplicaciones de las losas aligeradas, con elevadas esbelteces y sin necesidad de acceso a su interior, o en las soluciones prefabricadas de tipo industrializado utilizadas habitualmente en estas luces, ninguna de las cuales tiene aplicación fuera de este campo. No se trata, pues, de una falta de competitividad de las soluciones mixtas, sino más bien de la utilización de tipologías extrapoladas fuera de su rango óptimo de aplicación. Existen respuestas adecuadas en el campo de las estructuras mixtas para afrontar estos retos, como pueden ser los puentes de vigas múltiples en las luces cortas, las secciones formadas por perfiles embebidos cuando es precisa una elevada esbeltez, o, como pretende demostrar el presente artículo, el puente bijácena. Actualmente, aunque las soluciones de hormigón pretensado resultan altamente competitivas en la zona inferior de las luces medias, las estructuras mixtas aportan soluciones técnica y económicamente interesantes, consiguiendo una mejora en los plazos de ejecución, menores necesidades de medios auxiliares y un incremento en la calidad de construcción, lo que les otorga importantes ventajas en numerosas ocasiones. Los puentes mixtos han probado ampliamente sus ventajas en el rango superior de las luces medias, mostrándose como una solución fiable y competitiva. Pero para poder tener opciones en la zona inferior de este rango, éstas deberían venir, como ocurre en las soluciones de hormigón, de la mano de tipologías adaptadas a esas luces, fácilmente industrializables, como es el caso de los puentes de vigas y, en particular, del puente bijácena. 2. El puente bijácena La sección transversal de los primeros puentes mixtos se encontraba formada por un conjunto de varias vigas paralelas, dispuestas longitudinalmente, con separaciones constantes y arriostradas entre sí. Estos elementos Fig. 1. Puente de vigas. proporcionaban apoyo a la losa del tablero, a la vez que, en su trabajo conjunto con el hormigón, daban lugar a la sección mixta. Su simplicidad de diseño y ejecución la convirtieron en la tipología idónea para las primeras aplicaciones de las soluciones mixtas, basadas en sus inicios en esquemas estructurales de tipo isostático. Esta tipología ha llegado hasta nuestros días prácticamente inalterada en sus aspectos esenciales, encontrando su aplicación en las realizaciones mixtas con luces menores de 30 metros, isostáticas o continuas, y empleando en su ejecución casi exclusivamente perfiles laminados. Sin embargo, el incremento del coste de la mano de obra y el descenso del precio del acero penalizaron, a lo largo de los años, la repercusión del trabajo en taller y las actividades de montaje en obra, conduciendo progresivamente a la reducción del número de vigas que componían la sección transversal. De esta forma, los factores de tipo económico llevaron a la simplificación del puente mixto, eliminando vigas, reduciendo y simplificando los numerosos y complejos sistemas de arriostramiento y, en consecuencia, facilitando su construcción y montaje en obra, hasta llegar a la solución formada por dos vigas paralelas tal y como se conoce hoy en día. El sistema formado por dos vigas dio lugar a la sección transversal habitualmente empleada en Europa en las luces medias, dominando el mercado de los puentes mixtos por encima de los 30 metros de luz. Por debajo de este valor, como se ha indicado, las soluciones mixtas formadas por vigas múltiples laminadas, o por perfiles embebidos en hormigón, compiten en Europa con las tipologías de hormigón pretensado. Sin embargo, por encima de esta luz, las secciones formadas por dos vigas han empezado a dominar gradualmente las realizaciones de los puentes mixtos europeos, tanto pa- 29 a 46 Revista de Obras Públicas/ISSN: /ISSN electrónico: /Diciembre 2010/Nº

4 Ricardo Llago Acero, Patricia García Rodríguez ra ferrocarril como para carretera. Son las soluciones conocidas como twin girders en el ámbito anglosajón, bipoutre en Francia o puente bijácena en España. La tipología del puente bijácena responde a una sección simple y eficaz, con un buen rendimiento estructural. En líneas generales, se encuentra formada por una losa superior de hormigón, armada longitudinalmente sobre apoyos internos, que apoya en dos vigas longitudinales de alma llena, de canto constante o variable. Aunque esta losa proporciona estabilidad al conjunto y actúa como elemento de arriostramiento superior, aportando rigidez transversal a la estructura metálica, las vigas principales se vinculan transversalmente de acuerdo con dos posibles variantes: Una viga transversal independiente, de alma llena, situada a media altura de la sección metálica, con espaciamientos en el entorno de los 8 metros en puentes de carretera. Una viga mixta transversal, situada al nivel inferior de la losa, a la que sirve de apoyo, permitiendo el uso de espesores de hormigón en el entorno de los 20 ó 25 cm para separaciones de unos 4 metros. Fig. 2. Evolución de la sección transversal. El puente bijácena es una de las tipologías que más esfuerzos ha dedicado a su evolución constante, adaptándose al permanente desarrollo de las nuevas técnicas y medios de producción, e incorporando los progresos teóricos producidos en el entendimiento estructural de las secciones mixtas y en los dominios de la estabilidad, de la torsión y de la fatiga, todo lo cual favorece la tendencia a la simplificación de la tipología. Las soluciones adoptadas a lo largo de los años disminuyen progresivamente el número e, incluso, llegan a suprimir elementos de estabilización tales como rigidizadores, arriostramientos o marcos transversales. Las causas de este hecho podrían explicarse a través de factores de tipo económico, como es el incremento del coste de la mano de obra, lo que invierte la tendencia previa y hace que el diseño óptimo pase por una simplificación de la estructura, con un mayor consumo de material y una disminución de los costes de fabricación. Los factores de tipo económico contribuyen de esta forma al diseño de puentes cada vez más sencillos, reduciendo, además, el número de cambios de espesor, a costa de incrementar el volumen de material empleado en su ejecución. Las soluciones adoptadas en los años 60 muestran la tendencia de aquellos momentos, en los que la opción más competitiva pasaba por ser aquella que lograra minimizar el volumen de material empleado, siendo un factor de menor importancia el número de horas utilizadas en su ejecución. Los diseños de aquella época muestran, igualmente, una clara aplicación de los criterios de cálculo elásticos. Se trata de solu- De forma diferente a las secciones en cajón, su respuesta estructural frente a las sobrecargas excéntricas se basa en mecanismos de flexión diferencial entre las vigas, lo que, con fuertes curvaturas, penaliza su comportamiento. Las acciones horizontales son recogidas por los marcos transversales en H que, a través de la flexión en su plano, las transmiten a los diafragmas de apoyo. Como se verá posteriormente, la sección bijácena es una tipología plenamente adaptada a las luces medias, presentando importantes ventajas que favorecen su construcción industrializada y su adecuación a los diferentes procesos de montaje en obra. 3. La evolución de la sección transversal 32 Revista de Obras Públicas/ISSN: /ISSN electrónico: /Diciembre 2010/Nº a 46

5 Los puentes mixtos bijácena: una solución competitiva en las luces medias ciones que presentan almas rigidizadas longitudinal y transversalmente por su cara interior, arriostramientos transversales en celosía entre vigas principales y, finalmente, arriostramientos horizontales, también resueltos mediante celosías, que cierran la sección. Como puede observarse, la tendencia es clara hacia soluciones que minimizan el material empleado, a cambio de introducir una importante componente de mano de obra en la fabricación. Durante la década de los 70 la incorporación de los procesos automáticos de soldadura plantea la necesidad de reducir y simplificar las numerosas intersecciones entre los rigidizadores de las almas. Las realizaciones de la época muestran una cierta tendencia hacia la simplificación de la sección transversal, pero apenas se perciben diferencias con las soluciones adoptadas en la década anterior. Siguen empleándose elementos transversales formados por celosías, y siguen estando presentes los métodos de cálculo elásticos, como puede apreciarse en la presencia de rigidizadores longitudinales y transversales en las almas. Aparece, sin embargo, una tendencia hacia la incorporación de los procesos automáticos de soldadura, y eso se aprecia, por ejemplo, en la separación de la rigidización longitudinal y transversal entre ambas caras de las almas de las vigas principales, tratando de evitar el cruce de elementos y reduciendo así el tiempo preciso para la ejecución de la estructura. Otro aspecto destacable es la incorporación de los aceros autopatinables en sus realizaciones, permitiendo aumentar de esa forma su competitividad frente a las soluciones de hormigón. Fig. 3. Puente mixto bijácena. A principios de los años 80 diversos códigos adoptan las teorías del campo diagonal de tracciones, o cálculo postcrítico, para la verificación de la capacidad de las almas, permitiendo la práctica eliminación de los rigidizadores longitudinales. Por otra parte, el aumento de los espesores de las almas favorece el incremento de la distancia entre los rigidizadores transversales. Las realizaciones de esos años presentan muchos avances en la sección transversal, transformándose prácticamente en la solución empleada en la actualidad. La constancia del precio del acero durante muchos años ha llevado a disminuir drásticamente los costes de fabricación, buscando soluciones más acordes con el comportamiento estructural de esta tipología y con una menor repercusión de la mano de obra en su ejecución. Los métodos de cálculo elastoplásticos, así como la capacidad postcrítica de las almas, conducen a la casi total eliminación de la rigidización longitudinal, salvo en las zonas de apoyos internos, donde siguen empleándose en algunas ocasiones. Los esfuerzos de torsión, recogidos hasta entonces por secciones cerradas inferiormente por un plano de celosía, comienzan a afrontarse mediante el empleo de secciones abiertas, a través de mecanismos de torsión no uniforme. De la misma forma, los arriostramientos transversales, resueltos hasta ese momento mediante el empleo de celosías, se simplifican y transforman en marcos transversales formados por una viga de alma llena, disminuyendo su número y buscando, igualmente, la sencillez de ejecución de sus uniones. En la actualidad los aspectos evolutivos de esta tipología provienen de la aparición de nuevas calidades de acero, tales como los termomecánicos, y de la inclusión en la normativa de los métodos de cálculo que permiten el diseño de vigas híbridas, lo que simplifica las secciones correspondientes a los apoyos internos, disminuyendo los importantes espesores precisos en las alas inferiores. 4. La solución francesa La aparición de los puentes mixtos en el rango de las luces medias está ligada con el aprovechamiento de su carácter industrial, así como con la incorporación de los avances producidos en el ámbito técnico. Estas circunstancias llevan, necesariamente, a la concepción y diseño de soluciones que se beneficien de estos factores y simplifiquen al máximo la ejecución en taller y el 29 a 46 Revista de Obras Públicas/ISSN: /ISSN electrónico: /Diciembre 2010/Nº

6 Ricardo Llago Acero, Patricia García Rodríguez existiendo refuerzos de armadura longitudinal sobre las secciones de apoyos, lo que permite el control de las condiciones de fisuración. La presencia de los elementos de arriostramiento entre vigas, dispuestos a media altura, permite el empleo de encofrados móviles, facilitando el hormigonado de la losa. Todos los detalles de unión entre elementos se han simplificado enormemente, buscando una mayor sencillez de ejecución a la vez que un comportamiento adecuado frente a los posibles fenómenos de fatiga. Fig. 4. Viaducto de la Haute Colme (Francia). montaje en obra de las soluciones mixtas. En este sentido, Francia constituye un ejemplo espectacular, en el que los puentes mixtos han experimentado un auge importante desde los años 80, fundamentalmente en el rango de las luces medias, tanto en sus aplicaciones para carretera como en las últimas realizaciones para el ferrocarril de alta velocidad. Un factor importante en el crecimiento de las soluciones mixtas en Francia ha sido el desarrollo de tipologías adaptadas a las luces medias, aprovechando las ventajas propias de la construcción industrializada. Así, la ingeniería francesa ha realizado una labor constante de evolución de las soluciones de puente bijácena para su empleo en el rango de las luces medias de los puentes de carretera y ferrocarril, entre los 30 y los 100 metros de luz, basándose en los siguientes aspectos: La estructura principal se encuentra formada por dos vigas longitudinales armadas, de canto constante o variable, con espesores de alas y almas que se adaptan en cada sección a las necesidades resistentes de la estructura. Las vigas principales han eliminado prácticamente la rigidización longitudinal de las almas, facilitando los procesos de ejecución en taller y abriendo la posibilidad de empleo de sistemas automáticos de soldadura. Los elementos de estabilización transversal se encuentran espaciados en el entorno de los 8 metros, estando constituidos por marcos con sección en H, donde el elemento estabilizador se encuentra formado por un perfil laminado o armado. Para los anchos habituales de tablero la losa superior se encuentra armada transversalmente, En el caso de las líneas de alta velocidad, donde los límites de deformación y las necesidades de rigidez resultan más estrictos que para el tráfico de carretera, el diseño del puente bijácena se ha adaptado a dichos requerimientos modificando parcialmente su diseño tradicional: Las soluciones adoptadas se basan en diseños de canto constante, con relaciones de esbeltez de la sección metálica de 1/15, aproximadamente. Los elementos de arriostramiento transversal entre las vigas principales se encuentran formados por diafragmas de alma llena, disponiéndose con separaciones menores que en el caso de puentes de carretera. Los diafragmas transversales, debido a su mayor canto, incorporan pasos de hombre, situándose pasarelas de inspección entre las vigas principales. Se abandonan los mecanismos de torsión no uniforme para mejorar la rigidez torsional de las soluciones adoptadas, empleándose arriostramientos de celosía dispuestos al nivel de las alas inferiores o, en algún caso, efectuando el cierre de las secciones mediante el empleo de losas de hormigón. 5. Ventajas de la solución bijácena La evolución del puente de vigas clásico hasta la solución actual de puente bijácena ha tratado de incorporar siempre los avances técnicos, la mejora de los medios de producción y los desarrollos teóricos contenidos en los nuevos códigos de diseño, buscando aprovechar en todo momento las ventajas que la construcción industrializada proporciona 34 Revista de Obras Públicas/ISSN: /ISSN electrónico: /Diciembre 2010/Nº a 46

7 Los puentes mixtos bijácena: una solución competitiva en las luces medias al diseño de los puentes en las luces medias. Así pues, esta tipología presenta algunos aspectos muy atractivos desde el punto de vista del diseño y la ejecución: Fig. 5. Detalle con comportamiento mejorado a fatiga. La solución de puente bijácena permite una construcción sencilla en taller, mostrando aspectos que facilitan un alto grado de industrialización. Permite el transporte aislado hasta la obra de cada una de las vigas, así como un montaje rápido y sencillo al simplificarse enormemente los elementos de estabilización y arriostramiento transversal. Se trata de una solución que se adapta con gran facilidad a los sistemas de montaje con grúa o empuje de la sección metálica, precisando medios más reducidos y sencillos que los necesarios para la sección en cajón. El puente bijácena permite lograr un aprovechamiento máximo del material dispuesto en las alas inferiores al eliminarse las reducciones por ancho eficaz, bien por arrastre de cortante o por fenómenos de abolladura postcrítica en las alas. Elimina prácticamente la presencia de la rigidización longitudinal de las almas, lo cual tiene una importante repercusión económica en su fabricación, a la vez que facilita la aplicación de los procesos automáticos de soldadura. En algunos casos se mantiene únicamente en las secciones de apoyos internos de puentes continuos, mejorando la capacidad de las almas. Presenta una enorme facilidad y rapidez de ejecución de las uniones en taller y en obra, todo lo cual aumenta la velocidad de construcción y la calidad de la solución ejecutada. Debido al empleo de secciones abiertas, el puente bijácena se adapta con facilidad al empleo de uniones atornilladas, lo cual simplifica más aún, si cabe, su montaje en obra. Permite una fácil ejecución de la losa del tablero mediante el empleo de encofrados móviles, para cuyo uso se encuentra bien adaptado, o a través de la utilización de elementos prefabricados. Existen variantes tipológicas de su sección transversal que permiten una adaptación sencilla a diferentes anchuras del tablero sin perder por ello sus ventajas. Sin embargo, entre las desventajas citadas por algunos autores encontramos las siguientes: Duplicación de la superficie expuesta al viento, lo cual podría penalizar su utilización en puentes de luz importante o gran altura de pilas. Peor respuesta resistente que las secciones en cajón frente a las sobrecargas excéntricas, curvaturas o esviajes importantes. Baja rigidez a torsión, por lo que se precisa la disposición de importantes arriostramientos inferiores en aquellos casos en que resulta ser un aspecto determinante. Menores posibilidades estéticas para un diseño integral del tablero, pilas y estribos, como ocurre en el caso de entornos urbanos. No obstante, estas desventajas no hacen sino recordar que cualquier tipología posee ciertas condiciones de aplicación y rangos óptimos de utilización, y que no deberían efectuarse extrapolaciones a otros ámbitos en los cuales no resulte ser una solución ventajosa. Idénticas consideraciones podrían establecerse con respecto a la sección en cajón, todo lo cual no hace sino establecer una serie de ámbitos de aplicación óptimos de determinadas soluciones tipológicas y estructurales. 29 a 46 Revista de Obras Públicas/ISSN: /ISSN electrónico: /Diciembre 2010/Nº

8 Ricardo Llago Acero, Patricia García Rodríguez 6. Variantes tipológicas del puente bijácena El puente bijácena es una solución capaz de adaptarse a distintas anchuras de plataforma, dando lugar esta circunstancia a diferentes tipologías de la sección transversal. Estas variantes tipológicas de la sección pueden adaptarse, a su vez, a aquellas que aparecen en la dirección longitudinal de la estructura, como son los diseños que emplean el canto constante, los que se basan en los acartelamientos en las zonas de apoyo interno o las soluciones de canto variable. En función de la anchura de la plataforma, el puente bijácena podría adoptar las siguientes variantes tipológicas de la sección transversal: En aquellos puentes en los que la anchura del tablero resulta inferior a 13 ó 14 metros, el puente bijácena podría adoptar su sección clásica, formada por dos vigas principales dispuestas longitudinalmente y arriostradas en dirección transversal mediante marcos en H, con separaciones en el entorno de los 8 metros. En esta tipología, la separación de las vigas principales varía entre 0,50 y 0,55 veces la anchura del tablero. La losa, diseñada en hormigón armado, apoya transversalmente en las alas de las vigas principales. El arriostramiento entre estos elementos se efectúa mediante marcos en H, formados por vigas transversales de sección abierta que se sitúan a media altura del canto de los elementos principales, y que se unen a los rigidizadores transversales de las almas. Para estos elementos se adoptan secciones en T, lo que incrementa la estabilidad de la estructura metálica. La disposición a media altura de las vigas transversales habilita un espacio libre por encima de los marcos, lo que permite el empleo de un encofrado móvil para la ejecución de la losa en aquellos casos en los que ésta se construye in situ. Si la anchura resulta mayor de 14 metros, la solución adoptada consiste en elevar la posición de las vigas transversales al nivel inferior de la losa, transformándolas en elementos mixtos acero hormigón. En este tipo de sección transversal, la distancia entre las vigas principales se incrementa en la misma proporción que lo hace la anchura de la plataforma, sin necesidad de aumentar el espesor de la losa. La posición de las vigas transversales crea una línea de apoyo suplementaria para la losa, separándose entre sí a distancias en el entorno Fig. 6. Variantes tipológicas de la sección transversal. de los 4 metros. Esta solución permite distancias entre las vigas longitudinales mayores que en el caso anterior, logrando que los voladizos laterales de la losa no superen valores razonables. Otra opción empleada en los diseños anglosajones es la disposición de un nuevo elemento longitudinal entre las dos vigas principales. Este elemento, denominado stringer, posee un canto menor que la estructura principal debido a su apoyo en los elementos transversales de arriostramiento, creando de esta forma una nueva línea de apoyo de la losa entre las dos vigas. Este diseño permite incrementar la separación entre las vigas principales al disminuir la luz de la losa, aunque sus uniones con los marcos transversales deben ser estudiadas con detalle para evitar futuros problemas de fatiga. 36 Revista de Obras Públicas/ISSN: /ISSN electrónico: /Diciembre 2010/Nº a 46

9 Los puentes mixtos bijácena: una solución competitiva en las luces medias Una variante de la solución anterior empleada en plataformas de mayor anchura es la combinación de la elevación de las vigas transversales con la presencia de voladizos exteriores a las vigas principales. Esta variante tipológica permite el empleo de zonas voladas de la plataforma de mayor longitud, reduciendo, por tanto, la distancia entre las vigas principales, lo que permite disminuir la anchura necesaria de las pilas o de sus dinteles, consiguiendo así soluciones de mayor esbeltez y ligereza. Existe otra solución para tableros de anchura importante que aprovecha la sección clásica del puente bijácena, consistente en el postesado transversal de la losa. En realidad se trata de la misma solución que el puente tradicional con marcos transversales en H, pero en este caso se emplea un postesado transversal del tablero en lugar del armado habitual, lo que permite mayores separaciones entre vigas principales y voladizos de mayor longitud que la sección clásica. El postesado transversal de la losa es una solución cara, y únicamente ha sido utilizado en el caso de puentes tipo bijácena con anchuras importantes de tablero. Resulta eficaz en aquellos casos en los que la anchura excede el rango de 15 a 18 metros, permitiendo incrementar el espaciamiento de las vigas principales hasta, aproximadamente, los 10 metros. Suelen emplearse habitualmente elementos de tipo monotorón, con separaciones relativamente pequeñas debido a su reducida capacidad. Este espaciamiento dependerá, obviamente, de la cuantía de armadura transversal dispuesta y de la intensidad de las tensiones debidas a la flexión. Por otra parte, debido a que los espesores de la losa suelen ser relativamente pequeños, los tendones se diseñan con un trazado recto, disponiéndose los anclajes alternativamente a ambos lados del tablero. Fig. 7. Viaducto de la Maine (Francia). Finalmente deben mencionarse las soluciones formadas por vigas múltiples. Se trata, en realidad, del mismo puente mixto que el puente bijácena, con la única diferencia que esta solución emplea un número mayor de vigas en la sección transversal, con separaciones entre 2 y 3,5 metros y eliminando prácticamente los voladizos laterales. Esta tipología permite una mayor anchura de la plataforma, o mayores esbelteces y luces, siendo en estos casos donde encuentra aplicación. 7. Aspectos de diseño Aunque la tipología de puente bijácena corresponde a una solución estructural sencilla, su aplicación debería responder a un esquema adecuado que tenga en cuenta todos los parámetros involucrados y permita un diseño racional y económico. El objetivo de este apartado es presentar una serie de criterios generales que permitan plantear correctamente el diseño de esta tipología. Un parámetro importante en el momento de afrontar un nuevo diseño es la elección de los cantos óptimos de la estructura. Así, para las diferentes opciones disponibles, los cantos constructivos (losa y sección metálica) para los anchos de plataforma habituales, referidos a la luz del vano principal, podrían ser los siguientes: Canto constante: L/20 a L/25. Canto variable mediante acartelamientos en apoyos: L/18 en apoyos y L/30 a L/40 en vano. Canto variable parabólicamente: L/15 en apoyos y L/30 a L/40 en vano. Estas soluciones para el diseño del puente en alzado pueden combinarse, a su vez, con cada una de las variantes tipológicas de la sección transversal indicadas previamente, todo lo cual da lugar a un impor- 29 a 46 Revista de Obras Públicas/ISSN: /ISSN electrónico: /Diciembre 2010/Nº

10 Ricardo Llago Acero, Patricia García Rodríguez H Fig. 8. Parámetros de diseño de la sección. B L/15 H/5 a H/3 L = 0,50 a 0,55 B tante abanico de posibilidades para la concepción de la estructura. Sin embargo, para las anchuras habituales de plataforma, la solución comúnmente empleada corresponde a la variante clásica de la sección bijácena. En este caso, la separación de las vigas principales se encuentra normalmente en el entorno de 0,50 a 0,55 B, siendo B la anchura del tablero, lo que da lugar a dimensiones de las zonas voladas dentro de los rangos habituales. Estas dimensiones de la sección transversal permiten un diseño de la losa en el que se empleen soluciones en hormigón armado, pudiendo considerarse adecuados espesores en el entorno de los 30 cm sobre las vigas, y de 25 cm en el centro de la losa. Si la sección adoptada corresponde a plataformas de mayor anchura, en las que las vigas pertenecientes a los marcos transversales se sitúan bajo la losa, disponiéndose voladizos exteriores, las separaciones habituales de 4 metros permiten el empleo de losas armadas, con espesores en el entorno de los 20 ó 25 cm. Con respecto a las dimensiones de las alas de las vigas principales, podrían adoptarse valores entre H/5 y H/3 para la anchura del ala inferior, siendo H el canto de la sección metálica. Estos valores dan lugar a anchos entre 500 y mm cuando las luces consideradas varían entre 30 y 100 metros. En el caso del ala superior, la dimensión mínima a adoptar debería encontrarse en el entorno de los 400 mm, permitiendo de esta forma un apoyo adecuado de soluciones de tipo prefabricado y un alojamiento cómodo de la conexión. Así, como en el caso anterior, las anchuras de ala encontradas en el rango de luces indicado adoptan valores entre 400 y 800 mm. En lo referente a las almas, las recomendaciones españolas RPX-95 establecen un límite de esbeltez para almas rigidizadas transversalmente de 160 en las regiones de apoyo de vigas continuas, y de 240 para las secciones de centro de vano. Estos límites se incrementan a 250 y 350, respectivamente, cuando se disponen rigidizadores longitudinales. Habitualmente los espesores de las almas son casi siempre mayores que los mínimos necesarios por los requerimientos de la capacidad a cortante, permitiendo así limitar el número de rigidizadores verticales. En la práctica, estos espesores no suelen ser menores de 12 mm, facilitando la manipulación de las vigas durante la construcción. Un aspecto que merece atención es la mejora del comportamiento de las almas en el rango postcrítico frente a las soluciones en cajón. La anchura del campo de tracciones, así como su longitud de anclaje, se encuentran gobernadas por un mecanismo que implica la formación de rótulas plásticas en las alas, por lo que la rigidez de éstas resulta un factor determinante. Los espesores empleados en las alas de las soluciones bijácena proporcionan una mayor rigidez que en las secciones en cajón, por lo que al encontrarse el ala superior unida a la losa, con una rigidez apreciable, el comportamiento postcrítico se encuentra gobernado por el ala inferior, con espesores habitualmente importantes. Los marcos transversales en H suelen disponerse a distancias en el entorno de los 8 metros en puentes de carretera con trazado recto, disminuyendo estas separaciones en el caso de curvaturas importantes o puentes de ferrocarril. Estos elementos transversales se materializan, a menudo, mediante el empleo de perfiles laminados o secciones armadas, con cantos en el entorno de 1/15 del espaciamiento de las vigas principales y anchuras de ala entre 200 y 300 mm. Este último valor debería considerarse el mínimo preciso para poder disponer de un espacio adecuado para la conexión en aquellas secciones en las que los elementos transversales se sitúan directamente bajo la losa. En el caso de una solución de tipo bijácena, con canto constante y una distribución homogénea de luces, la siguiente relación estadística proporciona valores adecuados de las cuantías de acero estructural con fines de predimensionamiento: Q S (kg/m 2 ) = 0,105 L 1, donde L = luz del vano principal (en metros) Por último, los valores habituales de las cuantías longitudinales de armadura pasiva en las zonas de apoyos internos se encuentran en el entorno del 1,3 al 1,5% del área de la sección transversal de la losa. 38 Revista de Obras Públicas/ISSN: /ISSN electrónico: /Diciembre 2010/Nº a 46

11 Los puentes mixtos bijácena: una solución competitiva en las luces medias Tabla 1. FABRICACIÓN TIEMPO PESO Vigas principales: Corte de las chapas 10% Empalme de chapas 11% Formación de las vigas en L 14% 85% Rigidización 48% 6% Conectores 4% Movimientos de las piezas 5% Marcos transversales 5% 6% Varios 3% 3% 8. Aspectos económicos Puesto que todos los esfuerzos dedicados a la evolución del puente bijácena han ido encaminados hacia el desarrollo de una tipología simple e industrializada, no debería parecer extraño que presente importantes ventajas desde el punto de vista económico frente a otras soluciones mixtas. En primer lugar, la simplificación progresiva de la sección ha permitido la incorporación de los procedimientos automáticos de soldadura, eliminando en la medida de lo posible la presencia de rigidizadores longitudinales, lo que, en su cruce con los transversales, introduce una importante componente de mano de obra. Otro tanto podría decirse sobre los elementos de arriostramiento transversal, todo lo cual facilita y simplifica la ejecución de esta solución. Estas circunstancias hacen que los ratios de producción en taller de esta tipología se encuentren en el entorno de las 15 h/tonelada, frente a las aproximadamente 35 h/tonelada que precisan las secciones en cajón. La tabla 1 muestra la importante repercusión en tiempo que supone la presencia de la rigidización, frente a su reducido peso, en la construcción de una sección de tipo bijácena, lo que, aplicado al caso de una sección en cajón, explica fácilmente sus mayores costes de ejecución. Otro aspecto importante que debería ser considerado es el aprovechamiento del material. Las cuantías de esta tipología suelen ser más bajas que las correspondientes a la sección en cajón hasta los 60 metros, aproximadamente. Este hecho es debido, fundamentalmente, a que en el entorno de dicho valor los anchos colaborantes de las alas hacen que puedan aprovecharse las ventajas de la doble acción mixta en las secciones de apoyos internos. Sin embargo, aunque el peso de la estructura sea similar, las secciones bijácena aún disfrutan de la ventaja de su menor coste de ejecución en taller. No deberían olvidarse tampoco los factores relacionados con el transporte y el montaje en obra de las realizaciones de esta tipología, mucho más simples y con una menor repercusión en el coste final que en el caso de las soluciones en cajón. Aunque en nuestro país no suele ser frecuente, el empleo de uniones atornilladas en obra facilita más aún, si cabe, el montaje de este tipo de soluciones, incrementando su competitividad frente a otras tipologías. Las ventajas de su construcción industrializada podrían explotarse más aún con la utilización de elementos prefabricados para la ejecución de la losa, como ocurre en el caso de los puentes atirantados, donde esta combinación de factores permite ciclos constructivos de extraordinaria rapidez. Este hecho, trasladado al rango de las luces medias, permite un importante ahorro en los plazos de construcción, reduciendo de forma importante los medios precisos para la ejecución de la estructura. Existen otros factores, igualmente importantes, que raramente se incluyen en las valoraciones correspondientes a los costes de primera implantación de una infraestructura, donde la solución bijácena sigue presentando importantes ventajas frente otras tipologías. Estos aspectos se encuentran relacionados con la facilidad de inspección y mantenimiento futuros, ya que se trata de una sección abierta, mucho más sencilla en su concepción y con un menor número de elementos que deban ser inspeccionados y mantenidos periódicamente. La facilidad de acceso a cualquier punto permite, por ejemplo, un fácil repintado futuro, mucho más sencillo que el correspondiente al interior de una sección en cajón. DISTRIBUCIÓN DE COSTES Fig. 9. Ejemplo de distribución de costes en un puente bijácena. 29 a 46 Revista de Obras Públicas/ISSN: /ISSN electrónico: /Diciembre 2010/Nº

12 Ricardo Llago Acero, Patricia García Rodríguez 9. Montaje de los puentes bijácena El montaje de la estructura metálica de los puentes bijácena no presenta diferencias importantes en sus aspectos esenciales con el correspondiente a cualquier otra tipología de puente mixto. Sin embargo, la sencillez de su diseño simplifica enormemente este tipo de procesos frente a las soluciones que emplean la sección en cajón, las cuales, debido a su configuración específica, podrían condicionar la ejecución de ciertos procedimientos tales como la elevación con grúas, precisando el armado previo de sus semisecciones o una mayor capacidad de los medios empleados frente a la posibilidad de elevación de vigas independientes. Aunque existen múltiples procesos de montaje aptos para la ejecución de la estructura metálica, únicamente se expondrán aquí los utilizados más frecuentemente con las soluciones de tipo bijácena, pudiendo considerarse otras opciones tales como el ripado, el giro, la elevación, etc., como procedimientos especiales de montaje Montaje con gruas La mayoría de los puentes mixtos situados dentro del rango de las luces medias son construidos empleando grúas para el montaje de la sección metálica. Cuando el peso de las piezas lo permite, el acceso a la obra no presenta excesivas dificultades y existe una disponibilidad de grúas adecuadas este método resulta ser el más sencillo y fiable. Hoy en día se encuentra disponible en el mercado una gran variedad de grúas para este tipo de trabajos, con importantes capacidades de elevación. Así, pueden emplearse desde grúas automóviles a grúas sobre cadenas, e incluso puede disponerse de grúas flotantes en algunos lugares con un desarrollo marítimo o fluvial importante, permitiendo el montaje de tramos completos fabricados en taller y transportados hasta la obra mediante el uso de pontonas. Para puentes con buen acceso y espacio para poder maniobrar una grúa este método de montaje resulta simple y económico. Hay, sin embargo, una serie de condicionantes que deberían ser respetados. En primer lugar, los elementos fabricados en taller deberían tener unas dimensiones máximas tales que permitieran su transporte al lugar de montaje. Donde existan limitaciones de transporte, las condiciones de acceso no sean adecuadas, o donde se requieran dimensiones mayores para los elementos que deban ser elevados, podría ser necesario el armado previo in situ a partir de componentes de menor tamaño. Otro aspecto a considerar es la capacidad portante del terreno, pudiendo ser necesario efectuar algún tipo de mejora o, incluso, disponer algún elemento de cimentación. Esto resulta particularmente importante con el empleo de grúas de gran capacidad, donde podría ser preciso transmitir al terreno cargas de cierta importancia durante la maniobra. Debido a las especiales características de esta tipología deberá asegurarse la estabilidad de las vigas durante el montaje si éste se efectúa considerando la elevación de elementos individuales. Sin embargo, si las vigas pueden ser izadas por parejas, con los elementos de arriostramiento colocados, la elevación no será normalmente una condición crítica de diseño. Las posiciones de empalme suelen disponerse cerca de los puntos de inflexión de la ley de momentos flectores, minimizando así los esfuerzos en la unión. Las uniones de tipo atornillado resultan rápidas y sencillas de ejecutar en esta tipología, pudiendo efectuarse mientras la viga se encuentra aún sujeta por la grúa. Sin embargo, la inmensa mayoría de las uniones ejecutadas en obra suelen realizarse mediante soldadura, lo que podría obligar a mantener la viga sujeta mientras se completan, al empleo de castilletes provisionales de apeo o cualquier otro sistema similar. Este tipo de uniones precisará más tiempo para su ejecución que una de tipo atornillado, empleándose habitualmente consideraciones de tipo estético para su justificación Montaje por empuje de la sección metálica Las soluciones de puente bijácena se encuentran bien adaptadas al montaje por empuje de su sección metálica, por lo que en su caso resulta un procedimiento sencillo siempre que las condiciones geométricas lo permitan. El método consiste en el montaje de la estructura sobre el terreno, detrás de uno de los estribos y alineada con la traza, y su posterior empuje hasta su ubicación definitiva. La ejecución de la estructura en parque asegura una magnífica calidad de ejecución y geometría, así como una gran rapidez en las labores de montaje. 40 Revista de Obras Públicas/ISSN: /ISSN electrónico: /Diciembre 2010/Nº a 46

13 Los puentes mixtos bijácena: una solución competitiva en las luces medias A veces, con el fin de reducir los esfuerzos y deformaciones durante el proceso se dispone una extensión de la estructura, más ligera que ésta, denominada nariz de empuje, adoptando una longitud tal que los momentos flectores en las secciones adyacentes a la nariz, en la situación de máximo voladizo, sean del orden de los que se producen en el resto de la estructura durante el proceso de empuje Montaje por avance en voladizo De forma diferente a las soluciones de hormigón, en las que el condicionante es la liberación del encofrado para ejecutar una nueva dovela, el empuje de las soluciones metálicas se realiza con longitudes importantes, en algún caso en el entorno de los 150 metros. Esta circunstancia dependerá, obviamente, de la disponibilidad de espacio detrás del estribo, pero siempre será deseable el empuje de la mayor longitud de estructura posible, lo que aumentará el rendimiento del proceso y asegurará en mayor medida la geometría del tramo. Los procesos de empuje de esta tipología emplean elementos muy sencillos y de un coste económico relativamente bajo, debido a que esta solución se encuentra muy adaptada al rango de luces entre 30 y 80 metros, por lo que las cargas y los esfuerzos generados no serán excesivamente importantes. Puesto que durante este proceso la estructura adopta esquemas estáticos diferentes a los que corresponden a su situación de servicio, la práctica habitual es efectuar el empuje de la estructura más ligera posible, por lo que la eliminación de la losa, que puede suponer el 75% del peso propio de la estructura, mantiene los esfuerzos durante el proceso en rangos que podrían considerarse como aceptables en la mayoría de los casos. Así, la situación habitual suele ser el empuje de la sección metálica, efectuándose en algunos casos el empuje de la sección metálica y de las prelosas y armadura únicamente en ciertas partes del tablero. Fig. 10. Puente bijácena empujado (Francia). Cuando el montaje desde el terreno resulta complicado por la altura, los accesos o la falta de espacio disponible, la estructura podría ejecutarse avanzando en voladizo desde las pilas, añadiendo nuevas secciones al tramo ya construido. Este procedimiento no suele emplearse en la ejecución de las aplicaciones habituales de esta tipología, puesto que suelen existir otras opciones de montaje que resultan más sencillas y económicas. Se trata de un sistema de ejecución caro, que precisa medios auxiliares importantes y que requiere un gran número de uniones que, para acelerar el proceso, deberían ser de tipo atornillado. Sin embargo sí es un método empleado habitualmente en la construcción de puentes mixtos atirantados, donde esta tipología se ha convertido en una solución competitiva para luces menores de 500 metros. El suministro de nuevos elementos se efectúa a través de medios terrestres o flotantes situados en la vertical del extremo del voladizo, desde donde se izan a su posición definitiva mediante grúas o carros situados en el tablero. Los tramos empleados suelen tener longitudes en el entorno de los 12 ó 15 metros, coincidentes con la modulación adoptada para los tirantes, con pesos entre 60 y 100 toneladas. 10. Ejecución de la losa del tablero Como se ha mostrado previamente, el montaje de las secciones metálicas de los puentes mixtos ofrece múltiples posibilidades con las que poder responder a las diferentes situaciones y condicionantes del entorno. Esta flexibilidad en su construcción es uno de los factores que convierte en atractiva una solución mixta. Sin embargo, no debería olvidarse que una vez finalizado el montaje de la estructura aún debe ejecutarse la losa del tablero, y es ahí 29 a 46 Revista de Obras Públicas/ISSN: /ISSN electrónico: /Diciembre 2010/Nº

14 Ricardo Llago Acero, Patricia García Rodríguez donde la capacidad portante de la estructura metálica ya construida permite amplias ventajas sobre otras soluciones. No obstante, aunque se disponga de estos beneficios, no debería olvidarse que el hormigonado de la losa tiene importantes implicaciones técnicas y económicas, por lo que su ejecución debería ser estudiada y establecida cuidadosamente para no perder ninguna de las ventajas que aportan las soluciones mixtas. El control de la fisuración en apoyos internos de puentes continuos suele efectuarse habitualmente en España mediante el armado longitudinal de la losa, disponiendo las cuantías adecuadas de armadura pasiva, lo que simplifica en gran medida los procesos de hormigonado frente a las soluciones que emplean el pretensado longitudinal de la losa Secuencia de hormigonado Puesto que el diseño de la losa del tablero se resuelve habitualmente mediante el empleo de soluciones en hormigón armado, será el proceso correspondiente a esta opción el que se trate aquí. Para esta solución, la ejecución de la losa se organiza normalmente en una serie de fases consecutivas, en las que el orden se elige de tal forma que minimice la aparición de tensiones de tracción en el hormigón. De acuerdo con este criterio, el proceso de hormigonado debería comenzar por las zonas de vano, de manera que la mayor parte de la deformación de la estructura se produzca sin que las zonas de la losa sobre apoyos internos se encuentren traccionadas. Una vez hormigonadas las zonas de vano se procede a la ejecución de la losa en las zonas de apoyo, sobre una estructura que se encuentra formada por secciones mixtas en las zonas de vano. A su vez, las fases sucesivas de hormigonado de las zonas de vano y apoyos internos pueden ejecutarse de varias formas. Existe la posibilidad de efectuar un primer recorrido en el que se hormigonen las zonas de vano y, posteriormente, las zonas de losa sobre apoyos internos. Este proceso está indicado para puentes de pequeña longitud, evitando así frecuentes avances y retrocesos de los medios de hormigonado. Otra opción es el avance desde un vano al siguiente, regresando posteriormente para hormigonar la zona sobre el apoyo interno anterior. Esta secuencia, denominada paso de peregrino, resulta más adecuada cuando la estructura posee una longitud importante o cuando el hormigonado se efectúa mediante el empleo de encofrados móviles. Las ventajas de estos procedimientos de hormigonado pueden parecer poco concluyentes frente a la sencillez que supone un avance continuo desde los estribos, lo que, en el caso de emplear encofrados móviles, simplifica y reduce sus desplazamientos. Por otra parte, los efectos de la fluencia atenuarán en el tiempo las diferencias tensionales entre ambas secuencias, y la retracción, por su parte, incrementará las tensiones de tracción en la losa sobre la zona de pilas. Sin embargo, una de las ventajas de este proceso es que reduce los efectos de la retracción, permitiendo así que una parte de ella tenga lugar antes de que se produzca la continuidad de la losa Encofrados apoyados en el terreno Se trata de un procedimiento raramente empleado en España, ya que el coste de un sistema de encofrado apoyado en el terreno, que cubra una parte o la totalidad del puente, resulta abordable en muy pocas ocasiones. Sin embargo, este sistema cuenta con la ventaja de que el peso de la losa de hormigón no actúa sobre la sección metálica, sino que en el momento del descimbrado lo hace sobre la sección mixta, con la consiguiente reducción de las cuantías de acero estructural Encofrados móviles El empleo de encofrados móviles, o carros de encofrado, proporciona una buena calidad en la ejecución de la losa cuando los plazos de construcción o los condicionantes económicos lo permiten. La sección del puente bijácena se encuentra especialmente adaptada para su empleo con este tipo de medios auxiliares, ya que la altura a la que se disponen los marcos en H facilita el traslado de los elementos de encofrado situados entre las vigas. Sin embargo su empleo no es habitual en España, puesto que el tamaño de dichos elementos condiciona en gran medida la velocidad de ejecución del tablero. Una dimensión adecuada para su longitud podría encontrarse en el entorno de un tercio de la luz del vano tipo, pero su coste imposibilita en la mayoría de los casos su empleo. Por otra parte, su 42 Revista de Obras Públicas/ISSN: /ISSN electrónico: /Diciembre 2010/Nº a 46

15 Los puentes mixtos bijácena: una solución competitiva en las luces medias peso, en el entorno de los 200 kg/m 2 de superficie encofrada, penaliza el nivel tensional de la estructura metálica durante el proceso de hormigonado Losas prefabricadas Esta solución consiste en la prefabricación del espesor completo de la losa, dejando los correspondientes alojamientos para ubicar los conectores dispuestos en grupos en las alas de las vigas, rellenándose posteriormente en obra. Dependiendo de la variante de sección adoptada, estos elementos se prefabrican con la anchura completa de la sección del tablero, o se dividen en losas longitudinales que apoyan en las vigas transversales, cubriendo así el ancho de la plataforma. Este procedimiento cuenta con las ventajas de la prefabricación, con tolerancias muy ajustadas y procesos de ejecución controlados, aunque implica necesariamente medios auxiliares de mayor importancia para su colocación en obra. Para que esta solución sea adecuada desde el punto de vista estructural debe estudiarse detalladamente la forma de apoyo sobre la estructura metálica, teniendo en cuenta las correspondientes tolerancias de ejecución y contraflechas. Igualmente debe prestarse una atención especial a la resolución de las juntas entre módulos de losa, y al diseño de los alojamientos de los pernos, con dimensiones adecuadas que permitan un correcto funcionamiento de la conexión. Las juntas entre las losas pueden efectuarse en seco o en húmedo, siendo éstas últimas las más utilizadas. En el primer caso es necesaria una atención especial en el diseño de las juntas, empleándose en puentes isostáticos o continuos. Estos últimos precisan un pretensado longitudinal de la losa para asegurar su continuidad. En el caso de juntas húmedas, éstas se hormigonan en obra, una vez establecida la continuidad de la armadura longitudinal. Una ventaja importante a considerar, desde el punto de vista del diseño, es el menor efecto de la retracción sobre la estructura en este caso, ya que dichos elementos han sido fabricados con antelación, y en el momento de colocarse en el puente ya se ha producido una parte apreciable de sus efectos Prelosas colaborantes Fig.11. Hormigonado con encofrado móvil. Fig. 12. Colocación de prelosas. Probablemente sea el método más utilizado en España para la ejecución de la losa del tablero. En este caso se emplea parte del espesor de la losa dando lugar a un elemento prefabricado que sirve como encofrado para el resto del espesor y, a su vez, resulta colaborante en el comportamiento de la losa, disponiéndose la armadura de conexión adecuada para ello. Una vez situadas sobre el ala de las vigas se coloca la armadura complementaria precisa, procediéndose posteriormente al hormigonado. Debido a que su espesor es menor que el de la losa, las cargas que deben ser manipuladas resultan 29 a 46 Revista de Obras Públicas/ISSN: /ISSN electrónico: /Diciembre 2010/Nº

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17 Los puentes mixtos bijácena: una solución competitiva en las luces medias más reducidas que en el caso de la losa prefabricada, por lo que suele ejecutarse la sección completa del puente, con un despiece longitudinal adecuado a la geometría del tablero y a las condiciones de transporte. Al tratarse de elementos más flexibles que la losa de espesor completo, las condiciones de apoyo resultan menos condicionantes que en aquélla, aunque, a su vez, su flexibilidad podría causar algún problema durante su manipulación o deformaciones inaceptables en el proceso de hormigonado. 11. El puente bijácena en las grandes luces La aplicación de la tipología de puente bijácena no se limita únicamente a su empleo en las luces medias, sino que existen importantes realizaciones en el campo de los puentes atirantados que aprovechan las ventajas que aporta su sección transversal. Esta solución, adoptada inicialmente en los puentes Hooghly River, con 457 metros de luz (Calcuta, India, 1987) y Annacis, con una luz de 465 metros (Vancouver, BC, Canadá, 1988), ha sido empleada posteriormente en otros puentes mixtos atirantados, dando lugar a una tipología competitiva para luces por debajo de los 500 metros. La sección adoptada en estos puentes sitúa ambas vigas principales en el exterior del tablero, disponiéndose vigas transversales con separaciones en el entorno de los 4 metros. En esta variante tipológica los voladizos quedan eliminados, permitiendo así el anclaje de los tirantes en el exterior de las vigas longitudinales. Entre las ventajas que esta solución aporta, además de su simplicidad y economía, se encuentran las siguientes: Separaciones de tirantes en el entorno de los 15 metros, frente a las distancias habituales de las soluciones de hormigón, comprendidas entre 5 y 10 metros. Una sección con un comportamientos estructural adecuado, ya que su perfil en U invertida sitúa su centro de gravedad muy cercano al nivel superior del tablero, permitiendo así mantener las tensiones de tracción en la losa en niveles muy reducidos. Los tirantes pueden anclarse directamente en el exterior de las vigas longitudinales, lo que elimina las necesidades de rigidez torsional en la sec- Fig. 13. Puente Ting Kau (Hong Kong). ción. La rigidez torsional global puede obtenerse fácilmente mediante pilonos con secciones en A. Fácil compatibilidad con el empleo de losas prefabricadas para la ejecución del tablero, lo que acelera y simplifica los ciclos de construcción. Empleo de medios auxiliares más sencillos durante la ejecución, al resultar posible la separación de los elementos metálicos y de la losa de hormigón. En el caso de los primeros resulta incluso posible el montaje de elementos individuales (vigas longitudinales y transversales) o el del módulo completo entre tirantes. Esta tipología se ha convertido en una solución competitiva en el rango de luces comprendido entre los 250 y los 500 metros frente a las que consideran secciones metálicas o de hormigón. Otros ejemplos más recientes del empleo de esta sección pueden encontrarse en puentes atirantados como el Baytown Bridge (Texas, USA, 1995), Ting Kau Bridge (Hong Kong, 1999), Golden Ears (Vancouver, BC, Canadá, 2009), etc. 12. Conclusiones Pese a las innegables ventajas que presentan los puentes mixtos, su presencia en las luces medias en España sigue siendo minoritaria frente a las tradicio- 29 a 46 Revista de Obras Públicas/ISSN: /ISSN electrónico: /Diciembre 2010/Nº