V CONGRESO DE 1/10 PUENTE URBANO SOBRE EL RÍO GUADALETE EN EL PUERTO DE SANTA MARÍA Fernando MEDINA REGUERA Ingeniero de Caminos MEDINA ESTRUCTURAS Jefe de proyectos fermedinareguera@yahoo.es Antonio GONZÁLEZ LIÑÁN Arquitecto SV60 ARQUITECTOS Jefe de proyectos sv60@agcordon.com Fernando MEDINA ENCINA Dr. Ingeniero de Caminos MEDINA ESTRUCTURAS Director medinaencinaf@mac.com Antonio GONZÁLEZ CORDÓN Dr. Arquitecto SV60 ARQUITECTOS Director sv60@agcordon.com RESUMEN Este puente urbano se ha proyectado como un espacio público peatonal de tránsito y estancia, pero con tráfico rodado y el requisito de dejar un tramo basculante de 20 m para el paso de embarcaciones de recreo. Con una longitud de 100m, se ha optado por un puente mixto con viga cajón y una sola pila en el río, dispuesta de forma asimétrica en el cauce. El tramo móvil, de 23 m de luz desde la rótula al enclavamiento, mantiene la misma tipología. El cajón tiene su fondo en V, en prolongación de los jabalcones en celosía para soporte de la losa. Éstos se unen a vigas transversales de longitud variable que regulan la anchura de la losa, y se vuelven sobre el tablero creando una estructura para barandillas y luminaria. Para reducir la flecha, el tramo fijo se ha empotrado en el estribo mediante dos líneas de anclaje y apoyo. La viga cajón es de canto variable y el enclavamiento con el tramo móvil se realiza en vuelo. PALABRAS CLAVE: Puente Basculante, Mixto, Enclavamiento, Cajón, Jabalcones 1. Descripción del puente Se trata de un puente urbano sobre río con 96 m. de longitud, y ancho de tablero variable entre 14 y 18 m. El puente presenta un único apoyo intermedio sobre el río, situado de forma asimétrica a 26 m del cantil este. El tramo de puente desde este cantil hasta una distancia de 6m de la pila es basculante. Con el fin de aumentar la altura libre entre la lámina de agua en su máximo nivel y el cajón, se ha diseñado un trazado longitudinal como un acuerdo circular rebajado, con pendientes de entrada y salida del 6%. Se ha proyectado un puente en viga cajón como tipología unificada para todo el puente, con acción mixta en el tramo fijo, y metálica en el basculante con el fin de disminuir el peso. El puente presenta un canto variable cerca de la pila, y sus principales características son el fondo en forma de V y la presencia de jabalcones en celosía para sustentar los importantes vuelos transversales del tablero.
V CONGRESO DE 2/10 Figura 1. Planta y alzado general. La estructura se compone así de un vano principal de 74 m., anclado-apoyado, y con 6m de vuelo sobre la pila en el río, lo que supone una longitud total del cajón de 80 m. Se ha previsto una sección mixta con losa de hormigón armado sobre prelosas prefabricadas colaborantes, con un espesor total variable de entre 16 y 30 cm, con aligeramiento en la banda central del cajón reduciendo el espesor a 20 cm. Con un ancho del cajón de 6.30 m y un canto constante de 2.35 m en la mayor parte de la viga, se puede decir que se ha diseñado una estructura esbelta, especialmente atendiendo a la relación habitual entre canto-luz y ancho del tablero. Se distinguen 3 zonas singulares en este tramo: 1. El estribo fijo: debido a la esbeltez de la estructura, el control de las deformaciones en servicio y la necesidad de la reducción del fondo en V a fondo plano para ajustarse a las recomendaciones de distancias con respecto a la lámina de agua, se ha proyectado un estribo fijo de la estructura con un doble sistema de apoyos: anclajes dorsales y apoyos frontales, que producen un buen nivel de empotramiento de la sección cajón. 2. La pila: el puente presente un canto variable en las cercanías de la pila, pasando la altura del cajón metálico de 2.35 a 2.80 m. 3. El extremo sobre el río: el cajón vuela 6 m desde la pila para terminar en una sección en L, para recibir al tramo basculante con el que quedará enclavado cuando el puente esté cerrado El tramo basculante se ha diseñado como una viga cajón de 23 m de luz de sección constante de 2.35 m, con losa ortótropa y contrapeso de hormigón lastrado con piezas metálicas para aumentar su densidad. A partir de las rótulas de giro del tramo, el cajón cambia de sección y canto, practicándose en su interior una serie de cajeados huecos en los que albergar los cilindros hidráulicos de izado, así como los enclavamientos dorsales. El extremo frontal de la hoja basculante presenta una geometría inversa a la del tramo fijo que lo recibe, y contiene un sistema cuádruple de enclavamientos hidráulicos. La pila en el río tiene una altura total de 8.80 m, y presenta tajamares aguas arriba y aguas abajo, debido a la carrera de mareas del Guadalete en la desembocadura, donde se halla el puente. Con
V CONGRESO DE 3/10 el fin de asegurar la estabilidad de la estructura se han dispuesto dos apoyos elastoméricos tipo Pot deslizantes en el sentido longitudinal, que no transmiten a la pila esfuerzos horizontales en esta dirección. Debido a la existencia de unos antiguos diques de hormigón pobre en las márgenes del río, y con el fin de no alterar el curso fluvial durante la construcción con la formación de penínsulas, las cimentaciones de estribos fijo, pila e incluso las pantallas del foso, se han previsto mediante pilotes de longitudes de alrededor de 25 m, habiéndose optado por pilotes prefabricados hincados para la cimentación de la pila. 2. Tramo fijo Longitud total del viga cajón: 80m Ancho de la viga cajón: 6.30m Ancho de alas: 1.30m Ancho del fondo del cajón en V: 5.45m Distancia del eje del ala del cajón al extremo alto de jabalcón: 2.8m Ancho medio del tablero: 15.5m Canto del cajón en zona de estribo: 1.75m Canto del cajón en tramo central del vano: 2.35m Canto sobre la pila: 2.80m Distancia entre anclajes de estribo y pots de estribo: 3m Figura 2. Planta y alzado del tramo fijo.
V CONGRESO DE 4/10 Figura 3. Sección transversal. Figura 4. Detalle del extremo del cajón sobre el estribo. 3. Tramo basculante Longitud total de la viga del basculante: 31m Distancia desde rótula de giro hasta extremo frontal de enclavamiento: 23m Longitud del contrapeso: 8m Canto del cajón metálico: 2.70m hasta losa ortótropa desde enclavamiento frontal hasta 2m antes de la rótula / Variable hasta 3.30m a 3m del extremo dorsal Ancho del cajón: 6.30m hasta 1m antes de la rótula / 7m hasta el extremo dorsal Ancho de la losa ortótropa: Variable: de 16m a 18.80m Espesor de chapa de piso rigidizada mediante bulbos: 12mm Canto y Separación de bulbos: de 275mm a 120 mm, separados a 500 mm Peso total de la hoja desde la rótula al extremo frontal (sin pavto): 1030 kn Excentricidad del tramo: 11m
V CONGRESO DE 5/10 Peso del contrapeso (relleno de hormigón): 4060 kn Excentricidad del contrapeso: 4.25 m Figura 5. Perspectiva del tramo basculante (sin losa ortótropa). Figura 6. Sección transversal tramo basculante. 4. Pila Altura total de la pila: 8.83m Ancho mínimo/máximo: 1.35m / 2.10m Largo mínimo/máximo: 6.00m / 7.60m Número de apoyos tipo pot sobre la pila: 2
V CONGRESO DE 6/10 Diámetro de apoyos: 690mm Diámetro de macizos cilíndricos para apoyo de pot: 1090mm Figura 7. Pila. 5. Estribo El tramo fijo se empotra en el estribo mediante una doble fila de anclajes formada por 26 barras postensadas de 36mm de diámetro, y una pareja de apoyos pot deslizantes. Figura 8. Estribo. 6. Foso de basculante El foso para el basculante será ejecutado mediante pantalla de pilotes intercalados con pilotes de mortero para conseguir la impermeabilización de la estancia. Se disponen pilotes de 820mm a
V CONGRESO DE 7/10 1.20m, de 27m de longitud, para una excavación total de 9m. Las dimensiones en planta del foso son reducidas, aproximadamente 10x11m. Figura 9. Foso de basculante. 7. Proceso constructivo Se describen a continuación las fases constructivas previstas en este proyecto: 1. Ejecución de estribo fijo, foso, cimiento de pila y pila. 2. Lanzamiento de la viga cajón del tramo fijo: Desde el cantil este, de la zona portuaria, se llevará a cabo el lanzamiento de la viga cajón, incluyendo ésta todas las vigas transversales y jabalcones. La losa no se lanzará hormigonada ni conectada al cajón para no introducir esfuerzos adicionales en ésta. El lanzamiento se realizará por fases: 1. Vuelo de 26m hasta situarse sobre la pila en apoyos deslizantes provisionales. 2. Vuelo de 37m a partir de la pila. 3. Apoyo en pontona provisional durante el lanzamiento. 4. Vuelo de 13m a partir de la pontona provisional. 5. Abandono del estribo este. 6. Avance de 24m más. 7. Apoyo en el estribo oeste.
V CONGRESO DE 8/10 Figura 10. Proceso constructivo. 3. Hormigonado de banda central de losa de hormigón: Se hormigonarán los 8m centrales de la losa, dejándose una junta de hormigonado preparada para el hormigonado posterior de los vuelos, una vez endurecido el hormigón. 4. Hormigonado del resto de la losa: actuando ya la acción mixta del cajón con los 8m centrales de losa. 5. Se quita la pontona intermedia provisional. En este punto, la contraflecha con la que se ha construido el puente sumada a la deformación producida por el peso propio de los vuelos hace que el puente quede en la posición deseada, muy cercano a apoyarse en los apoyos elastoméricos del estribo fijo. 6. Apriete de los anclajes en el estribo fijo: debido al proceso constructivo, en el momento de este apriete el puente está apoyado en la pila y en los anclajes, pero cualquier carga adicional producirá el contacto del cajón con los apoyos pot del estribo. De este modo se consigue realizar el anclaje del cajón sin necesidad de pretensar las barras. 7. Se ejecuta el pavimento de la losa: con esta carga el puente apoya en los pots del estribo, y los anclajes, que intentan despegarse, comienzan a trabajar a tracción, produciendo el empotramiento deseado en este extremo. 8. Por último, el tramo basculante se dispone izado mediante grúa en vertical, colocándose entre las rótulas, y enclavándolas a éstas en el momento en que están correctamente alineadas.
V CONGRESO DE 9/10 8. Metodología de cálculo Se ha realizado un cálculo evolutivo por fases constructivas que refleja las fases iniciales de lanzamiento, así como las fases posteriores de hormigonado y ejecución de pavimento, teniendo en cuenta los cambios en las condiciones de apoyo de la viga cajón. En estos cálculos, se incluye también la incorporación de la acción mixta, y consecuentemente el aumento de rigidez de la viga, en las fases posteriores al endurecimiento del hormigón, obteniéndose así la distribución de tensiones correcta en el puente en vacío tras su ejecución completa. Adicionalmente a estos modelos de cálculo, se han llevado a cabo otros haciendo uso de elementos finitos tipo placa, con los que se han estudiado en detalle las distribuciones tensionales y la deformabilidad local de todos los elementos de los cajones de ambos tramos. Figura 11. Modelos de cálculo y resultados del tramo fijo.
V CONGRESO DE 10/10 En estos modelos se combinan elementos lineales, empleados para definir la rigidización longitudinal y transversal, jabalcones y vigas transversales de soporte a los vuelos, y elementos tipo chapa para las platabandas y la losa de hormigón, o a la chapa de piso en el caso del tablero ortótropo del basculante. Figura 12. Modelos de cálculo y resultados del tramo basculante. En el caso del tramo fijo, de nuevo se ha llevado a cabo un cálculo evolutivo, en el que los elementos finitos de la losa de hormigón se unen al modelo progresivamente, así como los apoyos se modifican en la manera descrita con anterioridad en el apartado 4 de este anejo, y en el que se han introducido para el cálculo de esfuerzos las propiedades de endurecimiento progresivo del hormigón durante el fraguado hasta adquirir su resistencia característica, y sus propiedades reológicas, paradeterminar los esfuerzos derivados y las deformaciones asociadas a la fluencia y retracción. Asimismo, se han determinado las frecuencias de vibración de estos modelos para obtener de manera más precisa el comportamiento dinámico del puente, recogiendo los modos de flexión transversal de la losa, que no se pueden obtener en modelos de cálculo tipo viga. Se ha llevado a cabo un análisis modal espectral mediante elementos finitos de acuerdo con la norma sísmica vigente NCSP-07. Para la acción del tráfico se han determinado mediante elementos finitos las líneas y superficies de influencia respectivamente en los modelos de viga y placa, para tener en todo punto de la estructura la envolvente de esfuerzos máximos.