Sistemas de construcción de puentes arcos

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(1)Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIÉROS DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS MÁSTER EN INGENIERÍA DE LAS ESTRUCTURAS, CIMENTACIONES Y MATERIALES. TRABAJO FIN DE MASTER SISTEMAS DE CONSTRUCCIÓN DE PUENTES ARCOS. YULIA DEMCHENKO INGENIERA CIVIL. TUTOR ANTONIO MARTÍNEZ CUTILLAS INGENIERO DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS. SEPTIEMBRE 2011 YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 1.

(2) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. ÍNDICE 1.-. INTRODUCCIÓN. ............................................................................................. 3. 2.-. EVOLUCIÓN HISTÓRICA. .............................................................................. 4 2.1.-. PUENTES ANTIGUOS.. ..................................................................................... 4. 2.2.-. PUENTES METÁLICOS. ................................................................................... 6. 2.2.1.- PUENTES DE FUNDICIÓN. ........................................................................ 6 2.2.2.- PUENTES DE HIERRO. ............................................................................. 7 2.2.3.- PUENTES DE ACERO. .............................................................................. 9 2.3.3.-. PUENTES DE HORMIGÓN. ............................................................................. 12. MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN. ................................................................ 20 3.1.-. PUENTES CON TABLERO SUPERIOR.. ............................................................. 20. 3.2.-. PUENTES CON TABLERO INFERIOR........................................................ 31. 4.-. EJEMPLO PRACTICO. DESCRIPCIÓN GENERAL. ................................... 37. 5.-. SISTEMA DEL ATIRANTAMIENTO PROVISIONAL. ............................... 38. 6.-. 7.-. 5.1.-. MODELO. ..................................................................................................... 38. 5.2.-. RESULTADOS. .............................................................................................. 43. SISTEMA DEL ATIRANTAMIENTO SIN TORRE. ..................................... 48 6.1.-. MODELO. ..................................................................................................... 48. 6.2.-. RESULTADOS. .............................................................................................. 51. SISTEMA MENSULA TRIANGULADA. ...................................................... 53 7.1.-. MODELO. ..................................................................................................... 53. 7.2.-. RESULTADOS. .............................................................................................. 56. 8.-. PRESUPUESTO. .............................................................................................. 63. 9.-. CONCLUSIONES. ........................................................................................... 65. 10.- BIBLIOGRAFIA. ............................................................................................. 66 YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 2.

(3) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. 1.- INTRODUCCIÓN. En este trabajo se pretende estudiar los diferentes métodos de construcción de puentes arcos. En primer apartado llevamos a cabo la evolución histórica de los puentes arcos desde los primeros puentes de piedra hasta últimos recordes del mundo. Después analizaremos los métodos de ejecución, sus ventajas e inconvenientes y varios ejemplos de los puentes recién construidos en España. Como el caso práctico estudiamos un puente arco de ferrocarril analizando 2 métodos de construcción – por voladizos sucesivos atirantadas y con diagonales temporales (ménsula triangulada). El objetivo es determinar cuál tecnología sería más económica y eficaz para un puente arco de hormigon. En el estudio utilizaremos un programa de elementos finitos para obtener los valores de esfuerzos en cada etapa de montaje y les comparamos con los valores correspondientes del puente construido en servicio. También calculamos los presupuestos, la cantidad de elementos auxiliares requeridos en cada caso y comparamos desde la punta de visto económico.. YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 3.

(4) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. 2.- EVOLUCIÓN HISTÓRICA. 2.1.-. PUENTES ANTIGUOS.. «Si la columna es arquitectura pura, el arco es ingeniería; o mejor dicho, -para alejar toda interpretación profesional-, si la columna es arte, el arco es técnica; sin que esto quiera decir, ni que a la columna le falte técnica, ni que el arco sea incapaz de vivísima expresión estética» E. Torroja. Los puentes arco se conocen desde la más remota antigüedad y aparecen restos arqueológicos de arcos de piedras desde de los Sumerios en Mesopotamia, 2.000 a.c. El puente existente más viejo del arco es posiblemente Mycenaean Puente de Arkadiko en Grecia a partir de cerca de 1300 a.c.. Mycenaean Puente de Arkadiko. Parece haber un cierto consenso que fueron en Europa los Etruscos en Italia, quienes usaron por primera vez el verdadero arco sobre el año 800 a.c. Aunque en verdad los arcos eran conocidos ya por Etruscos y Griegos, los Romanos fueran - como con la cámara acorazada y la bóveda - los primeros para realizar completamente el potencial de los arcos para la construcción del puente. Los puentes arcos de piedra pasan por diferentes etapas: Los puentes romanos (puente Romano de Mérida), los puentes medievales (puente de Capella) y los puentes modernos de los siglos XVI al XIX.. Puente Romano de Mérida. Puente de Capella. Los puentes del arco de la época Romana eran generalmente semicirculares (arco de medio punto), aunque algunos eran segmentario (por ejemplo Puente de Alconétar). Una de las ventajas del puente de arco rebajado es que permite el paso de un volumen importante del agua, lo que impide que YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 4.

(5) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. el puente fuera arrastrado durante las inundaciones y el puente así podría ser más ligero. Generalmente, el puente romano ofreció piedras primarias acuncadas del arco (voussoirs) igual de tamaño y forma. Los antiguos romanos ya construían estructuras con múltiples arcos para construir puentes y acueductos, por ejemplo Pont du Gard y Acueducto de Segovia. Este tipo de puentes fueron inventados por los antiguos griegos, quienes los construyeron en piedra. Algunos de aquellos antiguos puentes siguen estando en pie. Los romanos usaron solamente puentes de arco de medio punto, pero se pueden construir puentes más largos y esbeltos mediante figuras elípticas o de catenaria invertida. También se utilizó la madera en la construcción de puentes en el Imperio Romano. El gran reto de ese tiempo fue el puente de Orsovo sobre en Danubio que tenía arcos de 38 metros de luz, mayor que lo que tenían los puentes de piedra.. Puente de Orsovo. Los ingenieros romanos fueran los primeros y hasta que comenzó Revolución Industrial los únicos que hormigón en la construcción de los puentes, que llamaron Caementicium del opus. El exterior fue cubierto generalmente con el ladrillo o sillar, como en el puente de Alcántara. En la Europa medieval, los constructores de puentes mejoraron las estructuras romanas mediante el uso de pilas más estrechas, el arco más delgado y de mayor esbeltéz. Los arcos Goticos ojivales se introdujeron también, en los que se reduce el empuje lateral, por ejemplo como el Puente del Diablo (1282).. Puente del Diablo. En el siglo XIV la construcción de puentes alcanzó mayores cotas del desarrollo. Las luces de 40 m, previamente desconocidas en la historia de construcción de mampostería de arcos, ahora fueron alcanzados en los lugares tan diversos como España (Puente de San Martín), Italia (Puente de Castelvecchio) y Francia (Puente del Diablo y Pont Magnífico) y con los tipos de arco como los arcos de medio punto, ojivales y escarzanos. Con posterioridad, los arcos de piedra y ladrillo continuaron construyéndose por muchos ingenieros civiles, entre los que caben destacar a Thomas Telford, Isambard Kingdom Brunel y John Rennie. El pionero fue Jean-Rodolphe Perronet, que utilizó pilas mucho más estrechas, mejoró los métodos de cálculo con lo que fue capaz de aplicar unas relaciones flecha maxima-luz muy rebajadas. Los distintos materiales, como el hierro fundido, el acero y el hormigón empezaron cada vez a ser más utilizados en la construcción de puentes arco.. YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 5.

(6) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. 2.2.-. PUENTES METÁLICOS. “Los primeros puentes metálicos datan de finales del siglo XVIII, principios del siglo XIX. Se construyeron primero de fundición, después de hierro y finalmente de acero y supusieron sobre todo un gran salto en las luces”. 2.2.1.-. PUENTES DE FUNDICIÓN.. Al finales del siglo XVIII, gracias a la revolución técnica en el campo de la resistencia de materiales y de las teorías estructurales y a la innovación en la maquinaria y medios auxiliares, se pudo permitir ampliar las configuraciones, tipologías estructurales y procesos constructivos aplicables en el ámbito del proyecto y construcción de puentes. El Iron Bridge, el primer puente de hierro de la historia, se construyó en 1779 en la Garganta del Severn para unir la ciudad de Broseley con el pequeño pueblo minero de Madeley y el creciente centro industrial de Coalbrookdale. La construcción del puente fue idea del arquitecto de Shrewsbury, Thomas Farnolls Pritchard, las piezas se fabricaron en la fundición por Abraham Darby III y el montaje del puente fue dirigido por John Wolkinson. Se trata de un arco de medio punto de 30,5 m de luz, con tímpanos aligerados con anillos circulares. El 1 de julio de 1779 una cuadrilla de obreros levantó un gran arco de hierro fundido. El arco era la parte final para construir el puente. Cada una de las nervaduras del Puente de Hierro se elevaba desde una barcaza con cuerdas y andamios de madera y se colocaba cuidadosamente sobre los cimientos de piedra.. Iron Bridge. Arcos de fundición en Central Park (Vaux & Wrey Mould, 1862 a 1864, detalle del Gothic Arch). YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 6.

(7) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. Pont Sully, sobre el Sena (París, 1876. Un vano de 42 m para el brazo menor y tres vanos para el mayor, el central de 50 m, todos ellos formados por 11 arcos). Hasta 30 nuevos puentes de fundición se construyeron en Inglaterra antes de 1830. Pero debido a baja resistencia a tracción de este material, que requiere tipologias abovedadas, su fragilidad y su mala respuesta a los fenómenos vibratorios no permitió avances significativos en las tipologías y procedimientos constructivos.. 2.2.2.-. PUENTES DE HIERRO.. El desarrollo de ferrocarril, asociado al propio desarrollo de la siderurgia, impulsó al mismo tiempo el de los puentes metálicos que, en el siglo XIX, experimentaron un enorme impulso y transformación para satisfacer, principalmente, la exigencias de los muchos puentes y viaductos ferroviarios que resultaba necesario construir, pero que necesitaban un material que garantizara unas prestaciones adecuadas a frente las vibraciones repetidas al paso de los pesados convoyes, requisito que la fundición no cumplía. Desde inicios del siglo XIX empezaron utilizar el hierro forjado que condicionaba a estos exigencias. Mediante un tratamiento - inicialmente a base de golpeo o prensas hidráulicas y, posteriormente, mediante la laminación en caliente de chapas y perfiles se obtenía un material dúctil, igualmente resistente a compresión que a tracción y, por ende, apto para hacer frente adecuadamente a solicitaciones de flexión. Se rompía así la barrera que hasta entonces limitaba los esquemas estructurales a aquellos solicitados fundamentalmente a compresión – (arcos) abriéndose al amplio espectro de tipologías resistentes que actualmente conocemos.. YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 7.

(8) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. El hierro era más caro que la fundición, al exigir más trabajo de elaboración, pero poseía una resistencia a la tracción muy superior al de fundición. De este modo, los constructores disponían por primera vez de un material que permitía realizar los tres grandes tipos de puentes: puentes suspendidos, puentes de vigas y los puentes de arco. El hierro también se prestaba para la construcción de puentes arco. A pesar de su mayor precio, fue sustituyendo progresivamente a la fundición a causa de sus mejores características. Los grandes arcos de hierro aportaron una solución económica y muy espectacular para salvar a gran altura valles profundos y ríos anchos en los que las cimbras resultaban muy difíciles y costosas. Un ejemplo del puente de hierro es el Puente Mythe que se sitúa cerca de Tewkesbury y cruza el río Severn cerca de la desembocadura del Avon en el propio Severn. El vano principal, de 52 m de longitud y 7,40 m de ancho, es salvado por un arco de hierro obra de Thomas Telford. Su estructura es compleja, empleando un total de seis arcos paralelos enlazados con cruces de San Andrés en el plano perpendicular. La carga del tablero es transmitida al arco asimismo mediante celosías triangulares, siendo de hecho la cruz de San Andrés el motivo repetitivo en todo el conjunto. En cada estribo, ya en sillería y ladrillo, se disponen seis arcos apuntados, quizá con motivo puramente estético o quizá en previsión de las crecidas futuras del río. Fue terminado de ejecutar en 1826 por William Hazledine, un conocido constructor de puentes (había colaborado con Telford en el Puente Craigellachie).. Puente Mythe, Tewkesbury, Inglaterra. Puente Mythe, Tewkesbury, Inglaterra. YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 8.

(9) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. 2.2.3.-. PUENTES DE ACERO.. En la segunda mitad del siglo XIX, el definitivo impulso de la Revolición Industrial, tras la guerra civil americana, fomentó los avances en las tecnologías industriales, con los convertidores Bessemer, Siemens-Martin y Thomas, que permitieron reducir el contenido en carbono de las aleaciones metálicas por debajo del 2 % y desarrollar la fabricación comercial del acero, producto ya con unas prestaciones mecánicas (resistencia, tenacidad y ductilidad) y aptitud para el soldeo no muy alejadas de las que hoy conocemos. El primer gran arco en acero es el puente de Saint Louis sobre el río Mississipi, inaugurado en 1874, con 3 arcos en celosía tubular de luces 153+159+153 metros, obra histórica no solo por ser el más grande y atrevido arco de su tiempo, o por ser el más grande y atrevido arco de su tiempo, o por ser el primero construido íntegramente en acero, sino por el gran numero de novedades técnicas que se aplicaron en su construcción.. El puente de Saint Louis. Las cimentaciones profundas, aproximadamente 30 metros bajo el nivel de las aguas del caudaloso Mississippi, exigieron la puesta a punto de sistema de cajones de aire comprimido para poder trabajar en seco. Este sistema se convirtió en una técnica habitual de ejecución de cimentaciones profundas hasta bien avanzado el siglo XX, cuando el desarrollo de las técnicas de pilotaje permitió desechar este procedimiento constructivo de alto riesgo debido a los peligros de inundación, suministro de aire y patologías derivadas por el trabajo bajo presiones superiores a la atmosférica, lo que conducía inevitablemente a asumir frecuentes accidentes y muertes, principalmente en las primeras épocas, como en el caso del puente de Saint Luis.. El puente de Saint Louis YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 9.

(10) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. Los arcos eran empotrados en sus arranques, con los consiguientes problemas, para los medios disponibles en la época, de cálculo de esfuerzos hiperestáticos y de ajustes de montaje. El montaje de los arcos se realizó, por primera vez, en ausencia de cimbra, dada la imposibilidad de su implantación en medio del río Mississippi, para lo que Eads concibió un sistema de avance de los arcos por voladizos sucesivos compensados a ambos lados de cada pila; esta técnica fue posteriormente utilizada por Eiffel en los arcos de Gabarit y María Pía y sigue siendo universalmente aplicada hoy día para el montaje de estructuras de puentes de muy diversas tipologías.. Puente de San Luís, sobre el Mississippi (construcción por voladizos sucesivos atirantados). De la calidad del proyecto y construcción del puente de Eads da testimonio el hecho de que sigue todavía hoy día en servicio, soportando adecuadamente un intenso tráfico tanto rodado como de ferrocarril. El puente de San Luis ha sido pionero del impresionante desarrollo de los grandes arcos metálicos, hasta alcanzar los 298 metros en hell Gate Bridge en Nueva York (1917), 518 m del New River Gorge (1976) y 504 metros del Puente de Sidney (1932).. YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 10.

(11) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. Sydney Harbour Bridge, en la entrada de la bahía de Sydney (1932, vano biarticulado de 503 m, J. Bradfield y R. Freeman). Hell Gate Bridge, sobre el East River, entre Queens y el Bronx (1916, vano biarticulado de 298 m enthal). El puente New River Gorge. YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 11.

(12) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. 2.3.-. PUENTES DE HORMIGÓN.. “El hormigón armado supuso para los constructores de puentes mayor libertad, tanto en la puesta en obra de un material básicamente pétreo como en la búsqueda de formas resistentes óptimas”. En el desarrollo del hormigón podemos destacar los siguientes etapas: 1) Época del Imperio Romano: empleo de morteros y hormigones (en revestimientos o bien en el relleno de tímpanos o encepados; cúpula del panteón de 43 m en hormigón…) utilizando como conglomerante la cal (argamasa, o cal y canto) o cementos naturales (ceniza de Pozzuoli) 2) Siglo XVIII: se redescubre los cementos naturales a base de cenizas o de rocas arcilloso-calcáreas 3) Siglo XIX: aparecen los cementos artificiales (1818: teoría de Vicat; 1824: Apsidin patenta el cemento Portland) En 1875 Joseph Monier construye la pasarela de Chazelet, de 16.5 m de luz, el primer puente de hormigón armado.. Puente Tiliêre de Chatelet. Después de ellos fue Hennebique, ya a finales de siglo XIX, quien, de una forma más industrializada y con un novedoso sistema de franquicias, extendió la práctica del hormigón armado por todo el mundo. Su sistema recibió un premio en la exposición de París de 1900. Fue precisamente Hennebique quien en 1904 hizo el puente del Risorgemento en Roma con más de 100 m de luz. En España fue Eugenio Ribera quien, a principios del siglo XX, introdujo la práctica del hormigón armado y diseñó arcos de hormigón armado que finalmente constituirían la colección oficial de arcos para puentes de carreteras. El primer intento de minoración de la repercusión del coste de las cimbras de madera se debe al ingeniero checo Joseph Melán, quien decidió utilizar la armadura del arco como autocimbra, aun a costa de su sobredimensionamiento. Autocimbra del puente de Echelsbach, sobre el río Ammer en Alemania, según el procedimiento inventado por el ingeniero checo Joseph Melan en 1898.. YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 12.

(13) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. Autocimbra del puente de Echelsbach, sobre el río Ammer en Alemania, según el procedimiento inventado por el ingeniero checo Joseph Melan en 1898.. También E. Freyssinet tuvo dos aportaciones en este sentido: la reutilización de una gran cimbra en Plougastel y la construcción parcial de la bóveda avanzando en voladizo (Orly, La Guaira).. Cimbra del arco de Plougastel. En este sentido hay que mencionar los procedimientos de montaje de autocimbras perdidas que se pusieron en marcha para evitar estas dificultades. Tal vez uno de los primeros (1898) fue el procedimiento del ingeniero Melan que consistía en montar por voladizos una autocimbra que era una celosía de cordones, montantes y diagonales. El cordón inferior era la cimbra propiamente dicha. El arco más conocido construido por este procedimiento fue el Ammer Brücken en Echelsbach Alemania, del año 1929. Construcción parcial por voladizos atirantados y cimbra para el tramo central, reutilizable en los restantes viaductos de la autopista Caracas-La Guaira. YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 13.

(14) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. El puente arco de Sandö de 264 m de luz inició su construcción en 1938 con una cimbra similar a la de Plougastel.. El puente arco de Sandö. Pero durante la construcción la cimbra se hundió y perecieron 17 personas. Durante el hormigonado la carga no es el funicular del arco y probablemente la cimbra no tuvo suficiente resistencia a flexión. La nueva cimbra fue mucho más conservadora mediante múltiples apoyos en palizada que cerraron provisionalmente el tráfico. El Puente se terminó en 1942 y fue record del mundo hasta la construcción del puente de la Arrabida en Oporto. En el puente de la Arrabida de 270 m de luz, los dos cajones están unidos por un arriostramiento de cruces de San Andrés también de hormigón armado. El autor del proyecto fue Edgar Cardoso. El puente se construyó con una cimbra metálica autoportante para uno sólo de los arcos y para la totalidad de la luz. La cimbra estaba constituida por tres vigas de alma llena arriostradas entre sí en planos horizontales y transversales. El montaje de la cimbra inaugurado en 1963, es un doble arco, cada uno de ellos con sección en cajón bicelular de hormigón armado.. El puente de la Arrabida. Además los dos cajones están unidos por un arriostramiento de cruces de San Andrés también de hormigón armado. El puente se construyó con una cimbra metálica autoportante para uno sólo de los arcos y para la totalidad de la luz. La cimbra estaba constituida por tres vigas de alma llena arriostradas entre sí en planos horizontales y transversales.. YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 14.

(15) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. Cimbra de Arrabida. Tramo. El montaje de la cimbra recuerda en todo al realizado para el puente de la Guaira (aunque con metal en lugar de madera). En efecto: primero se montaron los arranques del arco que se apoyaron en una palizada y en tirantes desde la pila del arranque Después, desde los extremos de estos tramos atirantados, se elevó la zona central. La cimbra se situó primero bajo la mitad aguas abajo del puente y después se ripó transversalmente aguas arriba de modo que hizo sucesivamente los dos arcos de hormigón finalmente se situó entre ambos arcos para hormigonar el arriostramiento entre ellos. El record le duró muy poco al puente de la Arrabida. Poco después se inauguró el arco de Gladesville en Australia.. El puente de Gladesville en Australia. E. Freyssinet fue asesor del proyecto. Se trataba de un puente de 305 m de luz terminado en el año 1963. La innovación más importante de este puente fue que se construyó por dovelas prefabricadas sobre una cimbra, similar a la segunda cimbra de Sandö sin armadura pasante en las juntas. E. Freyssinet había construido en 1948 una serie de cinco puentes sobre el río Marne con dovelas prefabricadas unidas con pretensado, así que la prefabricación por dovelas no le era nueva. La idea nueva en el puente de Glandesville fue sustituir el pretensado de los puentes del Marne por el propio axil de compresión del arco. Aunque el procedimiento despertó desconfianza en aquel tiempo, lo cierto es que el puente ha funcionado perfectamente desde entonces hasta hoy día.. YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 15.

(16) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. Entre los puentes recién construidos llama la atención el puente de la presa Hoover, EEUU que fue inaugurado en el 19 del Octubre, 2010. El puente de la presa Hoover (Puente Mike O’Callaghan-Pat Tillman Memorial) es el puente arco de hormigón más grande del mundo hoy día y es una enorme obra de ingeniería que ha implementado nuevas tecnologías y avances técnicos de relevancia. El proyecto eleva un puente arco de hormigón de 579 metros de longitud (con luz del arco de 320 m) a una altura de 275 metros por sobre el Cañon Black que se encuentra en el límite que une Nevada con Arizona un poco más al sur de la actual Represa Hoover. La infraestructura cuenta con un arco de 16 mil toneladas de hormigón, el cual se sostiene a cada lado por estribos de tamaños sin precedentes, estas dos bases de acero y hormigón que reciben una presión externa de los 2.000 metros cúbicos del arco que sostiene gran parte de los 15 pares de pilares de hormigón armado instalados para afirmar la autopista en el tramo que pasa sobre el valle y el arco. Previo al inicio de las operaciones, fue necesario diseñar y emplazar el complejo sistema de grúas y el peligroso armado de poleas utilizadas para elevar los elementos prefabricados durante el proceso de la construcción. Los trabajos de excavación y limpieza del terreno para colocar los estribos, puentes y otros elementos, implicaron mover cerca de 36,700 metros cúbicos de tierra. Además se instalaron dos grandes grúas, una a cada lado del puente que sostienen cerca de 50 toneladas de cable que cruzan toda la extensión de la construcción y que sirven para trasladar materiales, herramientas y los trabajadores.. Puente Mike O’Callaghan-Pat Tillman Memorial. Estas grúas son vitales para colocar los 614 segmentos prefabricados de las columnas y del arco, que en su conjunto han consumido cerca de 12.200 metros cúbicos de hormigón. Esas columnas se realizan por parejas, donde cada una se arma por un equipo que levanta ambos pilares de forma simultánea. Cada uno de los segmentos tiene un peso de varias toneladas de hormigón armado y son traídos desde un fábrica montada para el proyecto ubicada a 20 kilómetros al sur de la obra. Luego son levantados por el sistema de grúas mientras el equipo de trabajadores los coloca en su lugar y verifica la calidad del segmento y del procedimiento.. YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 16.

(17) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. El mayor problema que enfrenta el proyecto son las condiciones climáticas: vientos de más de 125 kilómetros por hora que impiden el uso de las grúas, las altas temperaturas que sobrepasan los 50° C que afectan el fragüado del hormigón y las tormentas de rayos que imposibilitan el acceso a la obra. Estas interrupciones han obligado al equipo a cambiar plazos y suman millones de dólares al proyecto. El relleno de los estribos fue una de las partes más complicadas del procedimiento. Debido a las altas temperaturas, la altura desde donde debía realizarse el vertido y la gran cantidad de material que se necesitaba motivó que el equipo llamara a este hito “el vertido del millón de dólares”. Este procedimiento finalizó felizmente, pero se retrasó varios días y tuvo que realizarse durante la noche para que los 1.800 metros cúbicos de hormigón no se secaran durante la caída de 90 metros hacia la base del estribo. También cabe destacar los puentes de hormigón Wanxian con la luz de 420 m, puente de acero Chaotianmen Bridge con luz de 552 m (el puente de acero más largo del mundo), y puente mixto Lupu con la luz 550 m, los tres han sido construidos en China. El puente de Chaotianmen en Chongqing, puente de arco más largo del mundo con una luz de 552m. La construcción empezó el Diciembre 2004 y termino 29 de Abril 2009. El puente está abierto para metro en el nivel inferior y seis carriles de tráfico rodado en el superior.. El puente de Chaotianmen en construcción YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 17.

(18) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. El puente de Chaotianmen. El puente Lupu en Shanghai, China, es el más largo puente arco de acero en el mundo. Tuvo un coste de 2500 millones de yuanes (302 millones dólares EE.UU.) y su tramo principal tiene 550 metros de largo sobre el río Huangpu.. El puente Lupu. El arco récord principal es de 9 metros de altura, 5 metros de ancho, con un aclaramiento de navegar con capacidad para buques de 70.000 toneladas. Es también el primer puente arco importante por ser unido exclusivamente por soldadura. Al igual que el Sydney Harbour Bridge, el Puente Lupu también funciona como un atractivo turístico. Pero a diferencia del Puente Nanpu y Yangpu Puente (también en Shanghai y cruzar el mismo río Huangpu), el mirador del Puente Lupu se instala en la parte superior de su gigantesco arco. Los turistas deben tomar el ascensor transparente de alta velocidad hasta la cubierta principal del puente, subir los escalones de la vía a lo largo del arco de cerca de 280 metros, llegando a llegando a la plataforma-mirador del tamaño del tamaño de un campo de baloncesto en la parte superior de la costilla del arco de 100 metros de altura, y teniendo un impresionante escenario del río Huangpu.. YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 18.

(19) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. El arco de Wanxian sobre el río Yangtze en la provincia de Sichuan fue inaugurado en 1995. Es una copia ampliada del puente Martín Gil de E. Torroja (1945), tiene 420 m de luz, se montó sobre una autocimbra de estructura metálica de celosía sobre la que se fue hormigonando el arco por roscas completas, conformando una sección mixta evolutiva (Yan y Yang 1997).. El puente Wanxian. YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 19.

(20) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. 3.- MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN.. 3.1.-. PUENTES CON TABLERO SUPERIOR.. El método de construcción que se ha aplicado para los puentes arco de hormigón desde hace mucho tiempo ha sido la cimbra, pero debido a la exigencia de las grandes luces, el coste y las dificultades técnicas en el diseño y ejecución penalizaba mucho su construcción y esta tipología estuvo a punto de desaparecer. Actualmente los métodos de avance en voladizo son prácticamente los únicos empleados en la construcción de arcos con luces importantes. Pero también se conocen los siguientes métodos de construcción de puentes arco: 1) a) Construcción sobre cimbra. La construcción sobre cimbra fue el procedimiento habitual hasta finales del siglo XIX. Durante mucho tiempo la ejecución de los puentes arco de hormigón empleó cimbras fijas para el hormigonado de sus secciones. Las luces cada vez mayores, los obstáculos naturales complicados, como barrancos profundos y ríos caudalosos, fueron dificultando cada vez más el diseño y el montaje de estos elementos, encareciendo enormemente el proceso de ejecución, lo que hizo que los arcos pasaran a convertirse en una solución excepcional. Muchos de los procedimientos que se emplearon en el montaje de estos elementos auxiliares fueron utilizados posteriormente en la construcción de los arcos, bien de acero, bien de hormigón.. Detalle de cimbra y encofrados Albrechtsgraben, (Alemania). del. puente. Además de su elevado coste, equivalente al del propio puente, lo que lo convertía en algo inviable económicamente, las grandes cimbras presentaban otros problemas importantes. Su descenso para proceder a la puesta en carga del arco era cada vez más complicado, y no resultaba fácil asegurar que éste no quedara irregularmente apoyado en ella, introduciendo esfuerzos de flexión indeseables. Fue Eugène Freyssinet quien logró descimbrar el puente de Veurdre introduciendo gatos en clave, logrando que, al abrirlos, se produjera una deformación que separara el arco de la cimbra de una manera uniforme, alejando los riesgos de las flexiones parásitas. Desde entonces este procedimiento ha sido empleado para descimbrar los arcos construidos sobre cimbras, introduciendo gatos en clave, en arranques o en riñones.. YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 20.

(21) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. Aunque la propia construcción del arco sobre cimbra es un método sencillo y cómodo una vez ejecutada ésta, sus elevados costes han hecho abandonarla en las grandes luces, aunque aún se conserva en otras tipologías.. Puente Albrechtsgraben, (Alemania). b) Construcción con armadura rígida (Autocimbra) El coste y la dificultad que suponía la ejecución de la cimbra en los grandes arcos ha estado siempre presente en la mente de los constructores, por lo que muchos de sus esfuerzos se encaminaron a la supresión de la misma. A finales del siglo XIX, Joseph Melan desarrolló un procedimiento para la construcción de puentes arco de hormigón evitando el uso de la cimbra clásica. Su método consiste en construir primero un arco metálico, más ligero, que se emplea como cimbra autoportante y se utiliza, a la vez, como armadura del arco definitivo, hormigonando sus secciones sobre la estructura metálica. En realidad, la solución de J. Melan transfiere los problemas de construcción de un arco más pesado, el de hormigón, a uno más ligero, el de acero, empleando en su montaje los procedimientos disponibles en la época para la construcción de arcos metálicos, tales como el avance por voladizos sucesivos mediante atirantamiento provisional.. YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 21.

(22) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. Este método logra que la estructura parcial y final coincidan en su comportamiento, aunque no resuelve los problemas económicos de la construcción de los arcos de hormigón. Su inconveniente se encuentra en la cantidad de acero que requiere el arco metálico inicial, muy superior a la armadura precisa para resistir las tracciones debidas a la flexión. Por esta razón puede considerarse un método caro, y aunque en su momento fue utilizado en algunos puentes, hoy en día apenas se emplea, salvo en raras ocasiones. 2) Construcción por abatimiento. Construcción por abatimiento , en la que precisan importantes retenidas y rótulas de giro es la solución difícilmente competitiva en las grandes luces. No ocurre así en el caso de estructuras más ligeras, como es el caso de los arcos metálicos. El procedimiento consiste en la construcción vertical de los semiarcos, y una vez terminados, abatirlos mediante un giro alrededor de su extremo inferior. Posteriormente, y una vez situados en su posición, se procede al cierre en clave. Para la realización de este giro es necesario desplazar inicialmente el conjunto mediante cilindros hidráulicos dispuestos horizontalmente, hasta que el peso del semiarco actúa a favor, creando un efecto de desequilibrio que facilita el proceso, momento a partir del cual resulta preciso el empleo de retenidas para lograr un descenso controlado del conjunto. Cada uno de los semiarcos quedaba sometido a esfuerzos de flexión, crecientes al incrementar su proyección horizontal, por lo que aparecen puntos de retenida importantes en posiciones intermedias que, en su posición final, previo al cierre, se asimilaran enormemente en su consumo de acero a los métodos de avance en voladizo atirantadas.. Como ejemplo de este procedimiento de construcción podemos ver la ejecución del el puente “Arcos de Alconétar”.. YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 22.

(23) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. El puente “Arcos de Alconétar” (pertenece a la Autovía de la Plata en Cáceres) inaugurado en Julio, 2006 está constituido por dos estructuras gemelas de 400 m de longitud, cuyo vano principal es un arco metálico de tablero superior, de 220 m de luz.. El puente “Arcos de Alconétar”. El sistema constructivo desarrollado se ha caracterizado por su rapidez y singularidad, basado en la construcción de piezas de grandes dimensiones fuera de su emplazamiento definitivo, su manipulación y montaje mediante el empleo de elementos auxiliares especiales. Entre las fases de construcción cabe destacar, por su espectacularidad, el montaje de dos semiarcos en posición vertical y posterior abatimiento hasta su cierre en clave. Hasta el momento se trata del arco de mayor luz construido en el mundo con este procedimiento. 3) Traslación horizontal o vertical: Se utiliza para arcos de tablero inferior habitualmente. 4) Construcción por voladizos sucesivos atirantados con torre provisional.  mediante cable colgado: Se construyen torres provisionales en los estribos y se cuelgan cables de los cuales penden las dovelas que se empalman hasta cerrar el arco.  mediante carro de avance. El método se basa en el atirantamiento de las secciones hormigonadas desde una torre provisional, y su desarrollo ha sido el que ha permitido el renacimiento de esta tipología desde mediados de la década de los 50. En este procedimiento las estructuras parciales por las que atraviesa el arco en construcción nada tienen que ver con la estructura final, siendo preciso, por tanto, un sistema de atirantamiento auxiliar.. YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 23.

(24) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. El puente de Presa Hoover. Este método de ejecución era conocido y empleado en el montaje de las cimbras, aunque realmente no se aplicó a la construcción de un arco propiamente dicho hasta finales del XIX, cuando James B. Eads lo empleó para construir el puente metálico de San Luis, sobre el río Mississippi, donde utilizó atirantamientos provisionales hasta cerrar los voladizos. Gustave Eiffel empleó igualmente este procedimiento en la construcción de los puentes arco metálicos de María Pía y Garabit. Sin embargo, aunque era conocido en el caso de los arcos metálicos, no fue hasta 1.952 en que se emplea este procedimiento para la construcción de puentes arco de hormigón, cuando Eugène Freyssinet lo plantea en los viaductos de la autopista Caracas – La Guaira (Venezuela). En los tres arcos de 152, 146 y 138 metros de luz se sentaron las bases para el inicio del procedimiento de avance en voladizos sucesivos atirantados en los arcos de hormigón. Sin embargo, Freyssinet empleó este método de forma parcial, únicamente en los arranques de los arcos. El resto se hormigonó sobre una cimbra metálica apoyada en los voladizos atirantados ya construidos. Al igual que los voladizos, la cimbra se atirantaba desde las pilas extremas. Una característica habitual de este procedimiento es la construcción del arco exento, es decir, eliminando las pilas del proceso, puesto que no desarrollan ninguna función resistente y representan una fracción importante del peso de la estructura, además de crear importantes interferencias al paso de los tirantes. Una vez cerrado el arco se procede a la ejecución de las pilas y el tablero por métodos convencionales.. En voladizo, mediante atirantamiento en abanico: a partir del primer soporte del tablero situado sobre el arranque del arco, actuando entonces este como parte de la torre de atirantamiento.. El puente de ferrocarril de alta velocidad sobre el embalse de Contreras Villargordo del Cabriel se ha proyectado como puente arco con tablero superior. La luz del arco es de 261 m y la distribución de luces del tablero superior es de 32.625 +12x 43.50 + 32.625 m.. YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 24.

(25) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. Para la ejecución del arco de hormigón, se plantea su construcción mediante dos semiarcos en avance en voladizos atirantados. A la hora de estudiar el modo de realizar el sistema de atirantamiento, se consideró necesario comenzar a construir el arco en voladizo desde su arranque en cimentación. Debido al bajo nivel estacional del embalse, se incluyó la disposición de dos pilas provisionales en la zona inundable con objeto de reducir la longitud volada de los semiarcos. Este sistema permite una ejecución más económica, pero con el riesgo de tener que ejecutar cimentaciones en zonas rellenadas al haber quedado inundadas. Las obras comienzan con la ejecución de las cimentaciones, que son directas en todos los casos. Se realizan las cimentaciones correspondientes a las seis pilas de la zona de viaducto de acceso al arco, así como las de los estribos. Las cimentaciones de los plintos de los arcos suponen un volumen imponente de hormigón, por lo que se deben estudiar sus fases de ejecución, cuidando especialmente las juntas entre las mismas. Por último, se deben ejecutar las cimentaciones correspondientes a las pilas provisionales. Éstas se ejecutan en la vertical de las pilas P-7 y P-10, de unión entre arco y tablero. Las pilas se realizan mediante encofrado trepante, quedando preparadas para el comienzo de la ejecución del tablero. Dicho tablero se ejecuta mediante cimbra autoportante desde los lados Cuenca y Valencia. La sección se hormigona en una primera fase que comprende losa superior y almas hasta su extremo superior, para posteriormente disponer prelosas para el hormigonado de la losa superior. Una vez se han realizado los plintos de los arcos, se trepan las pilas P-6 y P-11, cimentadas también sobre dichos plintos. Así mismo, se hormigonan las pilas provisionales.. En este momento se comienza la ejecución del arco. El primer tramo de cada semiarco, entre cimentación y pilas provisionales, se realiza sobre cimbra apoyada en el suelo. Para ello se disponen una serie de castilletes metálicos que sirven de apoyo a los cuchillos que sostienen la viguería de sustentación del encofrado del arco. Sobre esta fase de construcción, se debe hacer hincapié en la necesidad de una perfecta concepción y revisión de los detalles de las estructuras auxiliares, básicas en estas fases. Por otra parte, en el arranque del arco se suman una serie de factores que requieren un especial cuidado. Se trata de la sección más solicitada en servicio y contiene una gran cantidad de armadura. Una vez ejecutado el tramo de arco cimbrado, se ejecutan las pilas P-7 y P-10 sobre el arco, para permitir que la autocimbra avance hasta dichas pilas. En este momento, se desmonta la autocimbra, procediéndose al comienzo del avance de los semiarcos mediante voladizos atirantados. Para ello, se disponen dos pilonos metálicos sobre el tablero, en la vertical de las pilas provisionales. A partir de este momento, los semiarcos avanzarán en voladizo mediante hormigonado con carro de avance. Para hacer factible dicho avance en voladizo, se disponen sucesivamente nueve familias de tirantes en cada semiarco. Cada familia cuenta con una pareja de cables delanteros anclados en las dovelas ejecutadas YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 25.

(26) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. del arco, y una pareja de cables traseros anclados en los plintos del arco. De este modo, cada dos o tres dovelas según la zona, se dispone una pareja de tirantes. El proceso constructivo, para el control de esfuerzos y deformaciones, requiere de un ciclo de maniobras de tesado, retesado y destesado para cada familia de cables. Dichas operaciones se realizan mediante actuación indirecta sobre los tirantes, al haberse diseñado la pieza de anclaje de los mismos con dos barras que permiten una correcta regulación de la carga.. Una vez se ejecutan los dos semiarcos, se desmonta el carro de avance del lado Cuenca, procediéndose a adaptar el carro del lado Valencia para la ejecución de la dovela de cierre del arco. Para ello, mediante un sistema de gatos y anclajes se nivelan los dos labios, procediéndose al hormigonado. Tras el cierre del arco, se comienza la retirada de los cables de atirantamiento provisional y el desmontaje de los pilonos. Tras ello, se debe proceder a despear el arco de las pilas provisionales. Para ello se disponen en la parte superior de las mismas unos gatos que tienen como objeto levantar el puente de sus apoyos provisionales. En ese momento, se demuelen los macizos provisionales de apoyo, procediendo a soltar el arco, quedando exento. A continuación, se demuelen las pilas provisionales. Ya con el arco cerrado, se ejecutan las pilas cortas restantes de apoyo del tablero sobre el arco. Para la realización de los vanos restantes hasta cerrar el tablero se emplea ya una cimbra tradicional, apoyada directamente en el arco ya ejecutado. 5) Construcción por voladizos sucesivos con diagonales temporales (Ménsula triangulada). Este método crea una estructura triangulada avanzando en ménsula desde los arranques del arco. Para resistir la tracción debida a la flexión en los arranques por el trabajo en voladizo, hasta que se produce el cierre en clave, es necesario anclar el cordón superior mediante un sistema de retenidas, transmitiendo así la tracción generada al terreno. Una vez cerrada la clave se liberan los anclajes de retenida y se suprime la triangulación provisional. Frente a los procedimientos de atirantamiento desde mástiles provisionales, los sistemas de avance en ménsula triangulada con diagonales temporales poseen la ventaja de una mayor rigidez interna, al emplear tirantes de menor longitud, mucho más fáciles de colocar, más rígidos y menos sensibles a los efectos térmicos. Sin embargo, desde el punto de vista de la ejecución del arco propiamente dicho, los sistemas con diagonales temporales presentan la desventaja de algunos tiempos muertos en el ciclo de ejecución de las dovelas del arco, puesto que al alcanzar la posición de las pilas es preciso detener el avance para proceder a su hormigonado y al del tablero, al contar con ellos como elementos imprescindibles en la triangulación. Si el método empleado es el avance desde mástiles atirantados, el arco progresa sin paradas hasta producirse el cierre, debiendo ejecutarse posteriormente las pilas sobre el arco ya cerrado antes de proceder a la construcción del tablero.. YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 26.

(27) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. Variantes del sistema. Dependiendo de las características del puente arco el sistema de la ménsula triangulada con diagonales temporales podría plantearse a través de 2 variantes diferentes: a) Empleo del tablero cono cordón de tracción. En este caso se produce el avance en voladizo del conjunto arco-pilas-tablero. Ventajas:  No incluir un nuevo elemento auxiliar en el proceso constructivo.  Fácil camino de acceso de los materiales. Inconvenientes:  Tiempos muertos en el proceso del construcción de las dovelas del arco debido a la necesidad de disponer u hormigonar nuevos tramos del tablero. b). Empleo de cordones de tracción temporales. Ventajas:  La ejecución del arco del resto del puente es independiente.  Se puede comenzar los trabajos en el arco sin necesidad de disponer del tablero. Sistema de triangulación provisional. El objetivo del sistema de triangulación es transformar las cargas actuantes en el voladizo en una serie de esfuerzos axiles de tracción y compresión, eliminando, en la medida de lo posible, las flexiones en los semiarcos. En realidad, el cordón inferior formado por las secciones del arco se encuentra sometido a importantes cargas de peso propio, dando lugar a esfuerzos locales de flexión que precisan ser controlados para mantenerlos dentro de límites aceptables. Puesto que el arco se emplea como cordon comprimido de la celosía y las pilas como montantes, el sistema de triangulación provisional deberá proporcionar aquellos elementos inexistentes en la celosía, por lo que se encuentra formado generalmente por los siguientes elementos auxiliares:  Tirantes de retenida: cables del alto limite elástico; transmiten los esfuerzos de tracción desde cordón superior hasta los anclajes al terreno; suelen situarse partiendo de alguna de las pilas de los tramos de acceso, sino-se ancla en los estribos y éstos directamente al terreno.  Los tirantes provisionales de recuadro abierto barras de pretensado o cables de alto limite elástico; diagonales provisionales, que reducen los esfuerzos de flexión en las secciones del arco durante el avance, mientras se completa un modulo de triangulación.  Diagonales temporales. Cables de alto limite elástico o perfiles laminados. Se disponen al finalizar un nuevo recuadro y antes de proceder al hormigonado de una nueva pila, permitiendo en ese momento la retirada de los tirantes provisionales empleados hasta ese momento.  El cordón superior auxiliar (tablero). Debido a la existencia de contraflechas, deformaciones del conjunto y a las diferentes tolerancias de ejecución entre las estructuras de acero y hormigón, es preciso dotar a todas estos elementos de las holguras adecuadas que permitan su Facio montaje y un correcto funcionamiento.. YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 27.

(28) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. Empleo de diagonales temporales rígidas. Hay que actuar sobre las diagonales, evitando su alargamiento excesivo por efecto del incremento de carga al que se ven sometidas en el proceso constructivo, ya que, produce esfuerzos inaceptables sobre el resto de elementos del sistema (cordón, pilas y arco). Para eso se pueden emplear bien retesado de los diagonales o bien los perfiles laminados. La disminución o la ausencia de fases de retesado hace que su coste algo más elevado se diluya rápidamente en el proceso, resultando elementos mucho más eficaces y de mayor economía global.. En voladizo, triangulando el conjunto arco-tablero: se crea un sistema reticulado provisional utilizando como montantes los soportes del tablero, el tablero como cordón superior y disponiendo tirantes según las diagonales.. A continuación veremos la tipología y proceso de construcción del Puente sobre el Río Almonte, en el Tramo Hinojal – Cáceres, de la Autovía de la Plata N-630, que une Gijón con Sevilla, terminado de construir en el año 2005. Los arcos se construyeron combinando el avance por voladizos sucesivos con una potente triangulación de perfilería rígida de acero que permitía el tesado de perfiles convencionales. El tablero se ejecutó con autocimbra desde ambos extremos. Una vez construidas las cimentaciones del arco y sus pilas, así como las de las pilas adyacentes con sus anclajes al terreno, se comienza el ciclo de avance, cuya secuencia se repite.. YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 28.

(29) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. Proceso constructivo. 1. Avance en voladizo del arco, obteniendo su equilibrio mediante atirantamientos provisionales y retenidas, hasta superar la pila de arco correspondiente. 2. Se sustituye el atirantamiento provisional por una diagonal metálica anclada en la base de la pila. 3. Una vez construida la pila, para cerrar un cuadrante, se monta un dintel metálico que actúa como cordón de tracción. El esquema estructural de triangulación para el avance del arco en voladizo se consigue a través de dinteles y diagonales metálicas y el atirantamiento por medio de cables de retenida y cables provisionales. Al mismo tiempo se ejecutan el resto de cimentaciones, pilas y tableros correspondientes a los accesos. Para conseguir el equilibrio de cada semi-estructrura en los avances del voladizo y evitar la excesiva flexión de la primera pila de arco se colocan unos cables de retenida que se ponen en carga de forma progresiva según avanza el semiarco. La conexión de todos los cables y diagonales a los dinteles y zapatas se realiza mediante orejeta y bulón. Los cables son tesados desde los anclajes inferiores. Estos fueron dimensionados para que se pudiera introducir el gato unifilar, ya que de otra forma no sería operativo. Por tanto, el tesado se. YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 29.

(30) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. realiza cordón a cordón garantizando una fuerza global, controlada mediante una célula de carga conectada al sistema de instrumentación. La carga de cada cable se aumenta progresivamente, según indica el proceso constructivo, incrementando la fuerza de todos y cada uno de los cordones. Los cables provisionales permiten el avance en voladizo del arco hasta alcanzar la diagonal rígida, retirándose una vez que ésta queda instalada. El extremo del arco, cerca de la clave, se sujeta mediante cables, ya que en esta zona la triangulación no sería eficaz. Al alcanzar la situación de máximo voladizo, se introdujo un esfuerzo axil de 600 Tn mediante gatos entre los dos semiarcos. Con los movimientos relativos entre ellos impedidos se procedió al hormigonado de la clave y posteriormente al desmontaje de los medios auxiliares utilizados, para terminar con la ejecución de los tramos de tablero situados sobre el arco.. Arco en construcción. YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 30.

(31) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. 3.2.-. PUENTES CON TABLERO INFERIOR.. Para los puentes arcos con el tablero inferior se emplean los siguientes procedimientos de construcción: 1) Se construye el tablero mediante cimbra, apoyos provisionales y después se monta el arco metálico apoyándolo sobre apoyos provisionales, se suelda y se rellena interiormente con hormigón. El ejemplo de este tipo de construcción es el puente sobre el rio Ebro- Ronda de la Hispanidad.. El tercer cinturón de Zaragoza cruza el río Ebro por medio de un puente cuyo dintel, de 31,9 m de anchura y 304 m de longitud, tiene una sección lenticular de 2,2 m de canto. Se producen cinco vanos de 42 m+52 m+120 m+52 m+42 m. Todas estas luces se tranquean con el dintel lenticular, salvo en lo que se refiere al vano de 120 m que cruza el Ebro. Para solventar este vano se añade un arco superior de 120 m de luz que ayuda al soporte del dintel en esta zona.. Un dintel continúo, recto, constante, dimensionado para luces pequeñas o medias y que se ayuda o bien de un arco; caso de este puente; o de un atirantamiento, caso del puente de Córdoba sobre el Guadalquivir, actualmente en construcción, para salvar la luz principal. Transversalmente, los 31,9 m de anchura están divididos en dos aceras de borde de 4 m, una mediana central de 3 m y dos calzadas de 10,5 m cada una. El puente se subdivide en tres partes. La parte central, constituida por el puente arco de 120 m de luz y las otras dos partes, laterales, de 92 m de longitud están separadas de la central por una junta YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 31.

(32) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. de dilatación. Las partes laterales y la central no se interfieren resistentemente en nada. Únicamente utilizan la misma pila, como apoyo común, apoyo que se realiza a media madera. El arco, mixto, de directriz parabólica de 18 m de flecha tiene una sección triangular variable, desde un canto mínimo en el centro de 1,6 m, hasta un canto máximo junto a los apoyos de 1,74 m. La sección triangular se achaflana en las esquinas. El espesor de la chapa es de 60 mm de acero. El hormigón interior rellena completamente el arco, lo que es muy fácil de realizar y ahorra bastante acero. El tablero está formado por un cajón central bicelular de 2,2 m de canto en el eje del puente y disminuye ligeramente hacia los bordes de este mismo cajón, que distan entre sí 10 m. Las almas exteriores son de espesor variable entre 0,45 y 0,8 m, y las interiores, entre 0,5 y 0,8 m. Transversalmente el dintel se completa con dos unidades nervadas de 10,8 m de anchura, que completan la forma lenticular del núcleo central. Los tirantes que unen arco y tablero se disponen a una distancia de 8 m y se anclan a los lados del alma central. Se dispone, en ese mismo punto, una viga transversal que transfiere la carga conducida por las almas laterales al tirante. El dintel está pretensado longitudinal y transversalmente. Longitudinalmente para enfrentar el empuje del arco, que se cortocircuita a lo largo del dintel y además para resistir el efecto de la flexión vertical. Transversalmente, en los nervios transversales para transmitir su efecto al cuerpo central. Las péndolas están formadas por dos unidades separadas entre sí, en dirección transversal, 1,3 m. Los tramos de acceso tienen dos luces continuas de 50 m y 42 m. En este caso en el cajón desaparece el alma central así como los diafragmas transversales interiores. Por lo demás se mantienen las características del dintel bajo el arco. Se pretensa longitudinal y transversalmente, así como se arma con la armadura pasiva correspondiente. El tramo principal, el tramo arco, apoya sobre la pila por medio de dos apoyos principales de neopreno-teflón en caja fija y el dintel por otros dos apoyos laterales. Como en casos extremos de carga, unos de estos últimos apoyos podría ponerse en tracción, para evitar anclarlo a la pila, se le pone encima el apoyo del tramo de acceso de 52 m de luz.. De la misma manera, aunque los tramos, principal y de acceso, están separados, el arco penetra en el tramo de acceso a lo largo de su mediana, lo que determina una particular configuración de los apoyos. Entre ambos tramos de acceso se dispone una pila principal y en su extremo un estribo nuevo. Pilas y estribos descansan sobre pilotes. Se disponen dos estribos curvos en planta cuya disposición encaja muy bien formalmente con el dintel de sección transversal también curvo.. YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 32.

(33) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. El puente se ha construido de la siguiente manera:  Se construye el núcleo central del dintel, de uno a otro extremo del puente, apoyándose, en la zona de las orillas, en una cimbra y en la zona del río sobre vigas metálicas apoyadas sobre 3 pilas provisionales. Cuando se elimina la cimbra, la parte del dintel situada sobre el río queda apoyada sobre tres apoyos provisionales pilotados.  Una vez concluido el núcleo central, se monta un carro transversal que deslizando sobre el núcleo central va fabricando los voladizos transversales. Terminado el dintel se monta el arco metálico apoyándolo sobre apoyos provisionales, se suelda y se rellena interiormente por hormigón.  Una vez concluido el arco, se ponen en carga las péndolas hasta que el dintel se despega de los 3 apoyos provisionales situados en el río. Se vuelan los apoyos provisionales y se realizan las terminaciones correspondientes. También se puede realizar la ejecución del tablero de otra forma – mediante empuje, como hicieron en el caso del Puente de Logroño. El Puente de Práxedes Mateo Sagasta, conocido popularmente como Cuarto Puente de Logroño, es el más reciente de las construcciones sobre el río Ebro a su paso por Logroño. Diseñado por la oficina Carlos Fernández Casado S.L., fue adjudicado a la empresa Ferrovial Agromán e inaugurado el 30 de abril de 2003.. El puente ha sido construido sin ningún apoyo sobre el río Ebro, teniendo 140 metros de luz para salvar ambas orillas. El tablero central, sobre el cual descansan la calzada, tiene 161 metros de largo, 18,6 de ancho y 2 de canto. Éste es sujetado por un arco atirantado de 28 metros de altura máxima. La estructura del arco es en realidad doble, formada por dos tubos de 1,2 metros de diámetro, ligeramente inclinados entre sí para soportar mejor las fuerzas de flexión a las que están sometidos. El arco separa en dos ambos sentidos de circulación, disponiendo cada uno de dos carriles de 3,5 metros de ancho.. YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 33.

(34) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. Las aceras están formadas por sendos tableros laterales de 4 metros de anchura y 1,1 de canto que, al contrario que la calzada, no son paralelas al arco central, sino que se separan de ella de forma curva. El puente de Logroño cruza el río Ebro en la propia ciudad. Este hecho ha propiciado dos cosas: la instalación de amplias aceras y el diseño de una configuración resistente y formal nueva. Para obtener esta última condición se separan las aceras del cuerpo central del puente con lo que se consiguen varias ventajas: reducir el ruido del tráfico en los peatones, crear una estructura espacial constituida por los tirantes que soportan las pasarelas por sus bordes interiores. Constituye además el tercero de una trilogía, en la cual, colgando siempre de un arco central, la calzada y aceras están unidas y son rectas (P. Zaragoza), en otro puente no construido, en el cual, tablero y aceras se separan en dos en la mediana, confiriendo así una dimensión espacial al sistema de tirantes. En el puente de Logroño solo se separan las aceras y la calzada sigue recta. El puente tiene 140 m de luz. El tablero, para el peso del tráfico, está constituido por una viga mixta de sección trapecial de 2,0 m de canto y 18,6 m de anchura. Los tableros laterales que soportan las pasarelas tienen una sección metálica de 4,00 m de anchura superior, 2 m de anchura inferior y 1,1 m de canto. El arco se divide en dos tubos de 1,2 m de diámetro, que se separan entre sí para conseguir resistencia a flexión fuera del plano, necesaria cuando una pasarela está cargada y otra no, lo que produce una gran deformación transversal al arco y por tanto una flecha vertical importante en las pasarelas. Sin embargo esta rigidización transversal del arco no fue suficiente. Los 4 últimos tirantes, que por cada extremo, que relacionan las pasarelas con el arco, están anclados al estribo y así le confieren al arco el complemento de rigidez transversal necesario. El puente se construyó empujando el dintel metálico central sobre pilas provisionales instaladas en el río, para hormigonar a continuación la losa superior. Posteriormente se procedió al montaje desde el tablero central de las pasarelas exteriores. Finalmente se realizó el montaje del arco sobre el tablero, el atirantamiento del tablero y la pasarela y se procedió a eliminar los pilares provisionales situados en el río. Se construyen también los puentes arco con tablero inferior de hormigón. El ejemplo - puente sobre el río Galindo en Baracaldo.. YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 34.

(35) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. El puente está biapoyado en dos estribos, es muy curvo en planta, y está constituido por un dintel metálico y un arco también metálico espacial, no contenido en un plano. El arco tiene un perfil parabólico de 2º grado en alzado y la planta sigue la directriz correspondiente al tablero. En el borde exterior cóncavo del tablero, se dispone una marquesina de 8,19m de voladizo que soporta un techo transparente de metacrilato liso.. -. El puente ha sido construido de la siguiente manera: Mientras se fabrica el tablero en el taller metálico se construyen los estribos de hormigón armado in situ. Para montar el tablero hacen falta cuatro líneas de apoyo provisional en medio del río. Se debe construir en primer lugar dos líneas apoyos realizando una península provisional que permita poner una pilotera y hacer los seis pilotes de un metro de diámetro. Después se construyen las vigas superiores y se retira la península. Para las otras dos líneas de apoyo provisional se repiten las operaciones.. El tablero se divide en tramos de 22 metros de longitud y anchura variable entre 4,5 y 5,85 metros. Cada tramo pesa alrededor de 60t. En primer lugar se coloca la viga riostra del estribo, es la pieza más pesada, unas 100t, que se puede montar por partes si fuera necesario. A continuación desde el estribo se montan los cinco tramos que se apoyan en la primera línea de apoyos provisionales y en la viga riostra. Estas piezas se unen entre sí mediante cordones longitudinales superior e inferior y con la riostra de estribos. Con el primer vano completo se procede al montaje de los cinco tramos siguientes del tablero mediante grúa que se coloca encima del tablero terminado. Se unen las piezas entre si y con YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 35.

(36) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. el trozo de puente montado previamente de forma que se tiene un tablero continuo con dos vanos. Se repite la operación para completar totalmente el tablero del puente. La ultima pieza en colocar será la riostra de estribos ya que permite cierto juego. -. Encima de cada línea de apoyo provisional se coloca un castillete, a través del tablero del puente, que permite colocar las cinco piezas en que se divide el arco. Cada pieza pesa unas 70t. Se sueldan las uniones de las piezas del arco con el tablero. Con el arco finalizado se pueden retirar los castilletes y intermedios.. -. Los tubos que forman las péndolas se colocan en sus piezas de unión y se sueldan. El pavimento, bordillos, medianas, aceras y pérgola se pueden ir colocando mientras se termina de soldar el arco y se colocan las péndolas.. YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 36.

(37) Máster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.. 4.- EJEMPLO PRACTICO. DESCRIPCIÓN GENERAL. En el trabajo se pretende estudiar 2 tipologías de construcción de un puente arco de hormigón: mediante atirantamiento con la torre provisional y con el sistema de triangulación. Se trata de un puente arco con tablero superior. La luz del arco es 261 m y la flecha en el centro es 40.0314 m lo que determina una relación flecha-luz de 1/6.52 – arco rebajado. El arco esta empotrado en dos grandes plintos, la distribución de luces del tablero superior es de 32.625 + 8x43.5 +32.625 m, las pilas P-2, P-3, P-4, P-5 se apoyan sobre el propio arco.. 32.6250. 43.5000. 43.5000. 43.5000. 43.5000. 43.5000. 43.5000. 43.5000. 32.6250. P-4. P-3 P-2. 40.0000. 43.5000. P-5. P-1 P-6. 261.0000 43.5000. 43.5000. 43.5000. 43.5000. 43.5000. 43.5000. El tablero está formado por una viga en sección cajón de 3,00 m de canto, una losa inferior de 5 m de ancho y superior de 6,5 m, unos voladizos que completan la anchura total de la sección de 14,20 m. La losa inferior tiene un espesor de 0.30 m. Las pilas tiene una altura variable entre 4.32 y 40.45 m. Todas ellas están generadas por una sección cajón rectangular constante de ancho 2 y canto de 1,95 m. Para la ejecución del arco de hormigón, se plantea la construcción mediante dos semiarcos en avance en voladizos atirantados mediante carro de avance. Como es imposible hormigonar la sección completa de una sola vez, hay que minimizar lo máximo posible la diferencia entre los hormigones de una misma sección. El proceso constructivo con el atirantamiento provisional, el montaje comienza con el hormigonado de primera dovela de arranque sobre la cimbra. Sobre esta dovela utilizan el carro de avance para el control de esfuerzos y deformaciones, requiere de un ciclo de maniobras de tesado, retesado y destesado para los cables de atirantamiento. Tras del cierre del arco, se comienza la retirada de los cables de atirantamiento y desmontaje de las torres provisionales. Una vez cerrado el arco se procede a la ejecución de las pilas y el tablero por métodos convencionales. El procedimiento de ménsula triangulada tiene ventajas de una mayor rigidez interna del sistema pero presentan algunos tiempos muertos en el ciclo de ejecución. En este caso se produce el avance en voladizo conjunto dovelas del arco-pilas-tablero.. YULIA DEMCHENKO. SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS. Página 37.