TÉCNICAS MODERNAS DE CONSTRUCCIÓN DE...

TÉCNICAS MODERNAS DE CONSTRUCCIÓN DE PUENTES METÁLICOS

ACCIONA Infraestructuras, S.A. Director del Departamento de Estructuras Metálicas [email protected]

Ricardo Llago Acero


ÍNDICE.

• EVOLUCIÓN DE LOS PUENTES METÁLICOS.

• ACEROS DE CONSTRUCCIÓN.

• MÉTODOS DE UNIÓN.

• ANÁLISIS DEL FENÓMENO RESISTENTE.

• EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD DE LAS SECCIONES.

• EVOLUCIÓN DE LAS SECCIONES TRANSVERSALES.

• MEJORA DE LOS ASPECTOS RESISTENTES.

• FABRICACIÓN EN TALLER.

• PROCESO CONSTRUCTIVO: CONCEPTOS GENERALES.

• PROCESOS CONSTRUCTIVOS DE PUENTES.

• MONTAJE CON GRÚAS.


• MONTAJE POR AVANCE EN VOLADIZO.

• MONTAJE POR IZADO.

• MONTAJE POR EMPUJE DEL TABLERO.

• MONTAJE POR TRASLACIÓN HORIZONTAL (RIPADO).

• MONTAJE POR GIRO.

• OTROS MÉTODOS: ABATIMIENTO.

• OTROS MÉTODOS: FLOTACIÓN.

• HORMIGONADO DE LA LOSA: SISTEMAS DE ENCOFRADO.

• HORMIGONADO DE LA LOSA: SOLUCIONES PREFABRICADAS.

• CONCLUSIONES.

Puente Coalbrookdale (1779) Luz: 30,65 m

Fundición de hierro Uniones propias de carpintería

Puente Ting Kau (1998) Luces: 127 + 448 + 475 + 127 m

Mixto acero – hormigón Uniones soldadas y atornilladas

EVOLUCIÓN DE LOS PUENTES METÁLICOS.

AVANCES:

• MATERIAL • UNIONES • TIPOLOGÍAS • ANÁLISIS • FABRICACIÓN • CONSTRUCCIÓN


ACEROS DE CONSTRUCCIÓN.

• Aparición del acero como producto de construcción. • Aceros estructurales: aceros al carbono y autopatinables. • Acero inoxidable. • Aceros termomecánicos de altas capacidades mecánicas, mejora de soldabilidad y tenacidad a la

fractura.



MÉTODOS DE UNIÓN.

Puente Coalbrookdale (1779)

• Incorporación de los procesos de soldadura por arco eléctrico. • Desarrollo de las uniones atornilladas pretensadas. • Sistemas de conexión de la losa en estructuras mixtas (pernos

tipo «stud»). • Diseño correcto de detalles y control de su ejecución.


ANÁLISIS DEL FENÓMENO RESISTENTE.

• Evolución de los métodos de análisis estructural. • Aparición de la Teoría de los Estados Límites: ELS y ELU. • Codificación de los valores aplicables de las acciones. • Desarrollo normativo. • Gran variedad de software disponible.


EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD DE LAS SECCIONES.

• Capacidad última de secciones: métodos elastoplásticos. • Capacidad postcrítica de las almas. • Estabilidad de chapas esbeltas comprimidas. • Formulación de la capacidad de la sección frente a «patch – loading». • Evaluación de la capacidad frente a pandeo lateral. • Secciones híbridas.


EVOLUCIÓN DE LAS SECCIONES TRANSVERSALES.

• Evolución de la sección transversal: aspectos económicos y técnicos. • Mejor conocimiento de los fenómenos de torsión, comportamiento

de las almas, etc. • Empleo de la sección en cajón. • Simplificación de detalles y eliminación de rigidizadores.


MEJORA DE LOS ASPECTOS RESISTENTES.

• Control de la fisuración en apoyos internos de tableros continuos mediante armadura pasiva. • Desarrollo de la «doble acción mixta». • Incorporación de los rigidizadores de sección cerrada. • Empleo de las células de esquina: compacidad de los paneles de chapa del alma.

FABRICACIÓN EN TALLER.


• Industrialización de los procesos de producción. • Automatización, medios de producción humanos y técnicos. • Implantación de los sistemas de calidad.

PROCESO CONSTRUCTIVO: CONCEPTOS GENERALES.

• Ningún puente puede concebirse sin saber cómo se construirá. • Influencia del proceso constructivo en el diseño. • Claro entendimiento estructural de la obra. • Puente mixto: el proceso constructivo forma parte de su esencia. • Influencias externas: sociales, medioambientales, seguridad y calidad. • Influencias internas:

• Comportamiento estructural en fases intermedias. • Logística. • Tolerancias, efectos térmicos, sismo, viento, etc. • Plazo y coste de la solución. • Medios disponibles.


PROCESOS CONSTRUCTIVOS DE PUENTES.

• Existencia de múltiples métodos: función de los condicionantes y de la imaginación del constructor. • Manipulación de elementos con dimensiones menores a la final: prefabricación, ejecución «in situ»,

etc. • Recomendables aquellas soluciones que no se alejen del comportamiento definitivo de la

estructura. • Procesos más habituales:

• Montaje con grúas (en suelo o flotantes). • Montaje por avance en voladizo. • Montaje por izado. • Montaje por empuje del tablero. • Montaje por traslación horizontal (ripado). • Montaje por giro. • Otros métodos.


MONTAJE CON GRÚAS.

• Existencia de grúas con importantes capacidades de elevación.

• Disponibilidad de grúas en el mercado. • Preparación de accesos y terreno. • Montaje sencillo con buenos accesos. • Pilas de baja altura. • En combinación con apeos para luces importantes. • Grúas marítimas y fluviales.


MONTAJE CON GRÚAS: AVANCE SUCESIVO.

• Grúas situadas sobre el terreno. • Pilas de alturas pilas reducidas (no

mayores de 15 metros). • Buenos accesos a las pilas. • Posible empleo de torres de apeo

provisionales. • Montaje sucesivo de dovelas

desde uno de los estribos. Importancia de los efectos térmicos.

• Luces en el entorno de 30 a 40 metros.


MONTAJE CON GRÚAS: IZADO DE TRAMOS.


• Empleo de grúas coordinadas en la maniobra de izado.

• Uso de elementos de apeo temporales. • Estudio detallado de los movimientos de

las grúas.

MONTAJE POR AVANCE EN VOLADIZO: CARROS DE AVANCE.

• Montaje en voladizo de la estructura (presencia de obstáculos importantes). • Importantes exigencias tenso – deformacionales (empleo de torres de atirantamiento). • Carro posicionador: traslación de la dovela al frente desde el punto de elevación. • Carro elevador: elevación desde medios terrestres o flotantes.


MONTAJE POR AVANCE EN VOLADIZO: VOLADIZOS COMPENSADOS.


• Montaje en voladizo simétrico a partir de una pila. • Necesidad de empotramiento de la estructura en la pila para absorber descompensaciones. • Efecto del trazado en planta (torsión y flexión en pilas). • Montaje propio de los grandes puentes atirantados (efecto del viento). • Esquema resistente diferente del final.

MONTAJE POR AVANCE EN VOLADIZO: VOLADIZOS TRIANGULADOS.

Viaducto de Garabit (1881-1884)


• Montaje empleado en la construcción actual de puentes arco de tablero superior.

• Empleado frecuentemente en el caso de puentes arco de hormigón.

• Atirantamiento a través del tablero. • Regulación del sistema de diagonales en el

caso de empleo de cables. • Sistemas de elevación de las dovelas. • Operación de cierre en clave.

MONTAJE POR AVANCE EN VOLADIZO: VOLADIZOS TRIANGULADOS.


• Recuperación de la tipología del puente arco.

• Caso de vanos de acceso de gran longitud: empleo de cordón superior auxiliar.

• Control del proceso de montaje.

MONTAJE POR IZADO.

• Empleo de gatos de pretensado modificados.

• Opciones con cabrestantes: mayor velocidad y menor capacidad.

• Capacidades de elevación importantes.

• Velocidades en el entorno de 5 a 8 m/hora.

• Izado en vertical desde el suelo o medios flotantes.

• Elevación desde la propia estructura o desde pórticos o torres auxiliares.


MONTAJE POR IZADO.


• Izado de la estructura o parte de la misma desde la vertical a su posición definitiva. • Flotación de secciones transversales en cajón hasta la posición de izado. • Condicionantes: viento, sincronización, desequilibrio de cargas, etc.

MONTAJE POR IZADO: PUENTES COLGANTES.

• Transporte marítimo o fluvial de los elementos del tablero.

• Izado desde pórticos dispuestos en los cables principales.

• Empleo de cabrestantes sincronizados.


MONTAJE POR EMPUJE DEL TABLERO.

• Sistema desarrollado en el siglo XIX para el montaje de grandes puentes de ferrocarril.

• Empleado por ingenieros suizos, franceses y belgas, con luces superiores a los 60 metros.

• Técnica puesta a punto por empresas como Eiffel, Cail y Fives-Lille, con ingenieros como Eiffel, Seyring y Nördling.

• Empleo de rodillos y elevados rozamientos. • Desarrollo por Eiffel de sistemas de apoyo

articulados. • Empleo de nariz de empuje (acero o madera).

Viaducto de la Bouble (1870)


MONTAJE POR EMPUJE: ANTECEDENTES MODERNOS.

• Puente sobre el río Anger (1959). • W. Baur y F. Leonhardt. • Dovelas desplazadas sobre cimbra de madera.

Río Caroní (1963)

• Puente sobre el río Caroní (1963). • W. Baur y F. Leonhardt. • Empleo de pilas auxiliares. • Patente del sistema.

Río Anger (1959)



• Actividades localizadas, seguridad y menor impacto ambiental. • Condicionantes geométricos y tipológicos. • Solicitaciones estructurales y deformaciones. • Parques de empuje: diferencia con puentes de hormigón.

MONTAJE POR EMPUJE: GENERALIDADES.


• Sistemas por rozamiento: limitaciones. • Sistemas con carril y grapa. • Gatos de pretensado y gatos con barra de

alta resistencia. • Sistema de barra taladrada y cerrojos

hidráulicos.

EMPUJE DEL TABLERO: SISTEMAS DE EMPUJE.


• Necesidad de la nariz de empuje. • Tipología empleada, pesos y longitudes en puentes

metálicos. • Sistema de recuperación de deformaciones (entrada

en pila).

EMPUJE DEL TABLERO: NARIZ DE EMPUJE.


EMPUJE DEL TABLERO: TORRE DE ATIRANTAMIENTO.

• Necesidad de torre de atirantamiento. • Elemento complementario o sustitutivo de la nariz de empuje. • Tesado de los cables para el proceso. • Tipologías.


• Apoyos fijos en subestructura o móviles (sistema de empuje). • Empleo de apoyos provisionales o definitivos modificados. • Espacio en pila para cambio de apoyos provisionales. • Longitud de reparto de las cargas («patch loading»). • Rozamiento: empleo de pastillas de neopreno – teflón (PTFE).

EMPUJE DEL TABLERO: APOYOS.

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=&url=http://www.ale-heavylift.com/wp-content/uploads/2014/01/EQUIPMENT-DATA-SHEET-Self-Propelled-Skidding-Systems.pdf&bvm=bv.114733917,d.bGQ&psig=AFQjCNGCfnEmpj5-oN9jF32iGRLfwZwwgA&ust=1456249227923651


• Necesidad de guiado transversal. • Pastillas de PTFE, rodillos, etc. • Acciones transversales: desalineación, diferencias de rozamiento, viento,

sismo, etc.

EMPUJE DEL TABLERO: GUÍAS LATERALES.

MONTAJE POR TRASLACIÓN HORIZONTAL (RIPADO).

• Variante lateral del sistema de empuje. • Empleado en la sustitución de puentes existentes (construcción paralela). • Posible no coincidencia de los apoyos de deslizamiento con los apoyos definitivos. • Apoyos de deslizamiento, necesidad de guiado, vías de deslizamiento, etc.


MONTAJE POR GIRO.

• Construcción de la estructura o parte de ella girada respecto a la situación final.

• Maniobra compleja que exige importantes medios auxiliares. • Caso de voladizos equilibrados.


OTROS METODOS: ABATIMIENTO.

• Empleado en la construcción de arcos. • Esquema estructural diferente al final. • Presencia de articulaciones

temporales. • Elementos de retenida. • Independencia de la topografía

existente.


OTROS METODOS: FLOTACIÓN.

• Montaje de puentes completos o estructuras parciales. • Proceso de montaje empleado solo o en combinación con otros: izado, etc. • Empleado en ambientes marítimos o fluviales. • Importantes medios de navegación y necesidad de calado.


OTROS METODOS: FLOTACIÓN.

• Proceso de carga: longitudinal o transversal (empuje o ripado). • Lastrado y deslastrado (estabilidad naval). • Navegación con remolcadores o mediante cabrestantes


HORMIGONADO DE LA LOSA: SOLUCIONES DE ENCOFRADO.


• Empleo de carros de encofrado para el hormigonado. • Empleo de encofrado perdido (chapa grecada). • Efecto de la retirada del peso del encofrado en la sección mixta.

HORMIGONADO DE LA LOSA: SOLUCIONES PREFABRICADAS.


• Prelosas colaborantes. • Rigidez y juntas. • Alojamiento de la conexión. • Sección completa en puentes atirantados

por proceso constructivo y ventajas (retracción y fluencia).

CONCLUSIONES.


• Desarrollo importante de los puentes metálicos desde su origen. • Desarrollo basado en aspectos técnicos y tecnológicos. • Importante desarrollo teórico en el conocimiento de los puentes metálicos

y mixtos. • Necesidad de la consideración adecuada del proceso constructivo. • Múltiples procedimientos disponibles para la construcción. • Evolución en las soluciones de hormigonado de la losa (prefabricación).

GRACIAS POR SU ATENCIÓN

Cancún, 4 de Marzo de 2016


TÉCNICAS MODERNAS DE CONSTRUCCIÓN DE...

Documents

Transcript of TÉCNICAS MODERNAS DE CONSTRUCCIÓN DE...