PUENTE TAMPICO

P U E N T E T A M P I C O

RESUMEN DEL PROYECTOEl puente Tampico que se localiza a la altura del paso denominado106, a una distancia aproximada de 2 Km. de la desembocadura del ro Panuco en el Golfo de Mxico el cual separa a los estados de Tamaulipas y Veracruz tiene las siguientes caractersticas:

Una longitud total de 1, 543 m siendo la mayor parte en tangente y con una curva horizontal de 1 (un grado) en 306 m de longitud localizada entre las pilas 5 y 10; con un ancho de calzada de 18.10 m., lo que permite la circulacin en 4 carriles, 2 en cada sentido, divididos por un camellon central de 1.50 m; con 2 andadores peatonales laterales de 1.30 m cada una, limitados por la guarnicin del carril vehicular.

La superestructura de la calzada es de seccin cajn trapecial, con una base inferior de 6.40m, almas inclinadas y una base superior de 10 m. con aleros en los extremos para completar el ancho total de la misma, un peralte de 3m. , de concreto presforzado en una longitud de 1,249.50 m y de acero de alta resistencia estructurado con el sistema ortotropico en una longitud de 293.50 m en el claro central de 360 m., ( el mas largo construido hasta la fecha en la Republica Mexicana), la rasante del cual es una curva circular de 3, 023 m. de radio y tiene un galibo mnimo de 50 m. con relacin al NAME (Nivel de Aguas Mximas Extraordinarias). Dicho claro esta sostenido por un atirantamiento axial del tipo medio abanico formado por 44 tirantes, 22 por pila, con longitudes variables de 58 m. a 206 m., constituidos por torones galvanizados de 15 mm. De dimetro con un numero mnimo de 33 y un mximo de 60 alojados en fundas de polietileno de alta densidad e inyectados con cera especial.En su conjunto la estructura se encuentra sostenida por dos caballetes y diecinueve pilas, todas de concreto armado, diecisiete de las cuales son secundarias. Las dos pilas principales, que soportan el tablero del claro central, tienen una altura mxima de 124.51 m.; pero si se considera desde el nivel de desplante de su cimentacin hasta la parte mas alta de apoyo de los tirantes, la pila numero 13 la mayor mide 185 m., longitud superior a la atura de la torre Latinoamericana. Los claros existentes entre todas las pilas varan de 39 a 70 m. en la margen izquierda de de 52 a 70 m. en la derecha.

En cuanto a las pilas principales la numero 13 y 14 su seccin es variable, pues mientras en su arranque mide 3.50 x 12 m. van amplindose lateralmente hasta alcanzar los 25.20 n al nivel de la calzada, incluidos dos brazos divergentes y el cuerpo central con caras laterales convergentes. La parte superior llamada piln es del tipo de una Y invertida, en donde el mstil que asciende a la elevacin 124.51m., corresponde a la parte en la cual estn anclados los tirantes. En cambio, las pilas secundarias son de seccin rectangular constante de 2.40 x 6.40 m.

Esta obra se enlaza en la margen derecha con la carretera Costera del Golfo mediante un acceso de longitud 7 Km., en donde se construyo la caseta de cobro y en la izquierda con el boulevard Adolfo Lpez Mateos, dentro de la ciudad de Tampico, a la orilla de la laguna del Carpintero, con un tramo aproximado de 4 Km., sobre el que se localizan dos estructuras que dan una correcta solucin a la vialidad requerida.

En esta obra se aplicaron las tcnicas ms modernas par el diseo y construccin de puentes, las cuales fueron desarrolladas en particular por Alemania y Francia respecto a sus sistemas de suspensin y a los dispositivos y mtodos utilizados para el preesfuerzo. Al mismo tiempo, se tomaron en cuenta las nuevas cargas que determina el reglamento expedido por la Secretaria de Comunicaciones y Transportes, que corresponden a vehculos que tienen un peso total de 77.5 ton. Y cuyo eje mas pesado de de 9 ton.DESCRIPCION DEL PROYECTO

CimentacinPara el diseo de la cimentacin se efectuaron diversos estudios geolgicos, de la mecnica de suelos y topogrficos de carcter especial. De acuerdo con la importancia de esta estructura monumental, y tomando en cuenta que en la margen izquierda el suelo resistente se encuentra a una profundidad que varia de 5 a 65 m. con una capacidad de carga de 230 ton/ m2, se utilizaron dos tipos de cimentacin: por superficie y profunda.

La infraestructura o cimentacin profunda se requiri nicamente para los apoyos 7 al 13 en la margen izquierda y 14 al 17 en la margen derecha.La pila numero 7, dadas las caractersticas muy especiales que presento el subsuelo, fue cimentada a base de pilotes colados en el lugar, de 1.50 m de dimetro y 18.50 m de profundidad mxima; la excavacin se realizo con una maquina tipo Caldwell y conforme se profundizaba se iba ademando con lodo bentonitico, para evitar derrumbes en las paredes; al llegar a la profundidad proyectada se colocaba el acero de refuerzo prearmado procediendo a colar posteriormente, auxiliados con tubera tremi sostenida por una gra.Para los apoyos 8 al 12 y 15 al 17 se utilizaron cilindros de cimentacin de concreto armado de 6.40 y 8.90 m de dimetro exterior con paredes de 80 cm de espesor, hincados por el sistema de pozo indio a profundidades que oscilaron entre 10 y 65 m.

(Tcnica)

el procedimiento de hincado consisti primero en nivelar una plataforma de trabajo, sobre la cual se armo, se cimbro y se col el primer trama del cilindro, el cual tenia provisto en su parte inferior una cuchilla cortadora de acero.

Cuando se haba endurecido y descimbrado el concreto, se excavaba en el interior de los cilindros con el cucharn de concha de almeja de la draga, lo que provocaba que los cilindros se hundieran por su propio peso y falta de apoyo. En el momento que llegaba el borde superior de la seccin colada al nivel de terreno se construa entonces un nuevo tramo; este proceso se repeta hasta que cada cilindro alcanzaba la profundidad prevista en el proyecto.Los cilindros cuentan con un tapn inferior de concreto, que no requiere de refuerzo alguno debido a su gran peralte y poco claro. En vista de que se encontraba dentro del nivel fretico, el colado de estos tapones se llevo a cabo bajo el agua por medios del sistema conocido como tubo tremi .

Despus de colar cada uno de los tapones inferiores, y una vez que el concreto adquira la resistencia suficiente, se efectuaba una inspeccin, para lo cual se extraa el agua del interior del cilindro mediante bombas sumergibles o botes de colado con vlvulas para expulsin y admisin de lquido.

Finalmente, sobre el borde superior del cuerpo de los cilindros se col y apoyo una losa o tapn superior de concreto reforzado, y sobre esta se erigi la pila de apoyo.

Los cilindros correspondientes a los apoyos 8, 9, 10, 11 y 12 se troquelaron con 4 o 5 pilotes huecos de acero de 24 pulgadas de dimetro con una inclinacin de 30 grados respecto a la vertical, debido a los fuertes desplomes que sufrieron estos cilindros al ser hincados

dejarlos empotrados en el estrato resistente rellenados con concreto reforzado. Su extremo superior se dejo ahogado en los tapones de los cilindros.

Por la importancia de las pilas principales, se soportan el peso del claro mayor, la cimentacin en sus apoyos es de tipo profundo, mediante un cajn en forma elptica. De hecho, la cimentacin de la pila numero 13 es la mas profunda que se ha efectuado en los puentes de nuestro pas (65 m.). el cajn de la pila 14 fue hincado a una profundidad de 30 m. En ambos casos, el hincado se realizo por medio del mtodo de pozo indio.La seccin del cajn elptico tiene un eje mayor de 13.40m y uno menor de 10.48m. con paredes de 1 m. de espesor. En su interior el cajn cuenta con diafragmas de 80 cm. De espesor que le proporciona rigidez a la pared exterior, formando 4 celdas que se utilizaron para la extraccin del material y lograr su hincado.

Con el fin de ilustrar con mas claridad el procedimiento, a continuacin detallamos los pasos que se siguieron en la secuencia de la construccin de uno de los apoyos principales.

a).- Fue necesario construir una pennsula, en virtud de que el cajn quedaba parcialmente dentro del cause del ro; para esto, en el permetro de la pennsula se hincaron pilotes de troncos de palmeras zunchados con cables de acero. Con objeto de ofrecer mayor proteccin, se colocaron sacos de plstico rellenos de arena.b).- Una vez construida la ataguia, se extrajo el material que haba dentro de la pennsula hasta 3.60 m. de profundidad; de esta manera, se retiraron todos los obstculos superficiales que ponan trabas al hincado de la primera etapa del cajn y permiti sustituir el material extrado por uno de mejor calidad.

C).- Despus se construyo una estructura gua de concreto de seccin hueca entorno al cajn, lo que implico hincar, a una profundidad de 30 m., 6 pilotes precolados de concreto reforzado de 40 x 40 cm.

Esta estructura gua dispone de 6 mensulas de concreto reforzado, cuya funcin fue actuar como elementos estabilizadores del cajn, y evitar as que este se desplomara al ser hincado; por ello fue necesario adosar piezas de madera dura 8 x 8 pulgadas al elemento vertical de las mensuras, y entre estas y la pared del cajn se introdujeron a manera de empaque y cuas de deslizamiento otras piezas de madera debidamente engrasadas, que sirvieron de gua al cajn durante su hincado.d).- Con objeto de evitar desplomes del cajn, la excavacin se llevo a cabo simultneamente en dos celdas opuestas y con igual numero de gras dotadas con un cucharn de concha de almeja.

Para reducir la friccin que se generara durante el hincado entre la superficie del cajn y el terreno, se dejaron escotaduras o reducciones en el espesor de la pared del cajn, y estas se fueron rellenando con lodo bentonitico cuando se realizo el hincado. Una vez construido este, tales escotaduras fueron rellenadas de concreto colado con tubo tremi.

El cajn de la pila 14 quedo empotrado aproximadamente 5 m en el estrato resistente, con la finalidad de contrarrestar el momento producido por el empuje del viento contra la subestructura y superestructura.Durante la construccin de esta obra se presentaron innumerables problemas tcnicos, que se resolvieron gracias a la capacidad y la experiencia de los ingenieros mexicanos.

Entre los obstculos mayores destacan, sobre todo: desplomes y adherencia con los materiales del subsuelo durante el hincado de cilindros y cajones.Por ejemplo la cimentacin de la pila 13, la mas profunda construida en Mxico, tuvo una suspensin temporal de aproximadamente 2 aos, lo que provoco una recuperacin del terreno natural, consistente en gran parte de arcillas muy activas, ocasionando as un aumento excesivo de la friccin en el cajn.Cuando se quiso continuar con el hincado por el mtodo tradicional, solo se provoco, en virtud de el retiro del material del fondo, un flujo del suelo que se encontraba en la parte exterior hacia el interior del cajn.

Debido a que la fuerte friccin no permiti el descenso del cajn, este se mantuvo adherido al terreno con el riesgo de formar una caverna en la zona de sustentacin del apoyo; este fenmeno presento, incluso, asentamientos importantes en las zonas adyacentes.

Por lo anterior se trato de vencer dicha friccin, empleando maquinas especiales de perforacin de gran capacidad, auxiliados con equipo de buceo para inspeccionar los trabajos a 60 m. de profundidad y verificar que no hubiera cuerpos extraos en el fondo que impidieran el deslizamiento del cajn. Al constatar que no ocurra el deslizamiento esperado se busco otra solucin, esta consisti en colar mensulas de gran tamao en su parte superior de modo que sirvieran de plataformas para acomodar sacos de arena y piezas de concreto con un peso total de aproximadamente 4,000 ton. Para que actuaran como lastre.Al mismo tiempo, se extraa el agua dentro de las celdas para bajar el tirante en el interior y dar as un efecto de aumento de lastrado; adems se provoco un flujo por la parte exterior entre el material del subsuelo y la pared del cajn con objeto de que al lubricar estas zonas disminuyera la friccin.

La tarea se complemento con explosiones a base de dinamita por la parte interior para provocar vibraciones y tratar de despegarlo.

Se estudiaron y probaron otros mtodos tales como la reduccin de la friccin alrededor del cajn por medio de un equipo especial de chifloneo de muy alta presin; esto permita prcticamente licuar la arcilla hasta un radio de 60 cm del punto donde se hacia la perforacin, con el cual se trabajo tanto por la parte exterior como la interior.Al no tener resultados positivos, se construyo un gran muerto anclaje sobre pilotes tubulares hincados a gran profundidad de que sirviera de apoyo a dos gatos k-350 (350 ton de capacidad c/u) que empujaban a una estructura metlica contra el borde del cilindro. Esta accin tenia 2 propsitos: a).- empujar el cilindro para romper la friccin, cuando menos en la mitad de su superficie, y b).- recuperar un poco el desplome que tenia. Los gatos lograron mover el cilindro en su parte superior aproximadamente 7 mm pero al retirar la fuerza, tena una recuperacin igual sin lograr romper la friccin.

Se estudiaron algunas alternativas, por ejemplo: a).- Se pens cementar el terreno entre la parte baja del cilindro y el manto resistente ( aproximadamente 5m) con la finalidad de tener un estrato intermedio capaz de transmitir la carga; b).- la segunda consista en el congelamiento de la zona cercana al desplante, de esta forma se podra excavar en saco por la parte interior del cajn hasta llegar a la capa resistente y colar un dado de cimentacin hasta la elevacin requerida; c).- otra opcin era reforzar la cimentacin por la parte interior del cajn con pilotes de concreto, unidos mediante una zapata de concreto reforzado en su parte superior; d).- finalmente se estudio la alternativa de hincar pilotes metlicos alrededor del cajn hasta una profundidad en la que el pilote penetrara en el manto resistente y se produjera el rebote , as se evitara el asentamiento de estos al tener que soportar las cargas de la superestructura transmitida por la pila, condicin que rigi tambin para determinar el numero necesario.

Una vez que se determino la solucin d como la mas viable se procedi al hincado de 85 pilotes de 24 de dimetro y 1/2 de espesor repartidos en la periferia con inclinaciones de 10 y 15 en 2 hileras hasta una profundidad media de 70m y empotrados 5m en el manto resistente. Un gran porcentaje de los pilotes se hinco en el cuadrante donde era mayor la excentricidad debido al desplome y al corrimiento del cilindro; los pilotes fueron rellenados con concreto reforzado hasta el nivel donde quedo el terreno natural en su parte interior, cuya profundidad era de 18 a 20 m., y ligados en su parte superior por una gran zapata, de tal suerte que esta maniobra obligaba la coincidencia del centro de gravedad de la zapata con el eje del puente, a la vez que parte de ella se empotra en el interior del cajn, con el objeto de restringir los movimientos axiales provocados por la accin del viento y de otras cargas vivas.Dado que inicialmente, antes del estudio de las alternativas anteriores y al considerar que el cajn de la pila 13 solamente llegara al manto resistente teniendo la experiencia que se tuvo al respecto en el hincado de los cilindros, se considero como primera alternativa, profundizar la excavacin del ncleo, para luego ser rellenada con concreto armado hasta una altura aproximada de 20 m arriba de la cuchilla del cajn y as sustituir el empotramiento que debera tener el cajn en el manto resistente.Como el cajn quedo 5 m. arriba de la capa resistente se opto por el mtodo de pilotes hincados, por lo que el ncleo recibi un tratamiento especial: fue rellenado con arena de medano hasta 18 m. arriba de la cuchilla, con el fin de darle una mayor capacidad de carga a base de friccin.

Para todos los dems casos, tanto de cajones como de cilindros, una vez hincados hasta su cota de desplante, se profundizo el ncleo de 7 a 8 m., para dar un correcto empotramiento y se colaron los tapones inferiores abarcando la sobreexcavacion y prolongndolos de 4 a 5 m. dentro del cilindro. Posteriormente se colaron los tapones superiores para desplantar sobre estos ltimos los cuerpos de las pilas