DE PUENTES METÁLICOS

Transcripción

1 TÉCNICAS MODERNAS DE CONSTRUCCIÓN DE PUENTES METÁLICOS Ricardo Llago Acero ACCIONA Infraestructuras, S.A. Director del Departamento de Estructuras Metálicas

2 ÍNDICE. EVOLUCIÓN DE LOS PUENTES METÁLICOS. ACEROS DE CONSTRUCCIÓN. MÉTODOS DE UNIÓN. ANÁLISIS DEL FENÓMENO RESISTENTE. EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD DE LAS SECCIONES. EVOLUCIÓN DE LAS SECCIONES TRANSVERSALES. MEJORA DE LOS ASPECTOS RESISTENTES. FABRICACIÓN EN TALLER. PROCESO CONSTRUCTIVO: CONCEPTOS GENERALES. PROCESOS CONSTRUCTIVOS DE PUENTES. MONTAJE CON GRÚAS.

3 MONTAJE POR AVANCE EN VOLADIZO. MONTAJE POR IZADO. MONTAJE POR EMPUJE DEL TABLERO. MONTAJE POR TRASLACIÓN HORIZONTAL (RIPADO). MONTAJE POR GIRO. OTROS MÉTODOS: ABATIMIENTO. OTROS MÉTODOS: FLOTACIÓN. HORMIGONADO DE LA LOSA: SISTEMAS DE ENCOFRADO. HORMIGONADO DE LA LOSA: SOLUCIONES PREFABRICADAS. CONCLUSIONES.

4 EVOLUCIÓN DE LOS PUENTES METÁLICOS. Puente Coalbrookdale (1779) Luz: 30,65 m Fundición de hierro Uniones propias de carpintería AVANCES: MATERIAL UNIONES TIPOLOGÍAS ANÁLISIS FABRICACIÓN CONSTRUCCIÓN Puente Ting Kau (1998) Luces: m Mixto acero hormigón Uniones soldadas y atornilladas

5 ACEROS DE CONSTRUCCIÓN. Aparición del acero como producto de construcción. Aceros estructurales: aceros al carbono y autopatinables. Acero inoxidable. Aceros termomecánicos de altas capacidades mecánicas, mejora de soldabilidad y tenacidad a la fractura.

6 MÉTODOS DE UNIÓN. Puente Coalbrookdale (1779) Incorporación de los procesos de soldadura por arco eléctrico. Desarrollo de las uniones atornilladas pretensadas. Sistemas de conexión de la losa en estructuras mixtas (pernos tipo «stud»). Diseño correcto de detalles y control de su ejecución.

7 ANÁLISIS DEL FENÓMENO RESISTENTE. Evolución de los métodos de análisis estructural. Aparición de la Teoría de los Estados Límites: ELS y ELU. Codificación de los valores aplicables de las acciones. Desarrollo normativo. Gran variedad de software disponible.

8 EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD DE LAS SECCIONES. Capacidad última de secciones: métodos elastoplásticos. Capacidad postcrítica de las almas. Estabilidad de chapas esbeltas comprimidas. Formulación de la capacidad de la sección frente a «patch loading». Evaluación de la capacidad frente a pandeo lateral. Secciones híbridas.

9 EVOLUCIÓN DE LAS SECCIONES TRANSVERSALES. Evolución de la sección transversal: aspectos económicos y técnicos. Mejor conocimiento de los fenómenos de torsión, comportamiento de las almas, etc. Empleo de la sección en cajón. Simplificación de detalles y eliminación de rigidizadores.

10 MEJORA DE LOS ASPECTOS RESISTENTES. Control de la fisuración en apoyos internos de tableros continuos mediante armadura pasiva. Desarrollo de la «doble acción mixta». Incorporación de los rigidizadores de sección cerrada. Empleo de las células de esquina: compacidad de los paneles de chapa del alma.

11 FABRICACIÓN EN TALLER. Industrialización de los procesos de producción. Automatización, medios de producción humanos y técnicos. Implantación de los sistemas de calidad.

12 PROCESO CONSTRUCTIVO: CONCEPTOS GENERALES. Ningún puente puede concebirse sin saber cómo se construirá. Influencia del proceso constructivo en el diseño. Claro entendimiento estructural de la obra. Puente mixto: el proceso constructivo forma parte de su esencia. Influencias externas: sociales, medioambientales, seguridad y calidad. Influencias internas: Comportamiento estructural en fases intermedias. Logística. Tolerancias, efectos térmicos, sismo, viento, etc. Plazo y coste de la solución. Medios disponibles.

13 PROCESOS CONSTRUCTIVOS DE PUENTES. 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. Otros métodos.

14 MONTAJE CON GRÚAS. Existencia de grúas con importantes capacidades de elevación. Disponibilidad de grúas en el mercado. Preparación de accesos y terreno. Montaje sencillo con buenos accesos. Pilas de baja altura. En combinación con apeos para luces importantes. Grúas marítimas y fluviales.

15 MONTAJE CON GRÚAS: AVANCE SUCESIVO. Grúas situadas sobre el terreno. Pilas de alturas reducidas (no mayores de 15 metros). Buenos accesos a las pilas. Posible empleo de torres de apeo provisionales. Montaje sucesivo de dovelas desde uno de los estribos: importancia de los efectos térmicos. Luces en el entorno de 30 a 40 metros.

16 MONTAJE CON GRÚAS: IZADO DE TRAMOS. Empleo de grúas coordinadas en la maniobra de izado. Uso de elementos de apeo temporales. Estudio detallado de los movimientos de las grúas.

17 MONTAJE POR AVANCE EN VOLADIZO: CARROS DE AVANCE. Montaje en voladizo de la estructura (presencia de obstáculos importantes). Importantes exigencias tenso deformacionales (empleo de torres de atirantamiento). Carro posicionador: traslación de la dovela al frente desde el punto de elevación. Carro elevador: elevación desde medios terrestres o flotantes.

18 MONTAJE POR AVANCE EN VOLADIZO: VOLADIZOS COMPENSADOS. Montaje en voladizo simétrico a partir de una pila. Necesidad de empotramiento de la estructura en la pila para absorber descompensaciones. Efecto del trazado en planta (torsión y flexión en pilas). Montaje propio de los grandes puentes atirantados (efecto del viento). Esquema resistente diferente del final.

19 MONTAJE POR AVANCE EN VOLADIZO: VOLADIZOS TRIANGULADOS. Viaducto de Garabit ( ) Montaje empleado en la construcción actual de puentes arco de tablero superior. Empleado frecuentemente en el caso de puentes arco de hormigón. Atirantamiento a través del tablero. Regulación del sistema de diagonales en el caso de empleo de cables. Sistemas de elevación de las dovelas. Operación de cierre en clave.

20 MONTAJE POR AVANCE EN VOLADIZO: VOLADIZOS TRIANGULADOS. Recuperación de la tipología del puente arco. Caso de vanos de acceso de gran longitud: empleo de cordón superior auxiliar. Control del proceso de montaje.

21 MONTAJE POR IZADO. Empleo de gatos de pretensado modificados. Opciones con cabrestantes: mayor velocidad y menor capacidad. Capacidades de elevación importantes. Velocidades en el entorno de 5 a 8 m/hora. Izado en vertical desde el suelo o medios flotantes. Elevación desde la propia estructura o desde pórticos o torres auxiliares.

22 MONTAJE POR IZADO. Izado de la estructura o parte de la misma desde la vertical a su posición definitiva. Flotación de secciones transversales en cajón hasta la posición de izado. Condicionantes: viento, sincronización, desequilibrio de cargas, etc.

23 MONTAJE POR IZADO: PUENTES COLGANTES. Transporte marítimo o fluvial de los elementos del tablero. Izado desde pórticos dispuestos en los cables principales. Empleo de cabrestantes sincronizados.

24 MONTAJE POR EMPUJE DEL TABLERO. Sistema desarrollado en el siglo XIX para el montaje de grandes puentes de ferrocarril. Empleado por ingenieros suizos, franceses y belgas, con luces superiores a los 60 metros. Técnica puesta a punto por empresas como Eiffel, Cail y Fives-Lille, con ingenieros como Eiffel, Seyring y Nördling. Empleo de rodillos y elevados rozamientos. Desarrollo por Eiffel de sistemas de apoyo articulados. Empleo de nariz de empuje (acero o madera). Viaducto de la Bouble (1870)

25 MONTAJE POR EMPUJE: ANTECEDENTES MODERNOS. Puente sobre el río Anger (1959). W. Baur y F. Leonhardt. Dovelas desplazadas sobre cimbra de madera. Río Caroní (1963) Río Anger (1959) Puente sobre el río Caroní (1963). W. Baur y F. Leonhardt. Empleo de pilas auxiliares. Patente del sistema.

26 MONTAJE POR EMPUJE: GENERALIDADES. Actividades localizadas, seguridad y menor impacto ambiental. Condicionantes geométricos y tipológicos. Solicitaciones estructurales y deformaciones. Parques de empuje: diferencia con puentes de hormigón.

27 EMPUJE DEL TABLERO: SISTEMAS DE EMPUJE. Sistemas por rozamiento: limitaciones. Sistemas con carril y grapa. Gatos de pretensado y gatos con barra de alta resistencia. Sistema de barra taladrada y cerrojos hidráulicos.

28 EMPUJE DEL TABLERO: NARIZ DE EMPUJE. Necesidad de la nariz de empuje. Tipología empleada, pesos y longitudes en puentes metálicos. Sistema de recuperación de deformaciones (entrada en pila).

29 EMPUJE DEL TABLERO: TORRE DE ATIRANTAMIENTO. Necesidad de torre de atirantamiento. Elemento complementario o sustitutivo de la nariz de empuje. Tesado de los cables para el proceso. Tipologías.

30 EMPUJE DEL TABLERO: APOYOS. Apoyos fijos en subestructura o móviles (sistema de empuje). Empleo de apoyos provisionales o definitivos modificados. Espacio en pila para cambio de apoyos provisionales. Longitud de reparto de las cargas («patch loading»). Rozamiento: empleo de pastillas de neopreno teflón (PTFE).

31 EMPUJE DEL TABLERO: GUÍAS LATERALES. Necesidad de guiado transversal. Pastillas de PTFE, rodillos, etc. Acciones transversales: desalineación, diferencias de rozamiento, viento, sismo, etc.

32 MONTAJE POR TRASLACIÓN HORIZONTAL (RIPADO). Variante lateral del sistema de empuje. Empleado en la sustitución de puentes existentes (construcción paralela). Posible no coincidencia de los apoyos de deslizamiento con los apoyos definitivos. Apoyos de deslizamiento, necesidad de guiado, vías de deslizamiento, etc.

33 MONTAJE POR GIRO. Construcción de la estructura o parte de ella girada respecto a la situación final. Maniobra compleja que exige importantes medios auxiliares. Caso de voladizos equilibrados.

34 OTROS METODOS: ABATIMIENTO. Empleado en la construcción de arcos. Esquema estructural diferente al final. Presencia de articulaciones temporales. Elementos de retenida. Independencia de la topografía existente.

35 OTROS METODOS: FLOTACIÓN. Montaje de puentes completos o estructuras parciales. Proceso de montaje empleado solo o en combinación con otros: izado, etc. Empleado en ambientes marítimos o fluviales. Importantes medios de navegación y necesidad de calado.

36 OTROS METODOS: FLOTACIÓN. Proceso de carga: longitudinal o transversal (empuje o ripado). Lastrado y deslastrado (estabilidad naval). Navegación con remolcadores o mediante cabrestantes

37 HORMIGONADO DE LA LOSA: SOLUCIONES DE ENCOFRADO. Empleo de carros de encofrado para el hormigonado. Empleo de encofrado perdido (chapa grecada). Efecto de la retirada del peso del encofrado en la sección mixta.

38 HORMIGONADO DE LA LOSA: SOLUCIONES PREFABRICADAS. Prelosas colaborantes. Rigidez y juntas. Alojamiento de la conexión. Sección completa en puentes atirantados por proceso constructivo y ventajas (retracción y fluencia).

39 CONCLUSIONES. Desarrollo importante de los puentes metálicos desde su origen. Desarrollo basado en aspectos técnicos y tecnológicos. Importante desarrollo teórico en el conocimiento de los puentes metálicos y mixtos. Necesidad de la consideración adecuada del proceso constructivo. Múltiples procedimientos disponibles para la construcción. Evolución en las soluciones de hormigonado de la losa (prefabricación).

40 GRACIAS POR SU ATENCIÓN Cancún, 4 de Marzo de 2016