Anejo 9. Estructuras

ANEJO Nº9

Estructuras

Anejo nº9: Estructuras

X0000088-PTC-AN-EST-0

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Índice

1 Introducción 1

2 Viaducto Kadagua 2

2.1 Consideraciones previas 2 2.2 Descripción de la solución adoptada 3 2.3 Procedimiento constructivo 4

3 Paso superior BI-636 6

4 Muros 8

4.1 Muros de hormigón 8 4.2 Muros de escollera 9

5 Paso de fauna 11



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1 Introducción

El objeto de este Anejo es la descripción, a nivel de proyecto de trazado, de todas las estructuras y obras de fábrica existentes en el presente “Proyecto de Construcción de nueva infraestructura de conexión de La Herrera (BI-636) y Malabrigo (BI-630)”.

Así, a continuación se expondrán las características más representativas de cada estructura y los distintos condicionantes que han intervenido en el diseño de las mismas.

En concreto, el proyecto contempla la ejecución de un viaducto sobre el río Kadagua, un paso superior sobre la BI-636, un paso de fauna bajo la BI-630 y trece muros de contención y sostenimiento de diversas tipologías.

Su descripción gráfica detallada se recoge en el apartado 7 del Documento nº2 de planos del proyecto en base al siguiente índice:

• 7.1. Estructuras. Plano guía (1 hoja)

• 7.2. Estructuras. Viaducto Kadagua (8 hojas)

• 7.3. Estructuras. Paso superior BI-636 (9 hojas)

• 7.4.1. Estructuras. Muros. Muro 1 (1 hoja)

• 7.4.2. Estructuras. Muros. Muro 2 (2 hojas)












• 7.5. Estructuras. Paso de fauna (1 hoja)



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2 Viaducto Kadagua

2.1 Consideraciones previas

La primera consideración a realizar respecto al puente sobre el Kadagua es que la nueva estructura se inserte adecuadamente en la topografía del lugar, y en el actual tejido de circulación rodada, ciclopeatonal y ferroviaria.

El nuevo paso será un puente de territorio, que como tal debe insertarse en el actual tejido viario y paisajístico, mejorando lo que sea necesario mejorar, y asentando lo que deba permanecer. A grandes rasgos podemos indicar que las dos zonas que se pretende conectar a ambos lados del río Kadagua y la línea ferroviaria presentan un carácter netamente rural.

En la margen izquierda del Kadagua se sitúan diferentes edificaciones de valor arquitectónico, y sirve de paseo, y lugar de esparcimiento para el núcleo próximo de Balmaseda, que debe ser preservado en lo posible, procurando que el puente no tenga una presencia excesiva, y no destruya edificaciones ni desvíe caminos.

El carácter del Viaducto debe plasmarse en la escala de todos los detalles del mismo (materiales, acabados, texturas, iluminación, ...), que podrán ser apreciados por las personas que lo disfruten de manera directa, y también por los usuarios de la ribera del Kadagua. Los materiales deben presentar buena durabilidad, y los detalles ser robustos dado el emplazamiento en el que se situarán, puesto que es deseable que el puente presente muy bajo mantenimiento a lo largo de su vida útil.

No debe colocarse en la zona una estructura ajena a lo preexistente sin relación alguna con su tejido, preocupándose únicamente de pasar sobre el ferrocarril.

Los criterios de diseño aplicados en la concepción del puente se basan en la búsqueda continua de la sencillez, y en la elección de mecanismos estructurales básicos. La búsqueda de la sencillez consiste en rechazar todo elemento superfluo, y elegir los elementos realmente necesarios.

Los parámetros de diseño aplicados en el viaducto del Kadagua se fundamentan en la simplicidad y expresividad de la estructura: ley de momentos tomada como alzado del puente; estribos y pilas de formas básicas; y colores neutros que se integran en el entorno sin apenas distorsionarlo.

En el Viaducto del Kadagua identificamos como condiciones de contorno los siguientes aspectos:

• Río Kadagua: deben respetarse las líneas de inundabilidad del río Kadagua (cota de máxima avenida T500: 131,79) así como los caminos de mantenimiento de sus márgenes establecidos por URA (Agencia Vasca del Agua - Ur Agentzia).

• Camino de Santiago: el trazado de este sendero no debe verse afectado por el emplazamiento de las pilas.

• Edificaciones existentes: algunas de las edificaciones de la margen izquierda presentan cierto valor patrimonial que debe ser preservado afectándolas lo mínimo posible.

• Vegetación forestal: en situación definitiva las pilas del puente no deben afectar a la aliseda cantábrica y a las plantaciones forestales de la zona, y en fase de ejecución se debe prever un procedimiento constructivo que presente un impacto ambiental mínimo sobre la vegetación a preservar.

• El ferrocarril presenta en esta zona un trazado recto en planta, y una pendiente muy suave en alzado. Es el obstáculo que debe ser salvado junto al río Kadagua, con un gálibo vertical muy superior al necesario.



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• Geotecnia: el terreno se sitúa en el fondo de un valle estrecho, por ello el terreno presente cierta capacidad portante.

• Servicios existentes: junto al camino de Santiago existe una canalización de gas, y una red de saneamiento que no se ven afectadas por el emplazamiento de las pilas intermedias.

2.2 Descripción de la solución adoptada

El puente sobre el Kadagua presenta unos parámetros de diseño basados en la simplicidad y expresividad de la estructura: ley de momentos tomada como alzado del puente, estribos de empotramiento muy versátiles en fase constructiva, y colores neutros que se integran en el entorno sin apenas distorsionarlo. Para dotar de dinamismo a la obra la sección transversal es muy variable a lo largo del puente.

El nuevo puente sobre el Kadagua es un puente bijácena de tres vanos sobre dos pilas de doble fuste. Las vigas cajón principales metálicas se solidarizan mediante viguetas mixtas de chapa plegada. La distancia entre ejes de cajones longitudinales es 15,8 m. Las viguetas transversales se disponen cada 2,548 m.

Alzado (medidas por eje estructura) viaducto Kadagua

Los elementos estructurales que componen el puente son los siguientes:

• Cajones longitudinales laterales. Las vigas del Puente presentan un trazado curvo con una longitud total en el eje del puente de 257,35 m, con tres vanos de luces 76,44/71,34/76,44 m. Los vanos laterales se empotran en estribos mediante sendos vanos auxiliares de15,288 metros. La distancia entre ejes de apoyos extremos es 254,8 m, y presenta sendos vuelos extremos de 1,274 m obteniendo una longitud total de 257,35 m.

• Las viguetas transversales son cajones de chapa plegada conectados a la losa del tablero mediante conectadores Nelson. La cara inferior de las viguetas transversales coincide en todo momento con el ala inferior de las vigas principales, por ello presentan un canto variable.

• Los rigidizadores transversales de las vigas cajón se encuentran alineados con las viguetas transversales, constituyendo marcos equidistantes que impiden la distorsión angular y el pandeo lateral de las vigas longitudinales. La geometría trapezoidal de los rigidizadores es el patrón interior que genera la forma de los cajones longitudinales.

• Unas placas de anclaje con doble bulón en los extremos de las vigas aseguran su empotramiento en estribos, soportando unas reacciones verticales de sentido ascendente. La disposición de un doble bulón permite los movimientos longitudinales de temperatura sin coacción alguna.

• Las pilas del puente son de doble fuste con una sección constante formada por un triángulo equilátero inscrito en un círculo de 3,5 m de diámetro. Uno de los vértices del triángulo se ubica en la cara exterior del puente, y su bisectriz es colineal con el eje de apoyos. Los fustes de las pilas se forran con una chapa de acero cortén de pequeño espesor para homogeneizar el cavado de la estructura.

La sección transversal resistente es un polígono de 5 lados. Cada uno de los cinco vértices de la sección se sitúan en una fibra curva que describe la geometría longitudinal de las vigas. De este modo, se obtienen cinco superficies regladas que se adaptan en cada momento a la ley de momentos del puente, y dotan al mismo de una gran expresividad. La superficie que genera el alma interior del cajón es vertical. Las dos superficies contiguas a ésta constituyen las alas del cajón y son superficies cilíndricas. Las otras dos superficies son alabeadas y constituyen alternativamente el alma o el ala del cajón. La chapa exterior superior es el ala superior del cajón en la zona de empotramiento, y el alma del mismo en pila; mientras que la chapa exterior inferior es una de las almas del cajón en el empotramiento, y el ala inferior del cajón en pila. La arista de intersección de estas dos superficies es una fibra que describe la ley de momentos.

Sección tipo paso viaducto Kadagua

El eje del puente se sitúa a 1,75 m del eje de trazado. El origen de la estructura se ubica en el P.K. 0+58,109, y finaliza en el P.K. 0+314,218. Su longitud según el eje de la traza es de 256.109 m, y según el eje del puente de 257,35 m.

Desde el punto de vista funcional, el diseño del puente presta especial atención a minimizar el número de elementos del mismo para economizar la obra, y asegurar una buena durabilidad de la misma sin grandes operaciones de mantenimiento. El puente no presenta elementos accesorios como impostas, ni encofrados laboriosos en sus estribos. Entendemos que la importancia del aspecto del puente reside en su estructura, y en ella deben centrase los esfuerzos de diseño y de presupuesto. Se eligen por tanto elementos mínimos, austeros, y robustos para el tablero del puente que garantizan la economía en



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obra, y una buena durabilidad. La forma rotunda del puente permite prescindir de elementos ostentosos e innecesarios.

La causa de la mayor parte de las patologías que se manifiestan en un puente es un ineficiente drenaje. La captación de las aguas pluviales forma parte del propio diseño del puente. Cada viga dispondrá de dos redes de drenaje longitudinales independientes en superficie. Una interior que discurrirá entre el alma vertical del puente y el pavimento; y una exterior en el borde de la viga cajón. La red interior estará constituida por un perfil en “L” de acero cortén que hace tope con el alma vertical y el pavimento, y se encuentra coronado con una chapa de acero cortén con perforaciones circulares. La red exterior se logra con una pequeña chapa de acero cortén de trazado parabólico que impide que el agua de lluvia discurra por la cara inferior del tablero. La red interior vierte de manera controlada en el punto bajo de las vigas junto a los apoyos interiores del puente. La exterior se canaliza naturalmente al punto bajo de la viga en estribos y pilas.

El puente se empotra en ambos estribos mediante la disposición de dos ejes de apoyos en los mismos. Los apoyos interiores se encuentran comprimidos, y los apoyos exteriores traccionados. Los primeros serán unos apoyos POT, mientras que los segundos una articulación de doble bulón. La articulación de doble bulón impide los movimientos verticales, y permite los horizontales. Las juntas de calzada irán provistas de material fonoabsorbente en sus extremos para evitar el incremento de ruido como consecuencia del embocinamiento del ruido bajo la junta hacia los laterales del puente.

2.3 Procedimiento constructivo

El procedimiento constructivo del puente del Kadagua se encuentra muy ligado a su diseño. El puente se diseña para construirse sin la necesidad de apoyos intermedios sobre el río.

La ejecución del puente comenzará de manera paralela en Taller y en Obra. En el emplazamiento, se ejecutarán en primer lugar la cimentación de las pilas, y ambos estribos.

La construcción en Taller se realiza en diez tramos por cada viga cajón: un tramo por cada empotramiento (2), un tramo sobre cada pila (2), y dos tramos por cada vano (6). El peso de cada tramo de viga es de aproximadamente 60 toneladas.

Cada tramo de cajón se arma siguiendo el siguiente orden:

• Ala inferior.

• Mamparos interiores. Estos elementos son los que generan la forma final del puente, de manera similar a las cuadernas en el caso del casco de un barco.

• Chapas exteriores, y ala superior. Estas chapas se disponen siguiendo la geometría impuesta por el ala inferior y los mamparos transversales. En los puntos de mayor distorsión de las superficies, es posible que las chapas deban ser curvadas previamente. Una vez dispuestos estos elementos, se sueldan los mamparos trapezoidales en cuatro de sus lados.

• Alma vertical interior.

La construcción de las vigas plegadas que constituyen las viguetas transversales no presenta ningún aspecto de especial relevancia.

Una vez finalizadas las operaciones de soldadura de cada uno de los veinte tramos de cajón (diez por viga) los mismos son llevados a obra, donde se plantea el siguiente procedimiento de la estructura metálica:

• Paso 1: montaje de vigas laterales empotradas en estribo Malabrigo, y posterior montaje de viguetas transversales de este tramo.

• Paso 2: montaje del tramo de vigas sobre pila Malabrigo, y posterior montaje de las viguetas

transversales. Es necesario disponer pilas provisionales adosadas a la pila para evitar el vuelco de la pieza.

• Paso 3: montaje del vano Malabrigo en acopio, y posterior izado hasta su posición definitiva. Una

vez montadas las vigas principales se soldarán las viguetas transversales grecadas.



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• Paso 4: montaje del tramo de vigas sobre pila Kadagua, y posterior montaje de las viguetas

transversales. Es necesario disponer pilas provisionales adosadas a la pila para evitar el vuelco de la pieza.

• Paso 5: montaje del vano central en acopio, y posterior izado hasta su posición definitiva. Una vez

montadas las vigas principales se soldarán las viguetas transversales grecadas.

• Paso 6: montaje de vigas laterales empotradas en estribo Kadagua, y posterior montaje de

viguetas transversales de este tramo.

• Paso 7: hormigonado del tablero de los dos tramos ejecutados.

• Paso 8: montaje del vano Kadagua en acopio, y posterior izado hasta su posición definitiva desde el propio puente. Una vez montadas las vigas principales se soldarán las viguetas transversales grecadas.

• Paso 9: hormigonado de la losa restante del tablero.

• Paso 10: pavimentación, remates y prueba de carga.



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3 Paso superior BI-636

Esta estructura permite el paso del nuevo ramal glorieta BI-636 sobre la actual carretera BI-636 sin hipotecar una posible futura duplicación de su calzada. Por este motivo consta de dos vanos con su pila central ubicada en el borde exterior del arcén actual y en el eje central de la futura mediana. El gálibo vertical mínimo, tanto presente como futuro, es de 5,30 m.

Su longitud total entre ejes de apoyos es de 59,00 m repartida en dos vanos de 29,50 + 29,50 m.

Planta y perfil longitudinal paso superior BI-636

Para la elección de su tipología estructural se han tenido en cuenta unos criterios de diseño entre los que destacan la funcionalidad, estética, economía y facilidad constructiva (posibilidad de estandarizar los procesos constructivos).

Así, para el tablero se ha optado por una configuración de viga cajón continua hiperestática de canto variable resuelta con elementos prefabricados. La viga, cuyo primer tramo es curvo en planta, es de tipo “Artesa” de hormigón pretensado con armadura postesa adherente, y consta de 3 tramos (24,95 + 10,00 + 24,95 m) que se empalman in situ entre sí, de forma que una vez sean éstos fabricados en taller y transportados a obra, pueden ser montados directamente en su ubicación definitiva mediante el empleo de grúas autopropulsadas convencionales.

Tanto el canto de la viga como su anchura inferior son variables, oscilando entre 1,10 m (3,36 m) en el centro de vano y 1,70 m (3,00 m) en la sección de apoyo en pila. La plataforma superior del tablero tiene un espesor de 25 cm y es de hormigón armado ejecutado in situ al amparo de unas prelosas de celosía. Su anchura es también constante e igual a 7,80 m, de los cuales los 0,65 m extremos están ocupados por las barreras de seguridad (pretil metálico, tipo Meta16 o similar, H3/W3/B/D=0,70 m).

Sección tipo paso superior BI-636

El tablero está empotrado a torsión tanto en pila como en estribos y el apoyo se materializa en todos los casos a través de aparatos rectangulares de neopreno zunchado.

La pila es monofuste de sección circular y está coronada por un capitel trapezoidal para posibilitar el doble apoyo del tablero, mientras que los estribos son cerrados con aletas en vuelta empotrados en la zapata. El material adoptado en todos los casos es hormigón armado ejecutado in situ.

La cimentación de la estructura es directa mediante zapatas apoyadas en el sustrato de roca ligeramente alterado (Cs GM III) situado en torno a 1 m de profundidad, para el cual se ha considerado una tensión admisible de 10 Kp/cm2.

Por último, la ejecución del tablero se realizará en base a la siguiente secuencia:

• Fase 1. Ejecución de cimentaciones, pila y estribos, así como colocación de la torre de apeo provisional para asegurar la estabilidad de los tramos de vigas durante el montaje.



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• Fase 2. Montaje de los tres tramos de viga según el siguiente orden: viga 2 - viga 3 - viga 1 y ejecución de empalmes mediante barras pretensadas.

• Fase 3. Colocación de las prelosas en todo el tablero.

• Fase 4. Hormigonado de la fase I de la losa (tramo central cajón) en los 15 m centrales sobre pila.

• Fase 5. Una vez transcurridas 24 horas del final del hormigonado de la fase anterior y siempre que

el hormigón de la losa haya alcanzado una resistencia fck ≥ 17,5 N/mm2, retirada de la torre de apeo provisional.

• Fase 6. Hormigonado de la fase I de la losa (tramo central cajón) en el resto del tablero.

• Fase 7. Hormigonado de la fase II de la losa (voladizos) en todo el tablero.

• Fase 8. Colocación de juntas de calzada, pavimentación, aceras y barandillas. Realización de la prueba de carga como paso previo a la puesta en servicio del puente.

Fases de hormigonado de la losa del tablero



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4 Muros

En el proyecto se prevé la ejecución de 13 muros de contención o sostenimiento agrupados en dos tipologías estructurales: muros de hormigón armado ejecutados in situ y muros de escollera.

4.1 Muros de hormigón

De los 13 muros contemplados en el proyecto, los 7 primeros son de hormigón armado ejecutado in situ. En todos los casos se trata de muros en ménsula convencionales con puntera y tacón (se han previsto para ellos 8 secciones tipo), salvo el muro 6 que se ha proyectado específicamente en L para minimizar la ocupación respecto a los terrenos del Cementerio de La Herrera.

Con una altura máxima de 11,0 m, la longitud total de esta primera tipología de muro es de 313,5 m.

A continuación se adjunta una tabla resumen en la que se recogen sus características más significativas:

Muro Longitud

(m) H máx (m)

Sección tipo

Función Cimentación

1 16,50 7,50 ST-4 y ST-5 Muro de prolongación aleta derecha E1 PS BI-636

Directa en roca Cs GM II-III Profundidad estimada 1,0 m No requiere condición de borde σadm = 10,0 Kp/cm2

2 104,00 8,80 ST-3 a ST-8 Muro de prolongación aleta izquierda E1 PS BI-636

3 12,00 8,80 ST-3, ST-4 y

ST-6 Muro de prolongación aleta izquierda E2 PS BI-636

4 42,00 11,00 ST-1 a ST-5 y ST-7 a ST-8

Muro de prolongación aleta derecha E2 PS BI-636

5 50,00 6,50 ST-5 a ST-8 Sostenimiento rasante camino (eje 20) contra rasante glorieta BI-636

6 24,00 3,95 Específica en

L

Sostenimiento rasante glorieta BI-636 contra el Cementerio de La Herrera

Directa en roca Cs GM IV-V

Profundidad estimada 0,5 m No requiere condición de borde σadm = 2,5 Kp/cm2

7 65,00 6,50 ST-5, ST-6 y

ST-7

Muro de prolongación aleta derecha E2 Viaducto Kadagua

Directa (o zócalo) en roca Cs GM II-III

Profundidad estimada 2,0 m Condición de borde B≥0,5 m σadm = 3,0 Kp/cm2

Las dimensiones de las 8 secciones tipo generales se muestran en la siguiente tabla y, como ejemplo, se adjunta la imagen correspondiente al muro 4.

Sección tipo ST-1 a ST-8 para muros 1 a 5 y 7



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Por último se adjunta la sección tipo proyectada para el muro 6, la cual se ha cimentado lo más superficialmente posible de cara a minimizar las excavaciones asociadas a su construcción para evitar afectar a la finca del Cementerio de La Herrera.

Sección tipo muro 6

4.2 Muros de escollera

El resto de muros proyectados (6) son de escollera, de los cuales dos hacen función de sostenimiento de la nueva carretera y 4 de contención del terreno existente para minimizar los desmontes asociados a su construcción.

La altura máxima es en este caso de 6,45 m y su longitud total alcanza los 1.063,3 m.

A continuación se adjunta una tabla resumen en la que se recogen las características más significativas de esta segunda tipología de muro:

Muro Longitud

(m) H máx (m)

Ancho coronación

(m) Función Cimentación

8 126,00 6,45

1,50

Contención de suelos en desmonte derecho camino (eje 20)

Directa en roca Cs GM II-III


9 508,12 5,80 Contención en suelos en desmonte izquierdo tronco BI-630



10 125,39 3,00 Sostenimiento terraplén derecho tronco BI-630



11 167,83+

70,30 4,09

Contención de suelos en desmonte izquierdo acceso y tronco BI-630



12 29,14 5,39 Sostenimiento terraplén derecho tronco BI-630



13 36,54 3,70 Contención de suelos en desmonte derecho acceso a La Herrera



El diseño de los muros se ha realizado en base a la “Guía para el proyecto y la ejecución de muros de escollera en obras de carretera” del Ministerio de Fomento adoptado una inclinación 1H:3V para el paramento visto y una anchura en coronación igual a 1,50 m.

En las siguientes imágenes se muestra la sección tipo adoptada para los muros 9 y 10 como ejemplo de muro de contención y sostenimiento respectivamente.



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Sección tipo muro 9 (ejemplo muro contención)

Sección tipo muro 10 (ejemplo muro sostenimiento)



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5 Paso de fauna

En la actualidad, a la altura del PK 32+110, existe una obra de drenaje (tubo φ1000 mm) bajo el tronco de la BI-630 que es necesario reponer para dotarla de mayor longitud y, especialmente, de unas dimensiones interiores que la habiliten también como paso de fauna.

Así, en el PK 0+938,625 del nuevo trazado proyectado se ha previsto la ejecución de una cajón de hormigón de 2,0 x 2,0 m de sección interior y 16,6 m de longitud total que deberá ser ejecutado en dos fases al objeto de no cortar totalmente la carretera al tráfico durante las obras.

Planta y perfil longitudinal paso de fauna (ODT-7)

Sección tipo paso de fauna (ODT-7)

En esta zona del proyecto la roca se encuentra muy superficial (en torno a 1 m), lo cual reduce las excavaciones y permite su ejecución minimizando la necesidad de adoptar sistemas de contención provisionales.

En estas condiciones, tanto el cajón como las aletas situadas a su entrada y salida se cimentarán en el sustrato de roca ligeramente alterado (Cs GM III) situado en torno a 1 m de profundidad, para el cual se ha considerado una tensión admisible de 5 Kp/cm2

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