lunes, 27 de marzo de 2017

Pretensado. Puentes atirantados. Prefabricación

            El puente de Fernando Reig es el primero que combina la división en varias piezas prefabricadas del tablero con el puente atirantado. Esta división en varios elementos, fáciles de manejar por sus pesos y dimensiones, hicieron sencillo el montaje mediante el avance en voladizos sucesivos de las dovelas laterales que quedaban fijadas a los tirantes de la pila, y la posterior colocación de diafragmas transversales, vigas longitudinales y losas de encofrado perdido.

Vista inferior del puente Fernando Reig donde se pueden diferenciar los distintos elementos.

   Como introducción al puente Fernando Reig, he realizado unas breves reseñas sobre el pretensado (sin cuya técnica no hubiera sido posible), los puentes atirantados y la prefabricación en puentes.

Pretensado

         El pretensado surgió como respuesta a los problemas de fisuración del hormigón armado al dotarle de una compresión previa de forma que, bajo el efecto de las posteriores cargas de uso, siempre trabajase a compresión, sin fracturas ni fisuras.

          En 1.906, Koenen probó industrializar un procedimiento para fabricar vigas de hormigón con armaduras previamente tesadas. Este primer intento fracasó porque al cabo del tiempo la tensión se anulaba por el acortamiento del hormigón causado por la retracción y por una propiedad, entonces desconocida, que era la fluencia. Esta idea se abandonó y se continuó aplicando el principio básico del hormigón armado consistente en que el hormigón resiste las compresiones y el acero las tracciones.


          Pero sin duda el creador de la técnica del pretensado fue el ingeniero francés Eugéne Freyssinet. También inventó los gatos planos y el descimbramiento de los arcos mediante empujes laterales actuando en la clave. 

           En primer lugar descubrió la fluencia del hormigón en 1.912 ante el descenso progresivo de la articulación de la clave en su puente de Veurdre. Esta deformación sólo era posible si se admitía que el módulo de elasticidad del hormigón variaba en fuertes proporciones según la magnitud de las tensiones y el tiempo de aplicación.

          El tesado de alambres ya lo había aplicado en 1.907 al enlazar los arranques de una bóveda de ensayo de 50 m de luz y, años más tarde, en los tirantes de una cimbra para el puente de Plougastel.

          Después de estudios teóricos y prácticos Freyssinet obtuvo la patente en 1.928. Para compensar las deformaciones diferidas causadas por la retracción y la fluencia del hormigón, así como  la relajación de los aceros, se necesitaba un alargamiento importante de los cables de acero, o lo que es lo mismo, tensiones inicialmente muy elevadas. Esto no era posible con las armaduras normales utilizadas hasta ese momento por lo que se precisaba el empleo de hilos de alto límite elástico. Planteó la fabricación de acero cuya resistencia superaba los 160 kp/mm2 [16.000 kg/cm2] y otros detalles tecnológicos para su puesta en práctica.

          En un principio no tuvo éxito. A partir de 1.934 tras la consolidación de la estación marítima de Havre mediante su técnica y posteriores actuaciones comenzó a construir los primeros puentes de hormigón pretensados. El primero lo realizó en Alemania en 1.938 en el puente de Oelde. Consistía en un tramo biapoyado de 31 m de luz, formado por cuatro vigas de doble T separadas entre sí 1’40 m  con la disposición de cuatro vigas riostras intermedias y dos en los extremos. Para la puesta en carga de los alambres utilizó de soporte los mismos encofrados metálicos de las vigas. En 1.939 inventó el gato de pretensar y los conos de anclaje. Sin embargo, este método no se generalizaría hasta la Segunda Guerra Mundial.

          Después de Freyssinet, U. Finsterwalder fue otro de los ingenieros que contribuyó al desarrollo de los puentes pretensados. El puente de Balduinstein, sobre el Lahn (1.950) de 62 m de luz fue el primer puente construído en avance por voladizos sucesivos de hormigón pretensado. Este procedimiento  fue utilizado  por primera vez por Baumgart en 1.930 pero para un puente de hormigón armado sobre el río Peixe. Finsterwalder lo aplicó con el material más idóneo, es decir, el pretensado. Además también aportó el carro de avance y el atirantamiento provisional tal como se conoce hoy en día y cuya práctica culminaría con el puente Bendorf de 208 metros de luz en 1.964.
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          En España, la difusión del pretensado se  debe a Eduardo Torroja, siendo su continuador Carlos Fernandez Casado. Este último construyó en 1.962 el puente de Almodóvar del Río sobre el Guadalquivir (Córdoba), con tipología de viga Gerber, de tres vanos, siendo el central el de mayor luz de 70 m. A partir de las dos pilas construyó ménsulas de 20 m de longitud formadas por voladizos sucesivos mediante dovelas prefabricadas de 10 t sobre las cuales se montaron las vigas prefabricadas de 30 m del tramo central. Más tarde, en 1.968, construyó el puente de Castejón (Navarra), sobre el Ebro,  de 101 m de luz.

         Gracias al pretensado se ha desarrollado la prefabricación al resolver el inconveniente de la discontinuidad de las juntas a la vez que ha contribuido a la aparición del puente atirantado.

Puente de Almodóvar del Río (Córdoba)

Puente de Castejón (Navarra)
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Puentes atirantados.

          Los primeros puentes atirantados de gran luz corresponden al puente de Strömsund construido en Suecia en 1.955 (luz de 183 m) y al puente de Düsseldorf construido tres años más tarde (luz de 260 m), ambos de tablero metálico. Desde 1.962 con la construcción del puente sobre el lago Maracaibo (luz de 235 m) por Morandi, en Venezuela, se empezaron a utilizar los tableros de hormigón pretensado.

          Este tipo de puente, en el que se emplea totalmente tecnología europea, está alcanzando luces que hasta hace poco sólo podían conseguirse con los puentes colgantes.

          En 1.929, Eduardo Torroja en el acueducto del Tempul de 56 m de luz empleó el atirantamiento  para sustituir dos pilares que en proyecto estaban situados en una zona con peligro de socavación de sus cimientos; para ello recurrió a  apoyos elásticos mediante la disposición de unos tirantes que, pasando por encima de las pilas contiguas a las suprimidas, fueran a anclarse al lugar que debían ocupar los pilares y al lado opuesto simétrico respecto de los pilares de apoyo de los tirantes. Empleó cables trenzados de acero de alta resistencia, que permitían el tener los tirantes de una sola pieza en toda su longitud. Cada tirante quedó formado por dobles cables de acero de 37 hilos de 3 mm, trabajando a 2.700 kg/cm2. Para el tesado, se apoyaron los cables en caballetes independientes sobre la cabeza de las pilas, y una vez hormigonados los tramos con los anclajes de los cables, se elevaron estos caballetes mediante gatos hidráulicos. Esta solución fue aislada y en principio no tuvo continuación.

          El primer puente atirantado español propiamente dicho fue el de la Salve, sobre el Nervión en Bilbao, con estructura metálica y obra del ingeniero Juan Batanero. Completamente ejecutados en hormigón son el puente de Sancho el Mayor (Navarra), construido en 1.978, con una luz de 140 m y el puente sobre el embalse de Barrios de Luna (León), construido en 1.983, con una distribución de luces de 66 + 440 + 66 metros, con esbelteces de 1/146 y 1/183 respectivamente, ambas obras realizadas por el equipo de Javier Manterola Armisen y Leonardo Fernández Troyano.

Puente de Sancho el Mayor (Navarra).

Puente de Carlos Fernández Casado en el embalse de Barrios de Luna.

Prefabricación en puentes

         La prefabricación normalmente se realiza para puentes de gran longitud de manera que compense el montaje provisional de las instalaciones a pie de obra. Si se trata de una planta de prefabricación fija, se deben utilizar piezas relativamente ligeras para facilitar su transporte, por ello,  normalmente se aplica en estructuras de luces pequeñas o medias (lo habitual es emplear este tipo de prefabricación en puentes  de hasta 45 m de luz).

          El primer puente construido por dovelas prefabricadas en avance por voladizos fue el puente de Kranoholmki, sobre el río Moscova en Rusia, de 148 m de luz y terminado en 1.961. Simultáneamente en Europa Occidental, lo fueron el puente de Almodóvar de Carlos Fernandez Casado y el puente de Choysi-le-Roi sobre el Sena, en Francia, de 70 y 55 m de luz respectivamente.

          En el puente atirantado de Sancho el Mayor en Navarra, en 1.978, también se utilizaron dovelas prefabricadas, cuya sección transversal del tablero estaba dividida en dos semidovelas que se unían con hormigón en el eje del puente para posteriormente afianzarlas aplicando un pretensado transversal mediante cables alojados en la losa superior.


Parte inferior del tablero del puente de Sancho el Mayor
        

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