Puente extradosado sobre el río Deba (autopista Vitoria...

RESUMEN

El presente artículo describe las prin-cipales características y sistema cons-tructivo del Puente sobre el río Deba,perteneciente a la Autopista Vitoria-Eibar en el Enlace de Málzaga.

El puente, que discurre en curva, tieneuna sucesión de luces de 42.00 + 66.00+ 42.00 m, cruza un ferrocarril, el ríoDeba y una carretera. Para resolver elproblema de gálibo estricto sobre lacarretera se ha diseñado un tablero dehormigón con una sección en forma de“U”, cuyo canto sobrepasa la plataformade rodadura y en el que el pretensadosobresale del canto de la sección.

El tablero está soportado por unaspilas con disposición en “Y”. La solu-ción, cuyas especiales característicasestán obligadas por la circunstancia degálibo, aporta el atractivo formal deri-vado de su singularidad.

1. INTRODUCCIÓN

La Autopista Vitoria-Eibar entronca ensu extremo norte con la Autopista A-8en el Enlace de Málzaga. Este enlace se

halla en la confluencia de los angostosvalles de los ríos Deba y Ego, un encla-ve con una gran concentración indus-trial y viaria. Estos factores han condi-cionado el diseño de un enlacecomplejo en el que abundan los túnelesy viaductos (Figura 1).

En particular, el ramal Vitoria-Irúndebe cruzar sucesivamente una línea

SUMMARY

This article describes the main featuresand construction system relating to theBridge over the river Deba, belonging tothe Vitoria- Eibar Motorway at MálzagaJunction.

Running in a curve, the bridge has asuccession of spans measuring 42.00 +

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5H o r m i g ó n y A c e r o no 231, 1.er Trimestre 2004

Puente extradosado sobre el río Deba(autopista Vitoria-Gasteiz – Eibar)

Extradosed Bridge over the river Deba(Vitoria-Gasteiz – Eibar Motorway)

José Antonio Llombart

Jordi Revoltós

Estudio de Ingeniería y Proyectos, EIPSA

Figura 1. Enlace de Málzaga.Figure 1. Málzaga Junction.

66.00 + 42.00 m, crosses a railway line,the river Deba and a road. A “U”shaped cross-sectioned concrete deckwas designed for overcoming the strictclearance problem over the road. Itsedge protrudes from the roadway and theprestressing protrudes from the crosssection’s edge.

The deck is supported by “Y” shapedpiers. The solution, whose specialfeatures are compelled by the clearancerequirement, provides the attractiveshape deriving from its uniqueness.

1. INTRODUCTION

The Vitoria-Eibar motorway connectsat its north end with the A-8 motorwayat the Málzaga junction. This junction islocated where the narrow valleys of therivers Deba and Ego meet, an enclavewith a high concentration of industryand roads. These were determiningfactors in the design of a complexjunction where tunnels and viaductsabound (Figure 1).

The Vitoria-Irún branch in particularhas to successively cross a railway line,the river Deba and the N-634 road(Figure 2), to then join the A-8 a littlefurther on. Combined with the con-ditioning factor of not building piers inthe riverbed, this succession of obstaclesgenerates a structure with three spans

measuring 42.00 + 66.00 + 42.00 m.(Figure 3). The proximity of theconnection to the A-8 limits the branch’svertical alignment and only allows a1.05 m thickness below roadway levelwhere passing over the N-634. Thisvalue is considerably less than thethicknesses normally used in concretedecks with these spans (A typicalsolution would be formed by a deckvarying from 2.20 m to 3.60 m inthickness, in the same way as otherstructures belonging to the sameMálzaga Junction have been designed).

ferroviaria, el río Deba y la N-634(Figura 2), para después unirse a pocadistancia con la A-8. Esta sucesión deobstáculos, unida al condicionante de nodisponer pilas en el lecho del río, generauna estructura de tres vanos con luces de42.00 + 66.00 + 42.00 m. (Figura 3). Laproximidad de la conexión con la A-8limita el trazado en alzado del ramal,permitiendo únicamente un canto bajorasante de 1,05 m en su paso sobre la N-634. Este valor es notablemente inferiora los cantos que se disponen habitual-mente en tableros de hormigón con estas

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6 H o r m i g ó n y A c e r o no 231, 1.er Trimestre 2004

Puente extradosado sobre el río DebaExtradosed Bridge over the river Deba

J.A. Llombart y J. Revoltós

Figura 2. Puente sobre el río Deba. En la izquierda de la imagen apareceel paso de la Carretera N-634 por debajo del tablero.

Figure 2. Bridge over the river Deba. The N-634 road appears passing under the deck on the left of the picture.

Figure 3. Puente sobre el río Deba. Esquema y dimensiones generales.Figure 3. Bridge over the river Deba. Scheme and general dimensions.

luces (Una solución típica estaría cons-tituida por un tablero con canto varia-ble de 2,20 m a 3,60 m, en la mismaforma como se han resuelto otrasestructuras pertenecientes al mismoEnlace de Málzaga).

Para resolver este problema de gáliboestricto se ha diseñado un tablero dehormigón con una sección abierta enforma de “U”, cuyo canto sobrepasa laplataforma de rodadura y en el que elpretensado sobresale a su vez del cantode la sección (Figura 4).

2. ESTUDIO DE SOLUCIONES EN FASE DE PROYECTO.

PUENTES PROVISTOS DE TIRANTES

La consideración de la magnitud delas luces a salvar, unida a la escasez degálibo, hizo que en un principio se plan-tease la conveniencia de una solucióncon un cierto atirantamiento, lo cualmotivó un estudio de las distintas posi-bilidades y el establecimiento de unaserie de consideraciones relativas adiversos esquemas de puentes de hormi-

A concrete deck with an open “U”shaped cross section was designed tosolve this strict clearance problem. Itsedge protrudes from the carriagewayand the prestressing in turn protrudesfrom the cross section’s edge (Figure 4).

2. STUDY OF SOLUTIONS IN THEDESIGN PHASE. CABLE STAYED

BRIDGES

Combined with the lack of clearance,consideration of the spans to be



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Figura 4. Puente sobre el río Deba. Sección transversal.Figure 4. Bridge over the river Deba. Cross section.

overcome led initially to the advisabilityof coming up with a solution using acertain amount of stays which, in turn,led to studying the different possibilitiesinvolving a number of considerationsrelating to various schemes of cablestayed bridges as shown in figure 5:

a) Concrete deck bridge, classicstaying with a multiple stayarrangement. The Brotonne Bridge inFrance has been reproduced as anexample in the scheme shown.

b) Extradosed, cable stayed bridge.The diagram shows the EIPSA designedTeror Bridge in Gran Canaria.

c) Prestressed concrete deck bridge,provided with extradosing in the supportareas on piers. The scheme correspondsto the Bridge over the river Deba.

Multiple stayed concrete deck bridges(scheme a) are nowadays an ideal solu-tion for overcoming large spans betwe-en 200 and 400 metres, with 400 mhaving been exceeded in cases which

could be deemed a “record”, to nowenter the range of spans in metal cablestayed bridges which have achieved inexcess of 800 metres in extraordinaryconstructions such as the NormandyBridge in France and the Tatara inJapan.

The height of the pylons, whosedimensions are usually pleasing to theeye in open spaces, stands out in classiccable stayed bridges with a concretedeck. The pylon/main span ratio isusually around 0.20. The deck ischaracterised by its slenderness andflexibility and normally its dead loadand a large part of the live loads areoffset by the staying system. Thevariation in stay tension as against thelive loads requires consideration to begiven to the consequences deriving fromfatigue and, therefore, sizing must bemade such that the maximum stress is inthe order of 40% of the failing load andin no event must exceed 45%, withwhich the use made of the steel’sstrength is less than that usuallyachieved in other types of structure.

gón provistos de tirantes, que se mues-tran en la figura 5:

a) Puente con tablero de hormigón, ati-rantado clásico con disposición de tiran-tes múltiples. En el esquema mostrado seha reproducido, a título de ejemplo, elpuente de Brotonne, en Francia.

b) Puente atirantado extradosado. Enel esquema se ha representado el puentede Teror, en Gran Canaria, proyectadopor EIPSA.

c) Puente con tablero de hormigónpretensado, provisto de un extradosadoen las zonas de apoyo sobre pilas. Elesquema corresponde al puente sobre elrío Deba.

Los puentes de tablero de hormigóncon tirantes múltiples (Esquema a) cons-tituyen hoy en día una solución idóneapara resolver grandes luces comprendi-das entre 200 y 400 metros, habiéndosesuperado los 400 m en casos excepcio-nales que podrían considerarse “re-cord”, entrando ya en el rango de luces de

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Figura 5. Esquemas de puentes de hormigón provistos de tirantes.Figure 5. Schemes of cable stayed concrete bridges.

los puentes atirantados metálicos, quehan logrado sobrepasar la luz de 800metros en obras extraordinarias, talescomo el Puente de Normandía, en Fran-cia y Tatara, en Japón.

En los puentes atirantados clásicos contablero de hormigón destaca la altura delos pilonos, cuyas dimensiones suelenresultar gratas a la vista en espaciosabiertos. La relación altura de pilono/ luzprincipal suele estar en el entorno de0,20. El tablero de estos puentes secaracteriza por su esbeltez y flexibilidady normalmente su peso propio y granparte de las sobrecargas se compensanpor el sistema de atirantamiento. Lavariación de la tensión en los tirantesfrente a las sobrecargas exige considerarlas consecuencias derivadas de la fatiga,por lo que el dimensionamiento debehacerse de manera que la máximatensión sea del orden del 40% de la cargade rotura, no debiéndose superar enningún caso el 45%, con lo que el apro-vechamiento de la capacidad resistentedel acero es inferior al que se sueleconseguir en otro tipo de estructuras.

Las formas del esquema b), per-teneciente a un puente extradosado,difieren sensiblemente del puente atiran-tado clásico. Se entiende por pretensadoextradosado, aquél que es exterior a lasección y sobresale del canto del tablero,ya sea por arriba o por abajo. Estospuentes tienen en común una caracterís-tica consistente en que su atirantamientono entra en el tablero, sino que se anclaa él en todos sus puntos de entrada,mientras que en el pilono los tirantessuelen ser pasantes durante construccióny están bloqueados en servicio. El ati-rantamiento sirve para compensar engran parte los esfuerzos de peso propio,mientras que las sobrecargas son resisti-das por la flexión del dintel. La bajarelación altura de pilono/luz del vanohace que la efectividad de los tirantessea reducida. Sin embargo, la pocavariación de tensión de los tirantes per-mite que éstos sufran menos frente afenómenos de fatiga y que, por tanto,se puedan aprovechar mejor, llegandoa estados de tensión más altos que lospermitidos para tirantes convenciona-les y usando anclajes más sencillos.Normalmente, pueden dimensionarselos tirantes con tensiones de serviciopor encima del 60% de la carga derotura.

La escasa altura de los pilonos, en rela-ción con la dimensión de la luz, propor-ciona al conjunto un aspecto estético quepuede resultar apropiado para los casosen que se desea que la forma que emergedel tablero no entre en competencia conel paisaje circundante. Ello suele ocurrircuando se trata de cruzar valles en losque se pretende evitar el efecto delimpacto visual que se produciría comoconsecuencia de una excesiva intromi-sión de elementos artificiales en un con-junto natural. Un pilono de gran altura,característico de un puente atirantado,puede realmente ofrecer un sugestivopanorama en el caso de construirse unpuente en un espacio abierto y sinembargo, causar un efecto negativocuando se sitúa en zonas montañosas oespacios semiurbanos, por el hecho derestar protagonismo a los elementos exis-tentes, bien sean naturales, o edificacio-nes próximas.

Los viaductos con pretensado extra-dosado se han venido desarrollando prin-cipalmente en los últimos años en Japón,donde cabe destacar el puente de Odawa-ra (Luz máxima: 122 m), el puente deTsukuhara (Luz máxima: 180 m) y másrecientemente, los puentes sobre los ríosIbi y Kiso (Luz máxima: 272 m). La figu-ra 6 muestra una imagen del puente deTeror, proyectado recientemente porEIPSA, con una disposición de vanos de54 + 145 + 62 m.

El esquema c), adoptado en el puentesobre el río Deba, corresponde a una

The shapes in scheme b), belonging toan extradosed bridge, considerablydiffer from the classic cable stayedbridge. Extradosed prestressing is takento be that outside the cross sectionwhich protrudes from the deck’s edgewhether above or below. These bridgeshave a feature in common consisting intheir stays not entering the deck butbeing anchored to it, at all their pointsof entry whilst stays in the pylon areusually through stays duringconstruction and are blocked in service.Staying serves for largely offsettingdead load stresses whilst live loads arewithstood by the deck’s bending. Thelow pylon height/span length ratiomakes for a reduced effectiveness of thestays. However, the small variation inthe stays’ tension allows them to sufferless from fatigue phenomena and,therefore, better use can be made ofthem, reaching higher tension statesthan those allowed for conventionalstays and using simpler anchorages.Stays can normally be sized with servicestress above 60% of the failing load.

Low pylons in comparison with thespan dimension provides an aestheticlook to the overall unit which may provesuitable for cases where the shapeemerging from the deck is required notto compete with the surroundinglandscape. This usually occurs whencrossing valleys where endeavour ismade to prevent the effect of visualimpact, which would arise as a result ofartificial items excessively interfering in



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Figura 6. Puente de Teror. Atirantado extradosado.Figure 6. Teror Bridge. Extradosed cable stayed bridge.

a natural scenario. Characteristic of acable stayed bridge, a very high pylonmay actually offer an attractivepanorama should a bridge be built in anopen space but, however, may cause anegative effect when located inmountain areas or semi-urban spacesbecause it takes the leading role awayfrom already existing elements, whethernatural or nearby constructions.

Viaducts with extradosed prestressinghave been developed mainly in Japanover the last few years, where theOdawara Bridge (maximum span of 122m), the Tsukuhara Bridge (maximumspan of 180 m) and, more recently, theBridges over the rivers Ibi and Kiso(maximum span of 272 m) may behighlighted. Figure 6 shows a pictureof the Teror Bridge recently designed byEIPSA, with a span arrangement of 54+ 145 + 62 m.

Adopted in the Bridge over the riverDeba, scheme c) corresponds to a diffe-rent conception of the aforementionedextradosed cable stayed bridges. This isa bending resistant concrete deckarrangement where prestressing runsthe deck’s whole length, entering andleaving the cross section several timesand being anchored only at the ends(Figure 7). Following this samescheme, a precedent may be quoted in J.Tonello’s Saint-Remy de Mauriennebridge, with two spans of 52.5 + 48.5 m.In both cases, the cables do not act asstays but as conventional post-tensioning which stress the deck bymeans of the axial compression force

and the cable’s deviation forces. Thevariation in the steel’s stress due to liveload action is minimal and, therefore,the risk of fatigue is completelydiscarded. Tensioning in the Bridgeover the river Deba was performed at70% breaking stress in the cablesprotruding from the cross section. Theremaining inner tendons were tensionedat 75% of the failing load stress in theusual way in post-tensioned structures.

3. SOLUTION ADOPTED. DECKWITH EXTRADOSED POST-TENSIONING

The scheme of a conventional cablestayed bridge was discarded in theBridge over the river Deba forfunctional and aesthetic reasons. Theroadway’s plan curvature (radius = 400m) and the existence of a singlecarriageway obliged consideration tobe given to a type of pier with a “A”scheme, hydraulically incompatiblewith the river Deba’s flow due to itsskewed crossing. In addition, the factthat the bridge being designed formspart of a group of junction structures,performed with continuous, varyingthickness beams, and of being that witha height closest to the river, advised itsnot standing out heightwise over itsneighbours for aesthetic reasons. Thisis why it was decided to develop asolution with extradosed prestressing.

Using the scheme as indicated, themaximum thickness achieved in theBridge over the river Deba under the

concepción distinta de los puentes ati-rantados extradosados mencionadosanteriormente. Se trata de la disposi-ción de un tablero de hormigón, resis-tente a flexión, en el que el pretensadorecorre toda la longitud del tablero,entrando y saliendo de la sección variasveces y anclándose únicamente en losextremos (Figura 7). Siguiendo estemismo esquema, cabe citar un prece-dente en el puente de Saint-Remy deMaurienne de J.Tonello, con dos vanosde 52,5 + 48,5 m. En ambos casos, lostendones no actúan como tirantes, sinocomo postesado convencional que soli-cita al tablero mediante el axil de com-presión y las fuerzas de desviación delcable. La variación de tensión en elacero, debida a la acción de las sobre-cargas es mínima, por lo que se descar-ta totalmente el riesgo de fatiga. En elpuente sobre el río Deba, el tesado seha realizado al 70% de la carga de rotu-ra en los tendones que sobresalen de lasección. El resto de tendones interioresse han tesado al 75% de la carga derotura, en la forma usual de las estruc-turas postesadas.

3. SOLUCIÓN ADOPTADA.TABLERO CON PRETENSADO

EXTRADOSADO

El esquema de puente atirantado con-vencional fue descartado en el puentesobre el río Deba por razones funciona-les y estéticas. La curvatura en planta dela plataforma (Radio = 400 m) y la exis-tencia de una sola calzada obligaba a laconsideración de una tipología de pila

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Figura 7. Puente sobre el río Deba. Esquema de pretensado longitudinal.Figure 7. Bridge over the river Deba. Scheme of longitudinal prestressing.

con esquema en “A”, incompatiblehidráulicamente con el flujo del ríoDeba, debido a su cruce esviado. Ade-más, el hecho de que el puente objeto delproyecto forma parte de un conjunto deestructuras del enlace, resueltas convigas continuas de canto variable y deser la de cota más cercana al río, aconse-jaba por razones estéticas el no destacaren altura frente a sus vecinas. Por tanto,se decidió desarrollar una solución conpretensado extradosado.

Con el esquema indicado, en el puentesobre el río Deba se ha conseguido que elespesor máximo existente bajo la capa derodadura sea menor de 1,05 m, resol-viendo el problema de gálibo estrictosobre la Carretera N-634 (Bilbao-SanSebastián). Las barreras de seguridadestán embebidas en sendos nervios lon-gitudinales, en forma de grandes vigascontinuas de tres vanos. Coincidiendocon la posición de los apoyos interme-dios, sobresalen unos pilonos que sopor-tan el pretensado extradosado (Figura 8).La solución, cuyas especiales caracterís-ticas están obligadas por la circunstanciade gálibo, aporta el atractivo formal deri-vado de su singularidad.

4. TABLERO

La sección transversal del tablero estáformada por una viga artesa compuesta

por dos nervios longitudinales de 2,70 mde canto, realizados in situ, en los quese empotran unas vigas transversalesprefabricadas que soportan la accióndirecta del tráfico. Sobre las vigas lon-gitudinales, y coincidente con el eje depilas, se disponen unos pilonos que sir-ven de elementos desviadores del pre-tensado extradosado (Figura 9).

roadway level is less than 1.05 m, thussolving the strict clearance problemover the N-634 road (Bilbao – SanSebastián). The safety barriers areembedded in longitudinal ribs in theshape of large continuous three spanbeams. Coinciding with the position ofthe intermediate supports, pylonsprotrude supporting the extradosedprestressing (Figure 8). The solution,whose special features are compelled bythe clearance issue, provides anattractive shape deriving from itsuniqueness.

4. DECK

The deck’s cross section is formed bya trough beam made up of two in-situmade 2.70 m thick longitudinal ribsinto which prefabricated cross beamsare embedded, which support thetraffic’s direct load. Pylons acting asextradosed prestressing deviationitems are arranged on the longitudinalbeams, coinciding with the pier centre-lines (Figure 9).

The deck’s cross width is 13.90 m atits top and the roadway’s width, 10.50m. The safety barriers are embedded inthe longitudinal ribs, which at the bot-tom, reproduce the New Jersey insideprofile.



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Figura 8. Tablero del Puente sobre el río Deba. Vista superior.Puede apreciarse la disposición de los pilonos, que soportan el pretensado extradosado y la forma de los nervios longitudinales, que sirven de protección exterior de la calzada.

Figure 8. Deck of the Bridge over the river Deba. Top wiew.The pylon arrangement supporting the extradosed prestressing and the shape of the

longitudinal ribs acting as outside protection for the carriageway can be seen.

Figura 9. Esquema del paso del pretensado extradosado por el interior del pilono.Figure 9. Scheme of the extradosed prestressing passing through the inside of the pylon.

A slab floor formed by 0.66 m thickprefabricated concrete beams and a0.20 m thick reinforced concrete slabwere used to make the roadway locatedbetween the two longitudinal beams.The prefabricated beams (Figure 10)with a rectangular cross section 0.40 mwide are placed every 2.00 m and areprestressed. The 0.20 m thick slab isformed by prefabricated preslabs onwhich in situ concreting is subsequently

performed to provide continuity to theroadway. The preslabs are formed by a6 centimetre thick flat concrete bottomsupplemented by a spatial structure ofwelded reinforcing bars (Figure 11).

Stronger cross beams are arranged onthe piers to absorb pylon transmittedloads. These in situ concreted beamshave a 1.80 x 0.80 m cross-section andare post-tensioned with 15 φ 0.6“ cables.

El ancho transversal del tablero es de13,90 m en su parte superior y el anchode calzada, 10,50 m. Las barreras deseguridad están embebidas en los ner-vios longitudinales que reproducen, ensu parte baja, el perfil interior de la NewJersey.

Para constituir la plataforma de roda-dura, situada entre las dos vigas longi-tudinales, se dispone un forjado forma-do por unas vigas prefabricadas dehormigón, de 0,66 m de canto y unalosa de hormigón armado de 0,20 m deespesor. Las vigas prefabricadas (Figu-ra 10) con sección rectangular de ancho0,40 m, se disponen cada 2,00 m yestán pretensadas con armaduras prete-sas. La losa de 0,20 m de espesor estáconstituida por unas prelosas prefabri-cadas sobre las que posteriormente sehormigona in situ para dar continuidada la plataforma. Las prelosas están for-madas por un fondo plano de hormi-gón, de 6 centímetros de espesor, com-plementado por una estructura espacialde redondos electrosoldados (Figura11).

Sobre las pilas se disponen unas vigastransversales más potentes para poderabsorber los esfuerzos transmitidos porlos pilonos. Estas vigas, hormigonadasin situ, tienen una sección transversal de1,80 x 0,80 m y están postesadas contendones de 15 φ 0,6“.

En la figura 12 se puede observar elartesonado formado por el conjunto delos nervios longitudinales, las vigastransversales y la losa superior, queofrece una agradable visión de la parteinferior del tablero.

5. PRETENSADO DE VIGAS LONGITUDINALES

El pretensado de cada una de las dosvigas longitudinales está formado por 3pares de tendones de 24 φ 0,6” de pre-tensado extradosado y 1 par de tendonesde 31 φ 0,6” convencionales, estos últi-mos situados en el interior de la viga entoda su longitud (Figura 7).

El pretensado extradosado es noadherente en toda su longitud, estandocada tendón formado por torones mono-protegidos dentro de una vaina de polie-tileno en la zona que discurre por elinterior del tablero. Por la zona exterior

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Figura 10. Vigas prefabricadas transversales, colocadas sobre el encofrado inferior de losnervios longitudinales. En una fase de construcción posterior, el extremo de las vigas

quedará en el interior de la masa de hormigón de los nervios longitudinales.Figure 10. Prefabricated cross beams placed on the bottom formwork of the longitudinal ribs.The end of the beams will remain inside the longitudinal ribs´concrete mass in a subsequent

construction phase.

Figura 11. Prelosas.Figure 11. Preslabs.

y en el interior del pilono, los conductosestán formados por tubos metálicos.Estos tendones han sido tesados al 70%de la carga de rotura, puesto que comose ha indicado anteriormente, no sufrenprácticamente variación alguna de ten-sión frente a sobrecargas. El pretensadoextradosado es plenamente sustituibleen cualquier momento. Por otro lado, elpretensado convencional es adherente yestá en el interior de la sección en todoel tablero. Este pretensado se ha tesadoal 75% de la carga de rotura.

Todos los tendones, tanto los extrado-sados como los convencionales, soncontinuos en toda la longitud de la viga,habiéndose dispuesto anclajes activosen los extremos, situados en los estribosdel puente (Figura 13).

Desde el punto de vista de cálculo,cabe resaltar que el efecto del momentohiperestático de pretensado es el con-trario del usual en puentes continuos detres vanos. En este tablero, su apor-tación es favorable en centro de vano,mientras que en secciones de pilas redu-ce el efecto de la mayor excentricidaddel pretensado en los pilonos.

En la figura 14 se ha representado unresumen de los valores más representa-tivos obtenidos durante el proceso decálculo. Las magnitudes indicadascorresponden a la verificación de una delas dos grandes vigas continuas lateralesdel tablero. Se ha indicado la fuerza depretensado, a tiempo infinito, junto conlos correspondientes momentos resul-tantes (hiperestático e isostático).

Figure 12 shows the troughingformed by the group of longitudinalribs, the cross beams and the top slab,offering a pleasing view of the deck’sbottom.

5. LONGITUDINAL BEAM POST-TENSIONING

The post-tensioning of each of the twolongitudinal beams is formed by 3 pairsof 24 φ 0.6” extradosed tendons and 1pair of conventional 31 φ 0.6” tendons,the latter located inside the beam alongits whole length (Figure 7).

The extradosed tendons are notbonded along its whole length, and eachtendon is formed by unbonded strandsinside a polyethylene duct in the arearunning along the inside of the deck.Ducts are formed by metal tubes in theoutside area and inside the pylon. Thesecables have been tensioned to 70% of thefailing load since, as was pointed outearlier, they undergo practically novariation in tension to live loads. Theextradosed pre-stressing is fullyreplaceable at any time. Moreover,conventional pre-stressing is adherentand is inside the cross section in thewhole deck. This post-tensioning wastensioned to 75% of the failing load.

All tendons, both extradosed andconventional, are continuous over thewhole length of the beam with activeanchorages having been arranged atthe ends, located in the bridge’sabutments (Figure 13).

From the calculation point of view, itis worth mentioning that the effect of the



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Figura 12. Aspecto del tablero, visto por la parte inferior.Figure 12. Appearance of the deck, seen from underneath.

Figura 13. Anclajes de pretensado en un extremo del tablero. En la imagen de la izquierda, con el conjunto de tendones en fase de tesado.En la imagen de la derecha, protección exterior de los anclajes de pretensado extradosado.

Figure 13. Prestressing anchorages at one end of the deck. In the left hand picture, with the group of cables in the tensioning phase. In theright hand picture, outside protection of the extradosed prestressing anchorages.

pre-stressing’s hyperstatic moment isthe opposite of the usual in continuous,three span bridges. Its contribution inthis deck is favourable at the spancentre whilst in pier cross-sections itreduces the effect of the prestressing’sgreater eccentricity in the pylons.

Figure 14 shows a summary of themost representative values obtainedduring the calculation process. Themagnitudes given correspond to theverification of one of the two large,continuous deck side beams. Theinfinite time prestressing force togetherwith the pertinent moments resulting(hyperstatic and isostatic) are shown.

The hyperstatic prestressing momentat the centre of the intermediate spanproves favourable and tends to diminishthe exterior moment of dead load + liveloads acting on the section. It is alsofavourable in the side spans and, inaddition, the relatively small value ofthe isostatic moment vis-à-vis thehyperstatic is to be stressed. Thehyperstatic moment considerablyreduces the value of the overallprestressing moment in the sectionlocated on the piers.

The use of extradosed pre-stressingenabled the strict clearance problems tobe solved and the concrete deck to bebuilt with a degree of slenderness much

greater than would have resulted shoulda continuous concrete span have beenbuilt with conventional pre-stressing. Tothis must be added the resources thesystem provided to the structural designand to the creation of eye pleasingshapes.

The existence of a geometricpeculiarity deriving from the roadway’splan curvature (radius = 400 m),longitudinal slope (4.5 %) and bank (8%), associated with the fact that thepylons were arranged in a verticalposition, was taken into account inassessing the stresses deriving from thedeviation forces of the extradosed pre-stressing’s tendons in the areas thepylons cross through. There are 4apparently equal pylons in the bridgebut, however, due to the geometricdifferences caused by the alignment, theforce the extradosed pre-stressingproduces on the structure is notablydifferent.

The friction losses of the extradosedtendons in the area where passingthrough the pylons may be assimilated tohorizontal component forces, the effect ofwhich on the overall structure isconsiderable, as could be deduced fromcalculation.

Figure 15 shows a simplified diagramof the effect the friction losses produce in

En el centro del vano intermedio, elmomento hiperestático de pretensadoresulta favorable y tiende a disminuirel momento exterior de peso propio +sobrecargas que actúa sobre la sección.En los vanos laterales, resulta asimis-mo favorable y cabe destacar ademásel valor relativamente pequeño del mo-mento isostático frente al hiperestático.En la sección situada sobre las pilas, elmomento hiperestático reduce conside-rablemente el valor del momento totaldel pretensado.

La utilización del pretensado extra-dosado ha permitido solucionar losproblemas de gálibo estricto y cons-truir el tablero de hormigón con ungrado de esbeltez mucho mayor que elque hubiese resultado en caso de dis-poner un tramo continuo de hormigóncon pretensado convencional. A ellohay que añadir los recursos que haaportado el sistema al diseño estructu-ral y a la creación de formas agrada-bles a la vista.

La existencia de una peculiaridad geo-métrica derivada de la curvatura en plan-ta de la plataforma (Radio = 400 m), pen-diente longitudinal (4,5%) y peraltetransversal (8%), asociada al hecho deque los pilonos se han dispuesto en posi-ción vertical, ha sido tenida en cuenta enla valoración de los esfuerzos derivadosde las fuerzas de desviación de los ten-

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Figura 14. Efecto del pretensado longitudinal en el tablero.Figure 14. Longitudinal prestressing effect on the deck.

dones del pretensado extradosado en laszonas en que atraviesan los pilonos. Enel puente existen 4 pilonos aparentemen-te iguales y sin embargo, debido a lasdiferencias geométricas motivadas por eltrazado, la acción que el pretensadoextradosado produce sobre la estructuraes notablemente distinta.

Las pérdidas de rozamiento de lostendones extradosados en la zona depaso por los pilonos son asimilables aunas fuerzas de componente horizontal,cuyo efecto sobre el conjunto de laestructura es notable, según ha podidodeducirse del cálculo.

En la figura 15 se representa unesquema simplificado del efecto queproducen las pérdidas de rozamiento enel conjunto de los tubos desviadoresdispuestos en el interior de los pilonos.

Las pérdidas por rozamiento, conside-radas aisladamente, se han asimilado auna carga horizontal y se ha indicado elesfuerzo que genera en una de las vigascontinuas laterales del tablero. Una pérdi-da de pretensado del orden del 2 % repre-senta un incremento total de momentosobre el apoyo igual a 2730 kNm, que sereparte en los vanos adyacentes en laforma representada en la figura.

Una desviación en las previsiones delvalor de las pérdidas por rozamientopodría producir esfuerzos de importanciano deseados, por lo que se ha estimado

oportuno disponer de un procedimientoapropiado para evaluar dichas pérdidas,controlar y modificar el efecto de lasmismas, a fin de que las diferencias detensión de cada tendón en ambos ladosdel pilono no supere el 5%, que es la dife-rencia que se ha estimado admisible deacuerdo con las previsiones del cálculo.

Se ha utilizado un sistema capaz derealizar sucesivos tesados y destesados detendones, al objeto de conseguir que ladiferencia de tensión en ambas partes decada pilono no supere el valor estableci-do del 5%. Para controlar la tensión enlos tendones, durante las fases de tesado,se han practicado unas aberturas en laszonas situadas fuera de la sección (Figu-ra 16), en las que se han montado unasbandas extensométricas destinadas aconocer en todo momento el estado ten-sional en algunos de los cordones de cadatendón. Con el objeto de poder realizareficazmente las operaciones sucesivas detesado y destesado parcial, los anclajes delos tendones extradosados han estadoprovistos de rosca (Figura 17).

6. PILAS

Cada pila tiene forma de “Y”, siendoesta disposición la apropiada para reci-bir en sus extremos, separados 11,90 m,las cargas de las vigas longitudinales(Figura 18).

the overall diverting pipes arrangedinside the pylons.

Considered separately, friction losseshave been assimilated to a horizontalload and the force it generates on one ofthe continuous deck side beams has beenshown. A prestressing loss in the order of2 % represents a total increase in themoment on the support equal to 2730kNm, which is distributed over theadjacent spans in the form as representedin the figure.

A deviation in the forecasts of the valueof friction losses could produce major,undesired stresses which is why it wasthought advisable to avail of anappropriate procedure to evaluate suchlosses, control and modify their effect, inorder for differences in the tension ofeach tendon on both sides of the pylonnot to exceed 5%, which is the differenceestimated as admissible according to thecalculation provisions.

A system able to make successivetendon tensionings and detensioningswas used with the purpose of having thedifference in force in both parts of eachpylon not to exceed the value of 5% asestablished. Openings were made in theareas located outside the cross sectionto monitor the tensile stress during thetensioning phases (Figure 16). Straingauges were fitted in these openings



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Figura 15. Efecto de las pérdidas por rozamiento existentes en los tubos desviadores situados en el interior de los pilonos.Figure 15. Effect of friction losses existing in the diverting pipes located inside the pylons.

earmarked to knowing at all times whatthe tension status in some of the strandsof each tendon was. The extradosedtendon anchorages were provided witha thread with the object of efficientlyperforming the successive partialtensioning and detensioning operations(Figure 17).

6. PIERS

Each pier is “Y” shaped and thisarrangement is the appropriate one

for receiving the longitudinal beamloads at its ends, separated 11.90 m(Figure 18).

The pier is horizontally stayed at itstop by means of three metal tubesanchored at its ends (Figure 19), actingas a passive reinforcement during thefirst construction phase to support thedeck’s dead load. The tubes forming thetie system are formed by 490 N/mm2

breaking stress steel and each one hasan outside diameter of 219 mm and is25 mm thick.

La pila se encuentra atirantada hori-zontalmente en su parte superior pormedio de tres tubos metálicos ancladosen sus extremos (Figura 19), que actúancomo armadura pasiva durante la pri-mera fase de construcción para soportarel peso propio del tablero. Los tubosque forman el sistema de atirantamientoestán formados por acero de 490 N/mm2

de tensión de rotura y cada uno de ellostiene un diámetro exterior de 219 mm y25 mm de espesor.

En el momento de descimbrar eltablero, debido al peso propio, el axilcalculado en el conjunto de los trestirantes ha sido resistido enteramentepor los tubos, funcionando como arma-duras pasivas, con una tensión de trac-ción de 141 N/mm2.

Posteriormente se han enfilado unoscordones de pretensado en cada tubopor el paramento exterior de la pila(Figura 20), constituyendo en el interiorde cada tubo un tendón de 15 ∅ 0,6”. Seha procedido al tesado en cada extremo,de tal forma que ha quedado compensa-do el alargamiento inicial del aceropasivo. Con ello, los fustes inclinadosde las pilas han quedado exclusivamen-te sometidos a esfuerzos de compresióncentrada debido a la actuación del pesopropio del tablero. Una vez inyectado elespacio libre por el interior de los tubos,han quedado constituidos unos tirantescon un gran margen de seguridad frentea las sobrecargas de tráfico en el tableroy al mismo tiempo, debido al tesadoprevio, sin los inconvenientes en laestructura de hormigón que se hubiesenderivado del efecto de la elongabilidadde los tirantes.

La sección metálica que soporta elesfuerzo axil debido a las sobrecargas

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Figura 16. Abertura de los tendones de pretensado extradosado. En la imagen de la derecha puede observarse la zona en que se ha eliminado provisionalmente la protección individual de los cordones, a fin de situar las bandas extensométricas para

control de tensiones durante el proceso de tesado.Figure 16. Extradosed prestressing cable opening. The area where the individual strand protection has been provisionally

removed in order to locate strain gauges to monitor stresses during the tensioning process can be seen in the right hand picture.

Figura 17. Anclajes de pretensado provistos de rosca.Montaje de una cabeza de anclaje, tras el enfilado de cordones.

Figure 17. Threaded prestressing anchorages.Fitting an anchorage head behind the strand run.

es la suma del área de los tubos más lade los tendones de pretensado que estándispuestos en su interior. La sobreten-sión de tracción en el acero debida alefecto de las sobrecargas es muy pe-queña (21 N/mm2), así como el efectode la elongación de los tirantes. El con-

junto formado por los fustes inclinadosy por los tirantes horizontales constitui-dos por la asociación de tubo estructuralmás tendón de pretensado se encuentraen óptimas condiciones estructuralespara resistir las acciones normales enfase de servicio.

The axial force calculated in thegroup of three stays at the time when thedeck’s centering was struck was fullywithstood by the tubes, working aspassive reinforcements, with a 141N/mm2 tensile stress.

A pre-stressing cable was thenplaced into each tube along the pier’soutside face (Figure 20), making acable of 15 ∅ 0.6” inside each tube.Tensioning was performed at each end,such that the initial elongation of thepassive steel was offset. The inclinedpier shafts were thus exclusivelysubjected to centered compressionstresses due to the action of the deck’sdead load. Once the free space hadbeen injected inside the tubes, staysresulted with a high safety margin as totraffic live loads on the deck and, atthe same time, due to the priortensioning, without the disadvantagesin the concrete structure, which wouldhave derived from the effect of the ties’elongability.

The metal cross section withstandingthe axial stress due to live loads is thesum of the area of the tubes plus theprestressing cables arranged inside.The tensile overstress in the steel dueto the effect of the live loads is verysmall (21 N/mm2), as is the effect of thestays’ elongation. The unit formed bythe inclined shafts and by the hori-zontal ties formed by the association ofa structural tube plus pre-stressingcable is in optimum structural con-ditions for withstanding loads in theservice phase.

7. ABUTMENTS

The closed type abutments receivethe load from the longitudinal beamsand the space necessary for cable ten-sioning and inspection was taken intoaccount in them. The foundations aredirect and neoprene-teflon bearingswere arranged for allowing for thedeck’s longitudinal movements.

8. CONSTRUCTION

The deck was built on two lanes ofcentering, one under each longitudinalbeam. The prefabricated beams weresupported on them in a first phase and



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Figura 18. Aspecto de una de las pilas.Figure 18. Appearance of one of the piers.

Figura 19. Detalle de la zona de apoyo del tablero sobre las pilas. Pueden apreciarse los tres tubos de atirantamiento transversal.

Figure 19. Detail of the deck support area on the piers.The three cross stay tubes can be seen.

the preslabs on the beams. Eachstretch of central slab was in situconcreted, prior to building the sidebeams. The deck’s construction wasdivided into several phases, and theresult was a structure with acontinuous reinforced concrete beamscheme supported on provisional

7. ESTRIBOS

Los estribos, que son de tipo cerrado,reciben la carga de las vigas longitudi-nales y en ellos se ha tenido en cuenta elespacio necesario para las operacionesde tesado y de inspección de los tendo-nes. La cimentación es directa y se handispuesto apoyos de neopreno-teflónpara permitir desplazamientos longitu-dinales del tablero.

8. CONSTRUCCIÓN

La construcción del tablero se harealizado sobre dos carriles de cim-bras, uno bajo cada viga longitudinal.En ellos se han apoyado en primerafase las vigas prefabricadas y sobreéstas, las prelosas. Cada tramo de losacentral se ha hormigonado in situ, pre-viamente a la ejecución de las vigaslaterales. La construcción del tablerose ha dividido en varias fases, resultan-do una estructura con esquema de vigacontinua de hormigón armado apoyadaen torretas provisionales con lucesmáximas de 22 m (Figuras 21 y 22). Eldescimbrado de esta estructura se haproducido automáticamente al tesar lasvigas laterales. Por último, antes de lapavimentación se ha procedido a tesarlos tendones de las pilas, tal como seha indicado anteriormente.

9. REALIZACIÓN DE LA OBRA

La obra de la Autopista ha sido ges-tionada por la Diputación Foral de Gui-

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Figura 20. Detalle de la zona superior de una pila en proceso de construcción.Pueden apreciarse los extremos salientes

de los tendones, que discurren por elinterior de los tubos metálicos

Figure 20. Detail of the top area of a pier inthe construction process. The emerging

ends of the cables running inside the metaltubes can be seen.

Figura 21. Tablero en fase de construcción. Vista inferior.Figure 21. Deck in the construction phase. Bottom view.

púzcoa, representada por D. Luis de losMozos, actuando como Dirección de laObra, la Empresa Prointec.

El conjunto de la obra del Enlace deMálzaga ha sido realizado por unaUnión Temporal de las Empresas Gal-deano, Moyúa, Murías, Altuna y Uría.

La estructura del Puente sobre el ríoDeba ha sido construida por la EmpresaPuentes y Calzadas. El pretensado hasido aportado por Mekano4.

El ramal de la Autopista que discurresobre el puente sobre el río Deba ha sidopuesto en servicio en diciembre de 2003.

towers with maximum spans of 22 m(Figures 21 and 22). The centering ofthis structure was struck automaticallywhen tensioning the side beams.Finally, as stated earlier, the pier tieswere tensioned before paving.

9. WORK PERFORMANCE

The Motorway work was managed bythe Guipúzcoa Provincial Councilrepresented by Mister Luis de losMozos, with Prointec acting as SiteManager.

The overall Málzaga Junction workwas carried out by a Joint Ventureinvolving the Galdeano, Moyúa, Murí-as, Altuna and Uría Companies. Thestructure of the Bridge over the riverDeba was built by the Puentes y Calza-das Company. Mekano4 provided pre-stressing.

The Motorway branch running overthe river Deba bridge came into servicein December, 2003.



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Figura 22. Tablero en fase de construcción. Vista lateral.Figure 22. Deck in the construction phase. Side view.

II CONGRESO DE ACHE PUENTES Y ESTRUCTURAS

Tema: RealizacionesSubtema: Puentes

Puente sobre el río Deba (Enlace de Maltzaga. Autopista Vitoria /Gasteiz - Eibar)José Antonio Llombart

Jordi Revoltós(Estudio de Ingeniería y Proyectos. EIPSA)

Puente sobre el río Deba (Enlace de Maltzaga. Autopista Vitoria /Gasteiz - Eibar)José Antonio LlombartJordi Revoltós(Estudio de Ingeniería y Proyectos. EIPSA)

1.- INTRODUCCIÓN

Se trata de un puente de carretera perteneciente a un ramal del Enlace de Maltzaga, que cruza

una línea ferroviaria, el río Deba y la carretera Bilbao – San Sebastián.

El proyecto de la estructura se ha realizado teniendo en cuenta una serie de condicionantes

impuestos por el trazado del Enlace, debiendo dejar gálibo suficiente tanto en la línea

ferroviaria como en la carretera. Por otra parte, la estructura no debía afectar al cauce del río.

2.- SOLUCIÓN ADOPTADA

Se ha desarrollado una solución mediante una estructura especial cuyo tablero está

constituido por una sección abierta de hormigón, de tal forma que el espesor existente bajo

la capa de rodadura es de 1.05 m., resolviendo el problema de gálibo estricto sobre la

Carretera Bilbao – San Sebastián. Las barreras de seguridad están embebidas en sendos

nervios longitudinales, en forma de grandes vigas continuas, de tres vanos. Coincidiendo

en la posición de los apoyos intermedios, sobresalen unos pilonos que soportan un

pretensado extradosal.

La solución adoptada, mediante la disposición de un tablero de hormigón con pretensado

extradosal, viene determinada por necesidades de gálibo de la carretera. De esta forma, la

estructura sólo baja 1.05 m por debajo de la cota de rasante salvando una luz en su vano

central de 66.00 m. La situación de las pilas, la primera entre el ferrocarril y el río y la

segunda entre el río y la carretera, está obligada por los condicionantes expuestos. La

estructura queda dividida en tres vanos de 42.00, 66.00 y 42.00 m respectivamente.

La solución, cuyas especiales características están obligadas por la circunstancia de gálibo,

aporta el atractivo formal derivado de su singularidad.

La sección transversal del tablero forma una viga artesa compuesta por dos vigas

longitudinales realizadas in situ en las que se empotran unas vigas transversales

prefabricadas que soportan la acción directa del tráfico. Sobre las vigas longitudinales, y

coincidente con el eje de pilas, hay unos pilonos que sirven de elementos desviadores del

pretensado extradosal.

La plataforma queda situada entre las dos vigas longitudinales. Sobre las vigas prefabricadas

se colocan unas prelosas prefabricadas y posteriormente se hormigona in situ y sobre las

prelosas la losa que da continuidad a la plataforma.

3.- PRETENSADO DE VIGAS LONGITUDINALES

El pretensado de cada una de las dos vigas longitudinales está formado por 4 tendones (24 φ

0,6”) de pretensado extradosal y 2 tendones (31 φ 0,6”) convencionales, estos últimos

situados en el interior de la viga en toda su longitud.

Todos los tendones, tanto los extradosados como los convencionales, son continuos en toda

la longitud de la viga, habiéndose dispuesto anclajes activos en los extremos, situados en los

estribos del puente.

La utilización del pretensado extradosal ha permitido solucionar los problemas de gálibo

estricto y construir el tablero de hormigón con un grado de esbeltez mucho mayor que el que

hubiese resultado en caso de disponer un tramo continuo de hormigón con pretensado

convencional. A ello hay que añadir los recursos que ha aportado el sistema en el diseño

estructural y en la creación de formas agradables a la vista.

La existencia de una peculiaridad geométrica

derivada de la curvatura en planta de la

plataforma (Radio = 400 m), pendiente

longitudinal (4,5 %) y peralte transversal (8

%), asociada al hecho de que los pilonos se

han dispuesto en posición vertical, ha

precisado ser tenida en cuenta en la valoración

de los esfuerzos derivados las fuerzas de desviación de los tendones del pretensado

extradosal en las zonas en que atraviesan los pilonos. En el puente existen 4 pilonos

aparentemente iguales y sin embargo, debido a las diferencias geométricas motivadas por el

trazado, la acción que el pretensado extradosado produce sobre en la estructura es

notablemente distinta.

Existe además otro efecto que puede tener importancia derivado de las pérdidas de

rozamiento de los tendones extradosados en la zona de paso por los pilonos, en caso de

existir desviaciones importantes en relación con los valores previstos inicialmente. Por tal

motivo se ha dispuesto un sistema que permite sucesivos tesados y destesados de tendones,

al objeto de conseguir que la diferencia de tensión en los tendones en ambas partes de cada

pilono no supere el 5 % . Para controlar la tensión en los tendones se han practicado unas

aberturas en las zonas situadas fuera de la sección, en que se han colocado unas bandas

extensométricas que permiten conocer en todo momento el estado tensional en algunos de

los cordones de cada tendón.

4.- PILAS

Cada pila tiene forma de “Y” de sección maciza, que está apropiada para recibir en sus

extremos, separados 11,90 m., las cargas de las vigas longitudinales.

Se encuentra atirantada en su parte superior por medio de tres tubos metálicos anclados en

sus extremos, que actúan como armadura pasiva durante la primera fase de construcción para

soportar el peso propio del tablero. Posteriormente se enfila un tendón de pretensado en

cada tubo y se procede al tesado en cada extremo, de tal forma que se compensa el

alargamiento inicial del acero pasivo. Con ello, los fustes inclinados de las pilas quedan

exclusivamente sometidos a esfuerzos de compresión centrada debido a la actuación del peso

propio del tablero. Una vez inyectado el espacio libre por el interior de los tubos, quedan

constituidos unos tirantes con un gran margen de seguridad y al mismo tiempo, sin los

inconvenientes derivados del efecto de la elongabilidad en la estructura de hormigón.

5.- VIGAS TRANSVERSALES

Son piezas prefabricadas, de sección rectangular, provistas de pretensado de adherencia.

6.- PRELOSAS

Están formadas por un fondo plano de hormigón, de 6 centímetros de espesor,

complementado por una estructura espacial de redondos electrosoldados.

7.- ESTRIBOS

Los estribos cerrados reciben la carga de las vigas longitudinales y se ha tenido en cuenta el

espacio necesario para las operaciones de tesado de los tendones. La cimentación de los

estribos es directa. En los estribos se han dispuesto apoyos de neopreno-teflón para permitir

desplazamientos longitudinales.

8.- CONSTRUCCIÓN

La construcción del tablero se realiza sobre dos carriles de cimbras, uno bajo cada viga

longitudinal. En ellos se apoyan previamente las vigas prefabricadas y sobre estas las

prelosas. La losa hormigonada in situ se realizará en varias fases. Antes de la pavimentación

se procede a tesar los tendones de las pilas, tal como se ha indicado anteriormente.

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