Modelización estructural avanzada en el proyecto y construcción del tramo atirantado del Puente de la Constitución de 1812 sobre la Bahía de Cádiz

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atirantado

del

Puente

de

la

Constitución

de

1812

sobre

la

Bahía

de

Cádiz

Advanced

structural

modelling

for

the

design

and

construction

of

the

Constitución

de

1812

cable-stayed

Bridge

over

the

Cadiz

Bay

Silvia

Fuente

García

a,∗

,

Antonio

Martínez

Cutillas

b

y

Juan

Antonio

Navarro

González-Valerio

a

a_Ingeniero_de_Caminos,_Canales_y_Puertos,_CARLOS_FERNÁNDEZ_CASADO,_SL,_Madrid,_Espa˜na b_Doctor_Ingeniero_de_Caminos,_Canales_y_Puertos,_CARLOS_FERNÁNDEZ_CASADO,_SL,_Madrid,_Espa˜na

Recibidoel2dediciembrede2015;aceptadoel19defebrerode2016 DisponibleenInternetel30demarzode2016

Resumen

Enlafasedeproyectodelpuente,yaúnmásdurantesuconstrucción,fuenecesariodesarrollarunaseriedecálculosespecíficosparateneren consideraciónlaconfiguracióntridimensionaldelaestructura.Aunqueenproyectotodosloselementossedimensionaronenrégimenelástico lineal,duranteelestudiodelprocesoconstructivoenmuchosdeellosseconsiderónolinealidadgeométricaparaminimizarlosrefuerzosnecesarios anteincrementosdecarga,ynolinealidaddelmaterialparalacomprobacióndeelementosyaconstruidos,considerandoplastificacioneslocales enestadolímiteúltimo.

Ademásserealizaronnumerososestudiosparalaoptimizacióndelprocesoydelosciclostipo,asícomoparalacalibracióndelosmodelosde controlgeométricoquepermitieronlograrunaaproximaciónalcomportamientorealmuyexacta.

Porúltimo,seincluyenestudiosdinámicosdeestabilidadaerolásticadetirantesydelfenómenodeacopledeoscilacionesocurridoduranteel izadodeunadoveladesdebarcaza.

Palabrasclave: Nolinealidadgeométrica;Elastoplasticidad;Vibraciones;Oscilaciónparamétrica;Modelización

Abstract

Atthedesignstageofthecable-stayedbridge,andmoresoduringtheconstructionprocess,itwasnecessarytodevelopaseriesofspecific analysestotakeintoaccountthethree-dimensionalconfigurationofthestructure.Althoughinitiallyeveryelementwasdesignedaccordingto linealelasticregimen,duringconstruction,geometricnon-linearitywasconsideredtominimizereinforcementsduetotheincreaseofloads,and materialnon-linearitytoassessalreadybuiltelements,consideringlocalyieldingatultimatelimitstate.

Additionally,severalanalyseswerecarriedouttooptimizetheconstructioncycleandtocalibrategeometriccontrolmodels.

Finally,twodynamicstudieshavebeenincluded,aerolasticstabilityofthestaysandcouplingoscillationsphenomenonoccurredduringthe liftingofasegmentfromabarge.

Keywords:Geometricnon-linearity;Elastoplasticity;Vibrations;Parametricoscillations;Modelling

∗_Autor_para_{correspondencia.}

Correoelectrónico:[email protected](S.FuenteGarcía).

http://dx.doi.org/10.1016/j.hya.2016.02.005

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160 S.FuenteGarcíaetal./HormigónyAcero2016;67(278-279):159–172

1. Introducción

Durantelaredaccióndelproyectodelpuenteatirantadodela BahíadeCádiz,asícomodurantesuconstrucción,se desarro-llaronnumerososestudiosquerequirieroncálculosavanzados dentrodelámbitodelasestructurasdedistintacomplejidad.

En fase de proyecto se realizaron modelos que teníanen cuentalosefectostridimensionalesenelpuenteparaestudiarla eficaciadelosdiferenteselementosydimensionarlosenrégimen elásticolineal,comoeshabitual.

Durante el dise˜no del proceso constructivo fue necesario entrarencálculosmáscomplejosparalacomprobacióndelos elementospreviamentedise˜nadosantelasnuevasacciones,así como la optimización del proceso constructivo, teniendo en cuentageneralmentenolinealidadesgeométricas.

Unavezloselementosestabanconstruidos,incrementosen lascargasovariacionesenlasaccionesdurantelaconstrucción obligaronalosmodelosqueconsideraranlanolinealidaddel material,losmodeloscomplejosdehormigónolosproblemas decontacto.

Se incluyen también los cálculos específicos correspon-dientes alasmodelizacionesrealizadaspara anticiparefectos dinámicos, como laestabilidadaerolástica de tirantesante la excitaciónparamétrica,yreproducirelfenómenodevibraciones ocurridoduranteelizadodeunadovela[1–5].

2. Análisisdurantelafasedeproyecto

Paraelcálculogeneraldelpuenteatirantadosedesarrollóun modelogeneraldebarras[6],complementadodurantelafasede proyectoconmúltiplesmodelosdeelementoslámina,algunos deloscualesayudaronatomardecisionesimportantes,relativas fundamentalmentealaconfiguracióntridimensionaldelpuente.

Laseccióntransversalesuncajón mixto.Eneltramo cen-traldelvanoprincipalatirantado,conflexiónfundamentalmente transversalentretirantes,constadechapainferior,2almas exte-rioresmuytendidas,platabandassuperioreslateralesylosade hormigón.Enlazonacercanaalatorre,sintirantes,y enlos vanos decompensación,sea˜naden2 almasverticalesconsus alassuperiores,conformandouncajóncentral[4].Enproyectose analizólalongitudeficazdelalmaverticalcentralenelcajón ati-rantado,quefinalmenteseprolongóhastaunadistanciade65m delatorreenelvanoprincipal,(estandoelprimertiranteanclado a55m)yentodoelvanodecompensación.Desermenor,la deformaciónporcortanteeraexcesivayenunalongitudmayor noaportabaningunaventajaadicional(fig.1).

Se estableció también la colaboración a cortante de cada chapaenlazonade4almas,siendodeun75%paralascentrales yun25%paralaslaterales.

Severificó lamenorcolaboración delaschapassuperiores lateralesfrentealasdelcajóncentralenlazonadelastorres, debido a la mayor longitud de las almas laterales y menor colaboración a cortante.Esto llevóa hormigonary pretensar los 15 primeros metros a cada lado de la torre durante la construccióndelvoladizo.

Sedimensionarontodoslosdiafragmastransversalesen régi-menelásticolineal paralascargasenestado límiteúltimoen servicio,tantolosdetirantescomolosdeapoyoseintermedios, conosinalmascentrales(fig.2).

Además, estos modelos permitieron evaluar, entre otras cosas,losrefuerzosnecesariosparaelapoyodeloscarros,de dimensionesmayoresquelosprevistosinicialmentepara dove-lasdemenortama˜no,ylosrefuerzosenlaszonasdetirantes.

Enfasesinicialesdeproyectoseplanteólautilizacióndeuna vigadebordeenlaquesematerializabaelanclajedelostirantes altableroyquetransmitíalascompresionesdebidasaltesado delosmismos,independizandoeltesadodelhormigonadodela

Figura1.Estudiodelongitudeficazdealmascentrales.Deformadas.

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Figura2.Comprobacionesenproyectodedistintosdiafragmastransversales.

Figura3.Modelodetableroconvigadeborde.

losa(fig.3).Finalmentesedecidióeliminarestavigaquesuponía un incremento en lacuantía de acero a costa de hormigonar unasbandaslateralesenlasdovelastipo,capacesdetransmitir lacompresiónantesdeprocederaltesadodelostirantes.

3. Análisisenfasedeestudiodelprocesode

construcciónhastaeltesadodelosprimerostirantes

Unavezpredefinidoelprocesoconstructivodeltablero des-crito en los artículos [7,8] se realizó un modelo evolutivo completodeelementosfinitosenrégimenelásticolinealdelos 130primerosmetrosdetablero,enelquesecomprobarontodas lasfaseshasta lacolocaciónde los primerostirantes (fig.4), obligandoasubdividiralgunadeellas.Afectó,entreotras,ala depuestaencargadelosprimerostirantes,queinicialmentese tesabanal50%delacargatotalnecesaria,sehormigonabanlas franjaslateralesparapoderaplicarelrestodecargasobreunárea mayor,retesandolostirantesyhormigonandolazonacentralde lalosaparaprocederalizadodelassiguientesdovelas.

Uno de los problemas estudiados en detalle,a raíz de las conclusiones de este modelo evolutivo elástico lineal, fue la

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Figura5.Comprobacionesdeldiafragmadelprimertirante.

comprobacióndel diafragmadel primertirante.Debidoaque esteseencuentraa55mdelatorre,siendolaseparaciónentre el resto de tirantesde 10m, su carga es muyimportante, de 11.000kNentotal,lamitaddelamismaaplicadasobreel dia-fragmaantesdehormigonarlalosasuperior,trabajandoportanto solamentelaestructurametálica.

Delmodelogeneralevolutivoseextrajoelestadotensional correspondientealtesadosobreelacerosolo,teniendoencuenta

quepartedelacargadeltirantepasaalosdiafragmasanteriory posterior.

Acontinuaciónsedesarrollóunmodeloparcialdeldiafragma paraestudiarsucomportamientotransversalreproduciendolas mismas tensiones (fig.5); se aplicóuna imperfección inicial basadaenlosmodosdepandeo,comprobandoelpandeolateral y abolladura del diafragma[9].Finalmente se reforzó el dia-fragmaysemodificólasecuenciadehormigonado,ejecutando

Figura6.Topeslongitudinalesprovisionales.

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Figura7.Modelodeelementosfinitosdeciclotipodedovela.

unafranjatransversalademásdelasfranjaslateralesantesdela aplicacióndelasegundamitaddelacarga.

Del mismo modo, en esta fase se analizaron los elemen-tosprovisionalesparalasujeciónlongitudinaldelpuente,que se habían dimensionado en proyecto y se modificaron para eliminarlarigidizacióninternayfacilitarsufabricación, mini-mizando a su vez el incremento de espesor necesario para evitar abolladuras, y se comprobaron operaciones delicadas como la de sustitución de apoyos con gatos provisionales (fig.6).

4. Estudioyoptimizacióndelciclotipodecolocaciónde dovela

Al comenzar la construcción del puente, se detectó que latareacrítica dentro delciclo tipo eralade soldaduraentre

dovelas, por lo que se tomó la decisión de izar dovelas de 20m de longitud. En principio estas se izaban con bandas lateralesde hormigón parapodertesar los tirantesdelanteros de las 2 parejas de cada dovela lomás rápidamente posible. Amedidaqueaumentabaladistanciaalatorre,yportantoel desequilibrio,seredujoelpesodelasdovelasaizareliminando elhormigónlateral.

Sedesarrollóunnuevomodeloevolutivoparaelestudiodel ciclodedovelatipo,combinandoenestecasobarrasparalatorre, lostirantesyelementosdetablerofueradelazonaaestudiar, conelementosláminapara2dovelas(fig.7).

Enélseestudiaronlascomprobacionesgeneralesnecesarias paraunciclotipo,asícomolassecuenciasdehormigonadoy tesadodentrodelmismo.Enlafigura8sepuedenapreciarlas deformacionesqueseproduceneneltableroalolargo deun ciclo.

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Figura9.Soldaduraparcialparaprocederalhormigonadodelasjuntasdehormigón.Esquema,modeloysoldadura.

Durantelaconstrucción se realizaronademásunaseriede verificacionesadicionalessolicitadasporlaobradeoperaciones quepermitieronoptimizarelciclodedovela,entreellas:

– Obtener la soldadura mínima necesariade la dovela izada paracomenzarelferralladoyhormigonadodelasjuntasentre dovelas yfranjaslaterales,quese establecióenalmas cen-trales cuando existían, recinto estanco en los extremosde la sección y 7mextremos de las almas inclinadas consu rigidización(fig.9).

– Establecerlasresistenciasmínimasdeloshormigonesdelas juntasentredovelasyentrelosasprefabricadasparaeltesado delostirantesdistinguiendoentretraserosydelanterosdela dovela,ycordónpatrón.Serequirióunaresistenciamínima de40MPaparaeltesadodelaparejadelanteradetirantes. – Fijareldesequilibriomáximodetesadodecordonesentreel

tiranteizquierdoyelderechodeunmismoladoynivel, limi-tadoenfuncióndelaconfiguracióndelaslosasdehormigón paraevitarlafisuracióndelalosa.Estedesequilibriose esta-blecióen300kNparalaconfiguracióndelosaparcialmente hormigonada (casodel tesado delos tirantes delanteros) y 1.000kNparalalosacompletamentehormigonada(tirantes traserosyretesadodelosdelanteros)(fig.10).

– Comprobareldesequilibriomáximoadmisibleentreniveles detirantesdelvanoprincipalydecompensaciónunavezel tableroestuvoapoyadoenlaspilastraseras, yaqueapartir deesemomentoenteoríaexistíamáslibertadparaavanzar de forma nosimétrica mientras se completaban las opera-ciones de llegadaapila. Sefijó elcriterio de nofisurar la torreenningúnmomentoparanoa˜nadirmásincertidumbres alasdeformacionesy,conello,alcontrolgeométrico.Para

talfinseutilizóelmodelodelatorre[10]deelementosfinitos sólidosparaelhormigónyláminasparalosarmarios metáli-cos(fig.11).Comoconclusióndeesteanálisissedecidióno permitireldesequilibriodemásde unaparejadetirantesa izquierdayderechadelmástil.

Elciclotipoqueseestableciódefinitivamenteparala colo-cacióndelasdovelasenestafasesedescribedetalladamenteen

[7].

5. Calibracióndelmodelogeneralduranteelproceso paraelcontrolgeométrico

Una vezhubo comenzado laconstrucción del tablero, fue imprescindiblerealizarunacalibraciónlomásprecisaposible delos modelosdecálculoparaajustaralarealidadlas defor-macionesobtenidasconelmodeloypoderestablecerlascotas demontajedecadadovelaensumomentodeizadoysoldado, teniendoencuentaque,unavezfinalizadoelproceso construc-tivoprevisto,sedebíallegaralarasantefinal.

Paraello sellevaronenparalelovariosmodelosdiferentes, condistintosnivelesdeaproximación:

Un modelode barras conlas 1.275fases de construcción implementadas,descritocondetalleen[6,8].

Un modelodeelementosfinitos elásticolineal,de láminas paraloselementosmetálicosdeltablero,incluyendotodaslas chapas, refuerzos,rigidizadores,topeslongitudinales, láminas paralalosasuperiordehormigónyelementossólidosparael hormigón delatorrey lalosa inferiordel tablero,deespesor muyimportante. Eneste modelose realizaronlas comproba-ciones necesarias durantelasfases en voladizo sin tirantes y Document downloaded from http://www.elsevier.es, day 04/12/2018. This copy is for personal use. Any transmission of this document by any media or format is strictly prohibited.

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Figura10.Tensionesenlalosaantedesequilibriodetesadodecordones.

hastaeltesadodelosprimerostirantes,elementosquetambién seincluyeron,tantodesdeelpuntodevistaresistentedurante elestudioinicialdeproceso comosehaindicadoantes,como paralaobtencióndedesplazamientoslomásexactosposibles (fig.4).

Seincorporóaestemodeloglobalelmodelo3Dpreviamente realizadodelatorre,conelementostiposólidoparaelhormigón yláminasparalaschapasdelarmariometálicosuperior,modelo quese utilizóparaelprocesode construcciónevolutivode la torreyparaeldise˜nodelapartesuperiordelamisma,comose explicaen[10].

Ademásserealizóunesfuerzoimportanteparaobtenerlos módulosdeelasticidaddelhormigónlomásaproximados posi-blesalarealidad,conensayosespecíficosycorrelacionescon las resistencias de cada zona, obteniendo distintos módulos para los hormigonesde latorre del muelley dela bahía, de diferente dosificación por necesidad de distintos tiempos de fraguado.

A su vez, en obra se desarrolló otro modelo evolutivo de elementosfinitos,amododecontraste,realizadoconelementos tipoláminaparalaschapaslongitudinales,losasydiafragmas, ybarraspararigidizadores,torresytirantes(fig.12).

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Figura12.Modeloevolutivodeelementosfinitosdecontraste.

Selogróqueconelajustedetodoslosmodelos,las deforma-cionesmedidasenobrafueranmuyaproximadasalasesperadas, estimadasconelmodelodebarras[11].

Unodelosestudiosqueserealizaron,yenelquese encontra-ronmayoresdiferenciasentrelos3modelos,fuelacalibración deladeformaciónporesfuerzocortante tipoTimoshenkodel tramode tablero sobrela torreentrelos apoyos que configu-ran el empotramiento provisional antes de la colocación de los 4primeros tirantes,paracargasnosimétricas.Se tratade unazonaconesfuerzocortantemuygrandeyflexiónpeque˜na. Inclusodentrodelamismaformulacióndeunúnicoprogramase producíanvariacionesimportantesalvariareltama˜nodel ele-mentoocondicionesdeapoyo(fig.13).

Porotrolado,seestimólarigidezdelasdovelastipodurante elizadoantelasdistorsionesproducidasporlasdiferenciasde

cargaentrelos4cablesdeizado,comprobandoquelas tensio-nesprovocadaseranpeque˜nasparamagnitudesquepermitían elacopledeladovelacolgadamediantelevesdistorsionesdela misma.

6. Operacionesespecialesdeloscierresylasdovelas singulares

Comoayudaaldise˜nodelasoperacionesdecierredelpuente tantoencentrodevanocomoenlaconexiónconeltramode hormigónyelapoyoenlapila10,finaldeltramodesmontable, fuenecesarioajustartantolasrigidecesdelosvoladizoscomo elcomportamientotransversaldelasúltimasdovelasdegrandes dimensiones(fig.14).

Figura13.Deformaciónporesfuerzocortanteenzonadeempotramientoprovisionalantecargassimétricasynosimétricas.

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Figura14.Resumenderigidecesantesdeloscierres.Modelosdedovelasextremasenvanosdecompensación.

Enconcreto,laúltimadovelaizadadelladoCádiz,la16IP12, tieneunalongitudde50mexentosdetirantes,anchovariablede 33,2a34,2myalgomásde10.000kNdepeso.Unavezestaba prácticamenteconstruida,se dise˜naron los procedimientosde transporteeizado,paraloqueserealizóunestudio pormeno-rizado de todas lassituaciones de carga por las quepasaría, implementandolosmínimosrefuerzosnecesariospara resistir-las,asícomodelasrigidecestantoglobaldeladovelacompleta, comoenvoladizo,oladeformacióntransversaldelosfrentesen elmomentodeprocederalasoldadura(fig.15).Todoestosehizo encolaboraciónconlosserviciostécnicosdelaempresa cons-tructoraparapoderdimensionarlosmediosauxiliaresnecesarios paralasoperacionesespecialesdescritasen[12].

Ladovela16IP12abarcaba11diafragmastransversales,del 160al170,depuente.Supesajeserealizóapoyadaen4 pun-tos,enlainterseccióndelasalmascentralesconlosdiafragmas 160y170,utilizandochapasderepartode600×600×60mm.

Laflecha máximaprevista durante elpesaje era de 8cm. La

flechamedidafuemuysimilar,condiferenciasmenoresqueel errordelossistemasdemedida,porloqueelmodelosevalidó paralassiguientesconfiguraciones.

Duranteeltransportedelamismasobreequipos multirrue-das,suapoyosematerializóen6diafragmas,del162al167.Se obtuvoladeformadadeladovelaparaquelacargaenlos dia-fragmas correspondientesacada grupo demultirruedasfuera lamisma,demaneraquese calzaroncontabloneslos apoyos segúnestadeformadaparaquelacargasedistribuyeralomás uniformemente posible.Aestadeformadahuboquea˜nadirla contraflechadeconstrucción.

El izadodeladovela serealizócolgándoladelos diafrag-mas160y169,estandolospuntosdecogidadeldiafragma169 separados17,20m,parasalvarlospescantesnecesariosparael bloqueo, y portantono dispuestos enlaintersección conlas almascentrales.Fuenecesarioreforzarsualma,incrementando elespesorde15a25mmenlos7mdelosvuelosmáspróximos alasalmascentrales,a˜nadirunrefuerzoverticaldelcuelguede

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Figura16.Diafragma169:pandeolateraldeldiafragmaoriginal,refuerzopropuestoeizado.

30mm de espesorhastala parteinferiordel alma,y reforzar localmentelachapadeconexióndelauniónatornillada. Ade-más,pararesistirlasfuerzaslongitudinalesderipado,sedispuso unpuntalquetransmitieralacargaalainterseccióndelasalmas centralesconeldiafragma168(fig.16).

Se estudió también la necesidadde aplicar fuerzas en los extremosdelos voladizosdelasdovelas15y 16paraigualar ladeformadatransversalantesdeproceder alacolocaciónde los bloqueos correspondientes con holguras mínimas, siendo necesario aplicar en el extremo de cada voladizo unafuerza verticalde520kNenelmomentodelbloqueo,unavezestabala dovelasujetaconlospescantesenlainterseccióndelasalmas centralesconlosdiafragmas160y169(fig.17).Deestaforma sepermitíaademáselacopledeladovelaenvoladizoyladovela colgadadentrodelastoleranciaspermitidasparaprocederala soldadura[11].

7. Comprobacionesdelaslosasdurantelaretiradade loscarrosdeizado

Los carrosde izadode dovelas fueronlos medios auxilia-res de mayorenvergaduradel puente,conunpeso superiora 5.000kNconcentradosenelextremodelosvoladizos. Requi-rieroneldise˜nodelosrefuerzoslocalesdeapoyoentodaslas fasesdeconstrucción.Sutrasladoserealizabaduranteelavance pormediodevigascarrilqueapoyabanenlosdiafragmas trans-versales,nosolicitandoenningúncasolalosalocalmente.

Alfinalizarlaconstruccióndeltablero,yparamayorrapidez, laretiradade3deloscarrosserealizópormediodeunidades multirruedassobrelaslosasdeltablero,llevándolasallímitede sucapacidad.Serealizóunestudiomuydetalladopara optimi-zarelnúmerodeunidadesmultirruedas,loselementosmínimos adesmontardelcarroantesdesutrasladoylaposiciónhastala

Figura17.Deformacióntransversaldeladovelaizadayactuacióncongatosenextremosdevoladizoparasuacople.

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Figura18.Tensionesenlalosaduranteeltrasladodeloscarrosdeizado.

cualerainevitablelautilizacióndelasvigascarrilpor encon-trarselalosatraccionada(fig.18).

Laretiradadeloscarros,debidoalamagnitud delacarga queibaacircularsobreelpuente,seinstrumentótratandolos resultadoscomounapruebadecargadeltableroylostirantes. Durantelaspruebas se obtuvierondeformadasmuyajustadas alasprevistasporlos modelos, cumpliendoentodocasolos valoresindicadosenlasrecomendacionesdepruebasdecarga, máximecuandoenestecasosedesconocíaelpeso exactodel carro. Lasmayoresdiferencias, siempre pordebajodel 10%, seobservaronenlosúltimosmetrosdelextremodelvoladizo, debidoa que no se actualizaba la fisuración de la losa ni el anchoeficazparacadaposicióndelcarro.Estosefectoslocales desaparecenparalaconfiguraciónfinaldelpuente,cerradoen centrodevano,ylamagnituddelascargasdeservicio.

Unodelosquesellevóacabofueelmodelodevalidaciónde lasplacasdeanclajedetirantesalatorreparatodoslostama˜nos deplaca.Serealizóunmodeloparamétricodeelementosfinitos sólidos no linealcon acero elastoplástico,reproduciendo con superficiesdecontactolaformadeaplicación delascargasy elapoyodelaplacaenlaviga. Semodelizaronlasvigasque transmitenlascargasalarmariometálicodelatorre,lasplacas, tuercasygatosdetesado,todoconsugeometríareal,incluyendo losrebajesejecutadosenlaschapasparagarantizarelapoyoo conseguir losángulos finales, queenalgunos casos suponían unapérdidadeespesorrespectodelproyecto(fig.19).

Conestemodelosecomprobólavalideztantodelasplacas comodelcontactoconlavigaenestadolímitedeservicio,en régimenelásticolinealyenestadolímiteúltimoconsiderando laplastificacióndelacero.

Delmismomodoseestudiaronlosanclajesdelostirantesal tableroylostubosrigidizados(fig.20).

Losanclajesdelostransmisoresdeimpactoalatorredela bahíaseestudiarontambiénconunmodelocomplejonolineal geométricoydelmaterialconelementosfinitossólidos,yaque

Figura19.Detalledelanclajedetiranteenlatorre.

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Figura21.Modelodedetalledelanclajedelostransmisoresdeimpactoalatorre.

Figura22.Amplificacióntransversaldeldesplazamientoimpuestoenlosanclajesdelostirantes.

se instalarondurantelaejecuciónde latorre,y fuenecesario revisarlosalterminarlaconstruccióndelpuenteparalasfuerzas sísmicascorrespondientesalamasafinaldeltablero(fig.21).

9. Estabilidadaerolásticadelostirantes

Paragarantizarlaestabilidadaerolásticadelostirantesfrente alfenómeno de excitaciónparamétrica, se realizó unestudio dinámicoexcitandoelcableconun desplazamientoimpuesto conlafrecuenciacorrespondientealadebataneodelatorrey eltablero,obtenidadelmodelogeneral[14,15].

Elefectodeamplificaciónverticalylongitudinales despre-ciable.Sinembargoparaelefectodedesplazamientotransversal, laamplitudmáximadeldesplazamientoenelcentrodeltirante esdelordendeundiámetrodelavaina,encontrándosedentrode

loslímitesadmisiblesestablecidosde2veceseldiámetro[16]

(fig.22).

10. Vibracionesocurridaseneltableroduranteun izadodedoveladesdebarcaza

10.1. Descripcióndelfenómenodevibraciones

Inicialmente,duranteelestudiodelprocesodeconstrucción, sehabíacomprobadoqueelperiododevibracióndelabarcaza debidaaloleajehabitualenlabahíaduranteelizadodedovelas quedabalejosdelaestructuraentodomomentoparacadafase constructiva.

Sinembargo,duranteelizadodeladovela11iP13,laúltima antesdelallegadaalaspilasderetenida,seprodujounfenómeno Document downloaded from http://www.elsevier.es, day 04/12/2018. This copy is for personal use. Any transmission of this document by any media or format is strictly prohibited.

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Figura23.Desplazamientosdeltablero(m)yfuerzaencable(kN)eneltiempo(s)paraundesplazamientoarmónicoimpuestoenlapontona.

de vibraciones paraun periodo cercano ala mitad del de la estructuraenesemomento,correspondienteaunoscilador para-métrico,conoscilacionesforzadasdelconjuntocable-barcaza, inducidasporelcomportamientonolinealdeloscablesdeizado (distintocomportamientoatracciónycompresión).Mientrasla dovelaseencontrabaapoyadaenlapontona—paraunatensión relativamentebajaenloscablesdeizado,yanteunmovimiento armónicode peque˜naamplitud,correspondientealde marde fondo,queprobablementeaqueldíacoincidíaconelperiodo pro-piodelapontonacomoflotador—seprodujodeformaalternaun incrementoyunapérdidadecargaenloscablesdeizado, indu-ciendoundesplazamientoanómalodivergenteenelextremodel voladizodeltablero.Estosmovimientosdeltableroseproducían conelperiodopropiodelaestructuraenesemomento,queera de13,8s,yseamplificaronhastaquesesoltócompletamentela cargaenloscablesabortandolaoperación.

10.2. Modelodecálculo

Para reproducir el fenómeno de vibraciones ocurrido de formacualitativase realizóun modelonolineal de ungrado delibertadenelquesemodelizaron[13]:

– Unmuelleconmasayrigideztalesquesuperiodopropiode vibraciónfueseT=13,8ssimilaraldelpuenteenla configu-racióndeesedía.

– Uncablenolinealdeáreayrigidezigualaladeloscablesde izado,quenosoportaracompresiones.

– Desplazamientoimpuestoarmónicoenelextremodelcable representativodelmovimientodelflotadorconlaola corres-pondientealmardefondo.

Serealizóunestudioparamétricoparadistintosperiodosde ola,conunaamplitudde0,20m,similaraladeaqueldía, obte-niéndose gráficas a lolargo del tiempode los resultados de (fig.23):

– Desplazamiento vertical en la pontona (igual al desplaza-mientoimpuesto).

– Desplazamiento verticaleneltablero(representativodelas vibracioneseneltablero).

– Fuerzaenelcable.

Consideramoselmodeloestudiadoválido cualitativamente para explicar el fenómeno de amplificación de vibraciones ocurrido,noasícuantitativamente.Tantolasfuerzasimpulsivas obtenidasconelmodelocomolosdesplazamientossonmucho másmayoresquelosqueocurrieronenlarealidad.

Para obtenerunosvalores realistasseríanecesario calibrar elmodelo,queenestecasoesdeungradodelibertad, conside-randoelmodelocompletodelpuente,asícomolascondiciones decontorno(flexibilidadintroducidaporelsistemahidráulico deizadoymasadelapontonasobreelagua).

10.3. Protocoloestablecidoparalosrestantesizados

Apartir de aquel momento,y previo acualquierizado de losasodovelas,seestablecióunprotocoloaseguirqueincluía la mediciónde oscilaciones dela pontona unahoraantes de laprevistaparaelizado,obtencióndelatransformadadiscreta deFourierparaextraerlasfrecuenciasdelasoscilaciones,que debíanmantenersealejadasdeldobledelafrecuenciavertical propia de la estructuraen el momento del izado. Como pre-caución adicional se comprobaba que no existiera un único periodofundamentaldemáximaenergíaenlasoscilacionesde lapontona,yaquecuandoexisten2omásperiodos diferencia-dos,aunqueseproduzcaamplificacióndeoscilacionesparael primerodeellos,lapresenciadeotrasfrecuenciasfavoreceque noexistaacoplamiento,noincrementándoselaamplituddelas vibracioneseneltiempo.

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cargaycalado,quesecomparabalosdíasantesdelizadocon lasprevisionesdefrecuenciasdeoleajeenlabahía,demanera queeraposiblelastrarmásomenoslapontona,modificandode estaformaelperiodopropio delamisma,paraqueestuviera suficientementealejadodelperiododemásenergíadeloleaje.

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[4]J.Manterola,A.Martínez,Concepcióngeneraldelproyectodelpuentede laConstituciónde1812sobrelaBahíadeCádiz,HormigónyAcero.67 (2016)1–19.

[5]A.MartínezCutillas,J.A.Navarro,S.Fuente,Proyectodeltramoatirantado delPuentedelaConstituciónde1812sobrelabahíadeCádiz,Hormigón yAcero.67(2016)71–85.

[6]J.A.Navarro,A.Martínez,S.Fuente,Basesyaspectosrelevantesdel cál-culodeltramoatirantadodelPuentedelaConstituciónde1812sobrela bahíadeCádiz,HormigónyAcero.67(2016)87–98.

[7]C.Lucas,J.A.Navarro,ElProcesoconstructivodeltramoatirantadodel PuentedelaConstituciónde1812sobrelabahíadeCádiz,Hormigóny Acero.67(2016)101–109.

[8]J.A.Navarro,C.Lucas,Cálculoycontroldetalladodelprocesode cons-truccióndeltramoatirantadodelPuentedelaConstituciónde1812sobre labahíadeCádiz,HormigónyAcero.67(2016)111–122.

[9]Eurocode3–Designofsteelstructures–Part1-5:Platedstructuralelements, EN1993-1-5-AnnexC:2006;EuropeanCommitteeforstandardization, 2006.

[10]S.Fuente,J.deLosRíos,Proyectoyconstruccióndepilasytorresdel PuentedelaConstituciónde1812sobrelabahíadeCádiz,Hormigóny Acero.67(2016)49–60.

[11]J.A.Navarro,C.Lucas,ControlgeométricodeltramoatirantadodelPuente delaConstituciónde1812sobrelabahíadeCádiz,HormigónyAcero.67 (2016)143–158.

[12]C.Lucas,L.Peset,J.deLosRíos,J.M.GonzálezBarcina,Maniobras singulareseneltramoatirantadodelPuentedelaConstituciónde1812 sobrelabahíadeCádiz,HormigónyAcero.67(2016)123–142. [13]ABAQUS6.13[ComputerSoftware].Waltham,MA,DassaultSystems. [14]V.PucholdeCelis,AuscultacióndinámicadetirantesdelPuentedela

Constituciónde1812sobrelabahíadeCádiz,HormigónyAcero.67(2016) 195–197.

[15]J.SánchezdePrado,N.Trotin,P.Ladret,Sistemadeatirantamientodel tramoatirantadodelPuentedelaConstituciónde1812sobrelabahíade Cádiz,HormigónyAcero.67(2016)185–190.

[16]Wind-inducedvibrationofstaycablesPublicationNo. FHWA-HRT-05-083,FederalHighwayAdministration,2007.