Tema 12: Estructuras

OBJETIVOS

Conocer las diferentes tipologías estructurales

Analizar los elementos que constituyen una estructura

Familiarizarse con los procedimientos constructivos de las estructuras CONTENIDOS

1 INTRODUCCION

2 PASOS INFERIORES

2.1 MARCOS

2.2 PORTICOS

2.3 BOVEDAS

3 PASOS SUPERIORES

4 PUENTES

4.1 TIPOLOGIA ESTRUCTURAL DE PUENTES

4.1.1 PUENTES DE TRAMO RECTO

4.1.2 PUENTES ARCOS: TABLERO SUPERIOR, INTERMEDIO O INFERIOR

4.1.3 PUENTES EXTRADOSADOS

4.1.4 PUENTES ATIRANTADOS

4.1.5 PUENTES COLGANTES

4.2 RANGO DE UTILIZACIÓN

5 TIPOLOGIA DE LOS ELEMENTOS DE UN PUENTE

5.1 CONDICIONANTES PARA EL PROYECTO DE LOS PUENTES

5.2 ELEMENTOS DE UN PUENTE

5.3 TABLERO

5.3.1 TABLEROS SOBRE PILAS

5.3.2 TABLEROS SUSPENDIDOS

5.4 ESTRIBOS

5.5 PILAS

5.6 CIMENTACIONES: SUPERFICIALES Y PROFUNDAS

5.6.1 SUPERFICIALES

5.6.2 PROFUNDAS

5.7 ELEMENTOS FUNCIONALES

5.7.1 APARATOS DE APOYOS

5.7.2 JUNTAS

5.7.3 BARRERAS, PRETILES Y BARANDILLAS

5.7.4 IMPERMEABILIZACION Y DRENAJE

5.7.5 PAVIMENTOS

5.7.6 ACERAS, BORDILLOS E IMPOSTAS

5.7.7 LOSAS Y CUÑAS DE TRANSICION

6 PUENTES: PROCESOS CONTRUCTIVOS

6.1 CONSTRUCCIÓN DE CIMENTACIONES

6.1.1 CIMENTACIONES SUPERFICIALES:

6.1.2 CIMENTACIONES PROFUNDAS

6.2 CONSTRUCCIÓN DE ESTRIBOS

6.2.1 ESTRIBOS CERRADOS

6.2.2 ESTRIBOS ABIERTOS

6.2.3 ESTRIBOS TIPO CARGADERO

6.3 CONSTRUCCION DE PILAS

6.4 CONSTRUCCION DE TABLEROS

6.4.1 TABLEROS "IN SITU"

6.4.2 TABLEROS PREFABRICADOS

6.4.3 TABLEROS CONSTRUIDOS POR VANOS SUCESIVOS

6.4.4 TABLEROS EJECUTADOS POR VOLADIZOS SUCESIVOS

6.4.5 TABLEROS DE PUENTES EMPUJADOS

6.4.6 TABLEROS DE PUENTES ATIRANTADOS Y COLGANTES

6.4.7 TABLEROS DE PUENTES ARCO

1 INTRODUCCION

Se denominan obras de paso a los elementos singulares que permiten el paso de una circulación (carretera, ferrocarril, peatones, etc.) sobre un obstáculo natural (río, barranco, vaguada, etc.) o artificial (carretera, ferrocarril o camino).

Las diferentes obras de paso pueden ser clasificadas de acuerdo con diversos criterios.

Una de las clasificaciones más utilizadas, y que suele ser la empleada en las obras, es la que hace referencia al tipo estructural y a la situación relativa de la obra respecto de los viales. De acuerdo con ella las obras de paso se clasifican en:

Pasos Inferiores

• Marcos • Pórticos • Bóvedas

Pasos Superiores

• Tableros de hormigón • Tableros mixtos

Puentes:

• Puentes o Viaductos de tramo recto

o Tableros de hormigón o Tableros mixtos o Tableros metálicos

• Puentes Arco • Puentes Extradosados • Puentes Atirantados. • Puentes Colgantes

Para poder realizar una correcta descripción de los distintos tipos de obras de fábrica, se definen a continuación una serie de términos utilizados habitualmente:

• Puente de carretera: de acuerdo con la I. A. P. "obras de paso que soportan cualquier tipo de vía definida en la ley de carreteras y en el Reglamento que la desarrolla, como de competencia estatal cuya función sea, por tanto, salvar una discontinuidad en un trazado para permitir el paso del tráfico rodado". A efectos de la D. G. C. son estructuras con luz libre del vano mayor superior a diez metros.

• Viaducto: puente de gran longitud y número de vanos. • Paso Superior: respecto de la vía que se considere se denomina así a la obra de paso por encima de dicha vía. • Paso Inferior: respecto de la vía que se considere, se define así a la obra de paso que la soporta. • Infraestructura de un puente: es la cimentación. • Subestructura de un puente: esta formada por los estribos, aparatos de apoyo,terraplenes, pilas, etc. • Superestructura de un puente: es el tablero de los Puentes más el arco de un Puente Arco, los tirantes y el pilono de un Puente Atirantado o el sistema de cables y los pilonos de un Puente Colgante y las juntas, pavimento, pretiles e impermeabilización.

2 PASOS INFERIORES

Son obras de paso que se disponen bajo la plataforma de un vial, de carretera o ferrocarril, para permitir habitualmente el cruce de algún pequeño cauce o camino y de forma menos frecuente de alguna carretera, ramal de autovía o ramal de ferrocarril.

Este cruce puede producirse tanto perpendicularmente entre los viales superior e inferior o también de forma esviada. En general el trazado en planta de los viales en la zona de cruce suele ser recto, por razones prácticas y económicas, pero no existen razones técnicas que impidan diseñar este tipo de obra con trazados en planta curvos.

Existen varias soluciones dentro de esta tipología:

2.1 MARCOS

Son obras de paso en las que su diseño estructural responde a la necesidad de transmitir cargas pequeñas al terreno, ya que se sitúan en zonas geotécnicamente poco competentes.

Se construye en hormigón armado, tanto mediante su ejecución in situ como prefabricada. Se compone de una losa solera apoyada en el terreno, muros hastiales en los laterales y una losa superior de cubierta, llamada dintel. Sobre esta losa puede existir un relleno de tierras o apoyar directamente el firme de la carretera o la superestructura de vía.

La obra del marco se completa con muros tipo aleta a la salida del mismo en ambos extremos y lados para contener las tierras y evitar que invadan el vial inferior.

El rango habitual de la luz de estas obras es hasta 10 metros y de forma excepcional hasta los 13 metros. Las obras tipo marco se emplean habitualmente para diseñar obras de drenaje, pero comúnmente en estos casos sus luces son pequeñas, es decir menores a los 5 metros que se consideran como menor luz de una obra de paso.

Figura 12.1: Paso inferior tipo marco

2.2 PORTICOS

Se trata de estructuras situadas en zonas donde el terreno es competente, desde el punto de vista geotécnico, lo que permite reemplazar la losa de solera por cimentaciones individuales.

También se construye en hormigón armado, tanto mediante su ejecución in situ como prefabricada. El uso de los prefabricados permite realizar las obras sin requerir cimbras, que pueden afectar por ejemplo al tráfico existente.

Se compone de muros hastiales en los laterales, cimentados en zapatas y una losa superior que conforma el dintel. Al igual que en los marcos, sobre esta losa puede existir un relleno de tierras o apoyar directamente el firme de la carretera o la superestructura de vía.

En casos poco frecuentes, puede cimentarse este tipo de estructura sobre encepados pilotados que reemplazan a las zapatas. Es decir que también se utiliza esta solución cuando el terreno de cimentación no admite ningún tipo de cimentación superficial.

Al igual que con los marcos los pórticos se completan con aletas o muros para evitar que las tierras invadan los viales inferiores o el cauce. En este caso el rango habitual de sus luces alcanzan los 15 metros y su utilización es posible hasta los 20 metros.

Existe una configuración del cruce entre los viales que requiere una solución particular de este tipo de estructuras, cuando se cruzan formando un ángulo muy agudo, el pórtico resultante se denomina pérgola. Esta presenta la singularidad de que frecuentemente el dintel no cubre totalmente el espacio entre hastiales, si no que sólo es continuo bajo la superficie ocupada por el vial superior, mientras que el resto de la superficie sólo existe parcialmente.

Figura 12.2: Paso inferior tipo pórtico prefabricado

2.3 BOVEDAS

Estas estructuras son similares a los marcos y pórticos, ya que existen tanto con soleras como con zapatas, pero se diferencian de éstas en la forma, dado que los hastiales y la losa de cubierta se transforman en una lámina continua de geometría curva. Esto le permite admitir las acciones de importantes rellenos de tierras sobre ellas de forma más eficiente que las estructuras de dintel recto, trabajando básicamente a compresión.

En general se suelen utilizar módulos prefabricados de hormigón armado para su construcción, pudiéndose construir también in situ, lo cual es poco frecuente. Sin embargo, es habitual que se construyan las cimentaciones in situ y que el resto de la obra sea prefabricado.

Las soluciones de aletas son similares a las de los pórticos. El rango habitual de su empleo llega a los 13 metros y su empleo se extiende hasta los 15 metros de luz.

Figura 12.3: Bóveda triarticulada prefabricada

3 PASOS SUPERIORES

Son obras de paso que se disponen sobre la plataforma de un vial, de carretera o ferrocarril, para permitir el cruce de caminos, carreteras, ramales de autovía o ramales de ferrocarril. Este cruce puede producirse tanto perpendicularmente entre los viales superior e inferior o también de forma esviada. En general el trazado en planta de los viales en la zona de cruce suele ser recto, por razones prácticas y económicas, pero no existen razones técnicas que impidan diseñar este tipo de obra con trazados en planta curvos, como por ejemplo se produce en los casos en que se disponen pasos superiores conformando parte de una glorieta.

La superestructura de un paso superior está formada por un tablero sobre el que discurre el vial superior. Este puede tener un solo vano o varios, y en este último caso pueden ser vanos simples o continuos. Si el paso tiene un solo vano la subestructura en que se apoya el tablero en sus extremos está formada por sendos estribos, mientras que si tiene varios vanos además de estos estribos tiene una serie de apoyos intermedios, denominados pilas.

La tipología de los estribos y pilas puede ser muy diversa en función de una serie de condicionantes que presenta cada estructura, y la cimentación de estos elementos puede ser tanto superficial, mediante zapatas, como profunda mediante pilotes, dependiendo de las características geotécnicas del lugar en que se sitúe la obra.

Los tableros pueden ser diseñados tanto de hormigón armado, hormigón pretensado o postesado o mixtos: hormigón armado + acero estructural.

Debido a la similitud de las soluciones empleadas en estas estructuras y en los puentes de la misma tipología se detallarán los tipos de tableros y sus rangos de utilización.

Figura 12.4: Paso superior prefabricado

4 PUENTES

Existen una serie de posibles clasificaciones de los Puentes de acuerdo con diferentes criterios. Las más importantes son las siguientes:

1. Por su función 2. Por su esquema estructural 3. Por sus situación 4. Por sus materiales 5. Por su luz libre de vano

A continuación se describen cada una de ellas brevemente:

Clasificación por función:

Un primer criterio sería el clasificar en función del tipo de circulación que permite la obra:

• Tráfico rodado (autopistas, carreteras, caminos, etc.): puentes de carretera • Ferrocarril: puentes de ferrocarril • Peatones: pasarelas • Fluidos: acueductos • Otros (ganado, fauna, etc.): paso de fauna

Otro criterio sería realizar la clasificación en función del tipo de obstáculo que permite salvar la obra:

• Tráfico rodado (autopista, carretera o camino) • Ferrocarril • Cauces naturales (ríos, arroyos, etc.) o artificiales (embalses, canales, etc.) • Irregularidades del terreno (barrancos, vaguadas, etc.)

El último de estos criterios sería clasificarlos dependiendo de la continuidad de su función:

• Circulación permanente • Circulación interrumpida (levadizos, giratorios, etc.) • Circulación provisional (obras para dar servicio a desvíos temporales)

Clasificación por su esquema estructural:

Esta clasificación se realiza teniendo en cuenta el funcionamiento estructural de los puentes y existen dos tipos: estructuras isostáticas y estructuras hiperestáticas:

Las estructuras isostáticas son aquellas en que sus esfuerzos quedan determinados solamente por las condiciones de equilibrio. Pueden ser tableros de un vano o de múltiples vanos isostáticos, como frecuentemente ocurre con los tableros de vigas prefabricadas en los que se disponen juntas entre cada vano.

Las estructuras hiperestáticas son aquellas en que para obtener los esfuerzos es necesario además del equilibrio cumplir las ecuaciones de compatibilidad. Un tablero hiperestático aumenta la seguridad del puente porque no se produce el derrumbe cuando falla una sección, ya que éste no alcanza las condiciones de un mecanismo. Este tipo de estructuras tienen dos o más vanos. Presentan la ventaja, para el tráfico, de no tener juntas en una gran longitud, pero son más sensibles a los posibles asientos de sus apoyos.

Clasificación por su situación:

Ya se ha comentado en el tema anterior que esta es la clasificación más utilizada, pero no es la única.

• Pasos Inferiores • Pasos Superiores • Puentes y Viaductos

Clasificación por sus materiales:

La clasificación por sus materiales se refiere en general al de los tableros, por lo que habitualmente responde a lo siguiente:

• Puentes de hormigón armado • Puentes de hormigón pretensado • Puentes metálicos • Puentes mixtos

Clasificación por su luz libre de vano:

Se denomina luz a la distancia horizontal entre dos apoyos consecutivos de una obra de paso, por tanto la clasificación según este criterio es la siguiente:

• Tajeas: con una luz menor o igual a un metro. • Alcantarillas: con una luz entre uno y tres metros. • Pontones: con una luz entre tres y diez metros. • Puentes: con luces mayores de diez metros.

4.1 TIPOLOGIA ESTRUCTURAL DE PUENTES

Son obras de paso que se disponen para permitir que un vial pueda salvar obstáculos naturales (por ejemplo cauces, vaguadas, valles, etc.) o de cualquier otro tipo (cruce con otros viales), de forma de dar continuidad al mismo.

La diferencia entre puentes y viaductos, es que el segundo es un puente de gran longitud y de un número muy grande de vanos.

En general la zona en que discurre puede presentar un trazado en planta y alzado de cualquier tipo, salvo en algunos casos en que la técnica aplicada a su construcción restrinja esta situación, como por ejemplo sucede en los puentes construidos mediante empuje de su tablero.

La superestructura de los puentes y viaductos está conformada por un tablero sobre el que discurre el vial superior, éste puede tener un solo vano o varios, y en este último caso pueden ser vanos simples (estructura isostática) o continuos (estructura hiperestática). Al igual que lo indicado para los pasos superiores la subestructura se compone de dos estribos cuando es de un vano y de éstos más pilas intermedias cuando tiene más de un vano.

De forma similar a los pasos superiores, la tipología de los estribos y pilas puede ser muy diversa

4.1.1 PUENTES DE TRAMO RECTO

En general puede decirse que los puentes de tramo recto son aquellos en que la superestructura consta de un solo elemento, que proporciona a la vez la resistencia y la superficie funcional. A este elemento básicamente horizontal y habitualmente recto se le suele denominar tablero.

Dependiendo del tipo de conexión entre el tablero y las pilas se pueden clasificar en dos subgrupos: puentes pórtico, aquellos en que las pilas se unen rígidamente al tablero sin solución de continuidad (actualmente solución poco utilizados), y puentes viga, donde el tablero se apoya en las pilas y estribos mediante aparatos de apoyo.

Se describen con más detalle los puentes correspondientes a los denominados puentes viga. En estas estructuras los tableros pueden ser diseñados tanto de hormigón armado, hormigón pretensado o postesado, metálicos (acero estructural) o mixtos: hormigón armado + acero estructural. A continuación se describen las características principales de los distintos tableros:

4.1.1.1 TABLEROS DE HORMIGON.

Tableros de vigas:

Los tableros de vigas suelen ser prefabricados, y generalmente se trata de elementos pretensados. Existen diversos tipos de vigas, las más frecuentes son las denominada vigas de sección doble T y de sección tipo artesa. Es habitual que en el caso de las viga doble T se dispongan varias de ellas uniéndolas mediante una losa superior de hormigón armado ejecutada in situ, mientras que para las de tipo artesa pueden disponerse una varias de ellas y también se las construye ejecutando una losa superior in situ.

Generalmente se utilizan placas de encofrado perdido o colaborante en la construcción de la losa in situ.

Su construcción no requiere cimbrar el tablero, lo que permite poder ejecutar las obras sobre viales existentes, con mínimas afecciones a los mismos. La solución es aplicable tanto a vanos simples como continuos, en este último caso se logra la continuidad a través de la losa superior ejecutada in situ, mejorando tanto funcionalmente como estructuralmente el comportamiento de la estructura al reducir el número de juntas dispuestas en el vial.

El rango de luces óptimo, para un vano, de este tipo de tablero de vigas está entre 15 y 40 metros, pudiendo alcanzarse los 45 metros. Para vanos de menor longitud pueden utilizarse vigas de sección invertida, que simulan una losa.

Figura 12.5: Tableros de vigas

Tableros de sección tipo losa continua

Los tableros de sección tipo losa son generalmente una solución constructiva más flexible ya que permiten adaptarse a los condicionantes del trazado y además debido a su mayor esbeltez también solucionan problemas de gálibo vertical. Habitualmente son construidos in situ, lo que permite que estructuralmente se proyecten como estructuras continuas. Las dos tipologías más comunes son la de tablero macizo o aligerado.

También pueden proyectarse con voladizos laterales o sin ellos, así como con uno o más núcleos.

Estas estructuras requieren de cimbra para su construcción, lo que implica afecciones a los viales que pudieran existir bajo los mismos.

En este caso el rango de luces, para un vano, de este tipo de tablero de losas cuando son de hormigón armado alcanza los 18 metros, mientras que cuando se trata de losas de hormigón postesado se alcanzan los 45 metros.

Figura 12.6: Tableros de losa continua

Tableros de sección tipo losa nervada

La solución de losa nervada es en realidad una simplificación de las soluciones de losa aligerada, en las cuales el aligeramiento interior se convierte en una reducción localizada del espesor de la losa, quedando al descubierto los "nervios" o vigas longitudinales que junto con la losa superior conforman el tablero. Se los suele denominar también tablero con sección en "Pi".

Este tipo de tablero nervado, generalmente es también postesado, por lo que el rango óptimo de utilización se sitúa entre los 30 y 40 metros, aunque puede alcanzar los 45 metros.

Su utilización ha ido decreciendo en el tiempo, porque frente a la solución tipo losa resulta ser más laboriosos de construir y desde el punto de vista estructural su sección es menos eficaz, especialmente frente a acciones que producen torsiones en el tablero.

Tableros de sección tipo cajón

Por último la solución con sección tipo cajón, puede presentar una o más celdas, está formada por una losa inferior, dos almas laterales generalmente algo inclinadas respecto a la vertical y una losa superior que se prolonga en voladizo por fuera de la propia sección del cajón.

Este tipo de solución se aplica, dado que su canto tiene ya una cierta importancia por razones constructivas, para cubrir el rango mayor de luces de vanos.

Para optimizar su comportamiento estructural en algunos caso la sección del cajón presenta un canto variable, mayor sobre los apoyos intermedios, en pilas.

El rango óptimo de utilización cuando es la sección es de canto constante es de 35 a 80 metros, alcanzando luces mayores, hasta 200 metros, cuando se trata de soluciones con canto variable. En realidad en este tipo de estructuras el rango habitual e utilización depende del método constructivo utilizado.

Figura 12.7: Tableros de sección tipo cajón

4.1.1.2 TABLEROS MIXTOS

Las estructuras mixtas añaden a las ventajas de las estructuras prefabricadas las de un peso propio reducido y unos cantos que pueden ser inferiores a los de soluciones análogas en hormigón. Estas ventajas hacen que cada día sea más frecuente su utilización debido a su rapidez de ejecución. Esto es muy conveniente si se interfieren tráficos existentes y al reducido peso propio de la estructura en caso de terrenos de baja capacidad portante. Una desventaja es que requieren un mantenimiento para asegurar la protección contra la corrosión con lo cual su coste conjunto de ejecución más mantenimiento suele ser superior al de las estructuras de hormigón.

Las dos tipologías más habituales de tablero constan de vigas doble T metálicas o la solución con uno o más cajones metálicos con losa superior de hormigón armado.

El rango habitual de las luces para su utilización está entre los 30 y 70 m para los tableros de tipo cajón y para los de tipo viga se encuentra entre 20 y 60 metros.

Existen diferentes tipos de soluciones para construir tableros utilizando como material el hormigón, combinándolo con acero para armar o con armaduras de pretensado.

4.1.1.3 TABLEROS METALICOS

Los tableros metálicos pueden ser de vigas de alma llena o de celosías. Es una tipología utilizada más frecuentemente en épocas pasadas en puentes de ferrocarril de luces medias.

Los de celosía responden a un comportamiento estructural en que todos sus elementos están sometidos a esfuerzos axiles, lo que optimiza el uso de los materiales y por tanto su coste, mientras que la solución de vigas de alma llena es en ese sentido menos eficaz y relativamente más cara.

Ambas soluciones se completan con la disposición de una losa superior que generalmente se construye en hormigón armado, pero en algunos casos se resuelve con un entramado metálico y chapas para conformar la superficie de rodadura o de soporte para la superestructura de vía.

El rango de utilización de este tipo de soluciones es de hasta 300 metros para vigas metálicas de alma llena y se extiende hasta superar los 500 en el caso de los de celosía.

4.1.2 PUENTES ARCOS: TABLERO SUPERIOR, INTERMEDIO O INFERIOR

Este tipo de puentes tiene como estructura de apoyo un arco, generalmente resuelto mediante una sección de hormigón armado, ya que su diseño responde al de una pieza con compresiones predominantes. Por lo tanto el tablero se apoya en este arco. La forma en que se sitúa el tablero respecto al arco define en parte al mismo, ya que si se coloca sobre el arco el tablero apoya en él mediante una serie de pilares intermedios que se denominan montantes y la solución se designa como de "tablero superior". Si el tablero se dispone bajo el arco, entonces el apoyo de éste sobre el primero se realiza mediante una serie de cables, y se designa como de "tablero inferior".

También existe la posibilidad de que la posición del tablero sea intermedia, quedando en parte apoyado (cerca de los arranques del arco) y colgado en la parte central (zona de clave del arco).

Esta solución sólo es aplicable cuando las características del terreno permiten cimentar el arco de forma que los importantes esfuerzos horizontales que este transmite sean admisibles. Por esta razón es una solución habitualmente empleada en cruce de valles de zonas montañosas con laderas rocosas.

En zonas llanas, pueden ser utilizados pero requieren un atirantamiento, que se suele disponer a nivel del tablero.

Los tableros de este tipo de solución suelen ser realizados con hormigón postesado.

El rango de utilización óptimo se encuentra entre los 60 y los 200 metros, pero pueden utilizarse desde 30 a 300 metros.

4.1.3 PUENTES EXTRADOSADOS

Los puentes extradosados corresponden a una tipología que se ha empezado a utilizar en los últimos tiempos.

Se trata una solución que tiene la apariencia de los puentes atirantados, pero en realidad tienen un comportamiento estructural diferente. Se diferencian en que la altura de los pilonos es menor y el canto de los tableros también.

4.1.4 PUENTES ATIRANTADOS

Los puentes atirantados surgen con la necesidad de salvar una gran luz motivada por la imposibilidad, por razones geotécnicas o por la naturaleza de los obstáculos naturales, de disponer apoyos intermedios que permitieran aplicar otras soluciones.

Originalmente se intentó que los tirantes conformaran una serie de apoyos rígidos, similares a los pilares que sustituyen, separados por grandes distancias, ya que esto permite que los tableros sean similares a los de las otras soluciones sobre pilas.

Actualmente la solución ha ido evolucionando y se dispone de una red de tirantes con pequeña separación entre los mismos, lo que permite reducir la rigidez de los tableros, ya que estructuralmente el mismo se comporta como una viga apoyada elásticamente de forma continua.

Esta tipología admite una gran variedad de soluciones, debido a que el tablero puede ser sustentado por un único plano de tirantes, habitualmente dispuesto en el centro del tablero, o por dos planos de atirantamiento colocados uno a cada lado del tablero.

Por otra parte la forma en que se disponen los cables de atirantamiento desde el tablero hasta el pilono da lugar a diversas formas, que de forma simplificada podemos decir que responden a tres situaciones: forma de arpa en que los cables se disponen paralelos unos a otros, forma de semi-arpa donde los tirantes se disponen casi paralelos entre sí y finalmente en forma de abanico en que los cables concurren a una zona del pilono.

El rango de utilización de esta tipología de puentes oscila entre los 100 metros y los 425 metros.

4.1.5 PUENTES COLGANTES

Los puentes colgantes se caracterizan porque sus tableros se encuentran suspendidos de un sistema de cables.

En general cuentan con tres vanos, donde el vano central se encuentra suspendido y ambos laterales pueden estar suspendidos o no según la longitud de sus vanos.

El tablero tiene un comportamiento similar al indicado en los puentes atirantados que se construyen actualmente, en lo referente a su comportamiento como viga elástica.

El elemento básico de un puente colgante es el sistema de cables portantes, que pasan sobre los pilonos y se anclan en macizos extremos, que generalmente son de hormigón.

El sistema de sustentación se completa con los elementos de conexión entre tablero y cables portantes, que se denomina péndolas y se resuelve habitualmente con cables.

Los puentes colgantes se utilizan para salvar grandes luces, comprendidas entre los 600 y 1.500 m.

4.2 RANGO DE UTILIZACIÓN

Las distintas obras de paso tienen unos rangos de luces de aplicación, tanto por razones técnicas como por razones económicas, los cuales pueden verse en el gráfico adjunto.

En este gráfico se indican rangos de luces habituales en estructuras de hormigón, debiéndose tener en cuenta que en el caso de estructuras mixtas y de acero las luces correspondientes resultan algo mayores porque este tipo de estructuras tiene un peso propio considerablemente menor a las de hormigón.

El gráfico adjunto de Rangos de utilización está extraído de la Publicación "Obras de paso de nueva construcción"

Figura 12.8: Rangos de utilización de tipologías en función de la luz

5 TIPOLOGIA DE LOS ELEMENTOS DE UN PUENTE

En este apartado se describen los diferentes elementos estructurales que componen un puente, y su función dentro del conjunto. En primer lugar agruparemos los elementos según su pertenencia a la superestructura, subestructura o infraestructura.

• Superestructura de un puente: es el elemento del puente que conforma el mecanismo resistente del mismo. Por ejemplo el tablero de los Puentes de tramo recto (de hormigón, metálicos o mixtos), o el tablero más el arco en un Puente Arco, los tirantes y el pilono de un Puente Atirantado o el sistema de cables y los pilonos de un Puente Colgante. También integran la superestructura los llamados elementos funcionales: las juntas, pavimento, pretiles e impermeabilización. La superestructura es la que soporta la carga de tráfico y la transmite a la subestructura.

• Subestructura de un puente: está formada por el conjunto de elementos encargados de transmitir las acciones de la superestructura a la cimentación. La conforman los estribos, aparatos de apoyo, terraplenes, pilas, etc.

• Infraestructura de un puente: son los elementos encargados de transmitir las reacciones del Puente al terreno, es decir es la cimentación, que puede ser de tipo superficial mediante zapatas, o de tipo profundo mediante un encepado y pilotes.

5.1 CONDICIONANTES PARA EL PROYECTO DE LOS PUENTES

Los puentes forman parte de una obra, ya sea de Carretera o de Ferrocarril, mucho más compleja y amplia. En consecuencia la elección de un tipo de estructura no es independiente sino que está condicionada por las características del Proyecto del que forman parte.

Para el diseño de la superestructura y subestructura en primer lugar es determinante el uso que se le va a dar al puente, si es de carretera, ferrocarril, pasarela peatonal o acueducto, porque eso influye en la tipología y requisitos que debe cumplir.

Como consecuencia del tipo de tráfico que debe soportar los condicionantes de trazado serán diferentes. Es decir que la geometría de la calzada que soporta, que puede ser de carretera, camino, o una Autovía o también una línea de ferrocarril de Alta velocidad, será determinante para establecer el ancho del tablero y también su canto (altura del mismo) así como la altura y posición de las pilas y estribos, que se deben ajustar a:

1. El trazado en planta y alzado de la vía. 2. La anchura de la calzada y de la mediana, y también al peralte. 3. Los gálibos vertical y horizontal. Se define como gálibo vertical a la distancia vertical libre entre la cara inferior del tablero y la vía inferior que salva medida en el punto en el que ésta es mínima. El gálibo horizontal es la distancia mínima que debe existir entre los paramentos que delimitan ya sea un vano (pilas y estribos) o la propia calzada (barreras de seguridad).

Como ya se comentó en el tema anterior el cruce sobre un obstáculo inferior puede producirse tanto perpendicularmente entre los viales superior e inferior o también de forma esviada. En general el trazado en planta de los viales en la zona de cruce suele ser recto, por razones prácticas y económicas, pero no existen razones técnicas que impidan diseñar este tipo de obra con trazados en planta curvos. Sin embargo sí existen razones económicas porque un cruce esviado da lugar a una estructura más larga y más cara, y un trazado curvo a una estructura más compleja y difícil de replantear. También es importante evitar la presencia de carriles de incorporación o de salida, porque los tableros de ancho variable son más caros.

Si la vía sobre la que se cruza es de ferrocarril, o una carretera en servicio las soluciones más adecuadas son las de tablero prefabricado o mixto que no necesitan una cimbra para su construcción.

Por último los condicionantes geológicos y geotécnicos pueden influir en la ubicación de las pilas y los estribos, dando lugar a vanos de mayor longitud, lo cual repercute como vimos en la elección de la tipología del tablero.

La capacidad resistente del terreno influye directamente en la elección del tipo de cimentación, superficial o profunda y también como la cimentación profunda es más cara que la superficial indirectamente en el número de pilas. También puede inducir el uso de tableros metálicos o mixtos mucho más livianos que los de hormigón.

5.2 ELEMENTOS DE UN PUENTE

En la figura siguiente se indican los diferentes elementos que componen un puente:

Figura 12.9: Partes de un puente

Tablero: es el elemento resistente horizontal que soporta por si mismo la superficie de rodadura, sobre él se apoyan los elementos necesarios para el cumplimiento de su misión funcional, por ejemplo pavimento, barreras, balasto, traviesas, etc.

Figura 12.10: Sección transversal de puente por pila

Estribos: son elementos verticales de apoyo de los tableros situados en los puntos extremos de los mismos, los que además cumplen la función de contención de las tierras sobre las que se apoya la calzada o la vía cuando el tablero finaliza.

Figura 12.11: Definición geométrica estribo

Pilas: son elementos verticales para permitir el apoyo de los tableros en puntos intermedios del puente.

Figura 12.12: Definición geométrica pila

Cimentaciones: son los elementos encargados de transmitir las diferentes cargas desde los estribos y pilas al terreno de cimentación.

Elementos funcionales: son elementos no estructurales que se disponen en el puente para su correcto funcionamiento o para garantizar la durabilidad de otros elementos. Se dividen en elementos de protección y elementos auxiliares. En todos los puentes se disponen elementos llamados aparatos de apoyo para transmitir las cargas desde el tablero a los estribos y pilas y también juntas de dilatación para absorber los movimientos horizontales relativos que se producen entre el tablero y los estribos y en puentes de varios vanos isostáticos entre tableros. Entre los elementos de protección los más habituales son la impermeabilización, las pinturas, las barreras y escolleras o gaviones para protección de taludes, etc. Los elementos auxiliares que más

frecuentemente se encuentran en los puentes son pavimentos en puentes de carreteras o balasto, traviesas, vías y catenaria en puentes de ferrocarril. También son importantes los elementos auxiliares como aceras, bordillos e impostas, desagües y drenajes, losas o cuñas de transición.

Figura 12.13: Pretil metálico como elemento de contención de vehículos

5.3 TABLERO

Se puede en general hablar de dos grandes grupos de tableros, los que se apoyan sobre pilas (que se comportan como apoyos rígidos), y aquellos en que el comportamiento estructural del tablero en cambio es el de estar apoyado elásticamente a través de los tirantes en los puentes atirantados o del sistema de péndolas y cables en los colgantes.

5.3.1 TABLEROS SOBRE PILAS

5.3.1.1 TABLEROS DE HORMIGON

LOSAS CONSTRUIDAS "IN SITU" Y LOSAS PREFABRICADAS:

Los tableros tipo losa son apropiados para adaptarse a una geometría de la traza con fuerte curvatura, esviada o de ancho variable, y también debido a su mayor esbeltez son muy competitivos cuando por problemas de gálibo vertical se necesite un canto reducido.

Los tableros losa más comunes son los construidos "in situ" mediante cimbrado tradicional, aunque en algunos casos particulares de tramos con muchas estructuras similares pueden prefabricarse las losas a pie de obra en forma de fajas estrechas longitudinales (normalmente con sección cajón hueca o tipo π ) que se colocan adosadas mediante juntas anchas donde pueda compactarse bien con un mortero fluido sin retracción. Lo habitual es luego tesarlas transversalmente para garantizar la repartición transversal de las cargas.

La tipología de tablero losa puede adaptarse a puentes de un vano isostáticos o de varios vanos continuos hiperestáticos. Las losas pueden ser de hormigón armado o de hormigón postesado, consiguiéndose en este último caso las mayores esbelteces. Las secciones transversales tipo de tableros más comunes son las que se muestran en la siguiente figura:

Figura 12.14: Sección tipo de tablero losa maciza postesada

Figura 12.15: Sección tipo de tablero losa aligerada postesada

La solución de losa maciza es la más esbelta, pero debido a su mayor peso el rango de utilización óptimo está acotado para cantos inferiores a 0.90 m, mientras que para cantos mayores se recomienda la sección aligerada. Los aligeramientos suelen ser de poliestireno expandido con sección circular, aunque pueden adoptar otras formas. Es muy importante el anclaje vertical de estos elementos para evitar que floten al verter el hormigón. Para permitir un correcto hormigonado en la zona inferior del aligeramiento la distancia de éstos al paramento inferior no debe ser inferior a 20cm, ni a 15cm respecto del paramento superior. La separación horizontal entre aligeramientos debe permitir la colocación de las vainas de postensado y de los cercos de armadura pasiva, no debiendo ser menor de 30 cm. A efecto de recubrimiento de las vainas de pretensado no es necesario considerar el paramento interior del aligeramiento como paramento exterior lo que obligaría a un recubrimiento de 1.5 veces el diámetro de la vaina, pero sí debe considerarse para la armadura pasiva.

La constancia o variación del canto del tablero a lo largo de la longitud del mismo, da origen a dos soluciones constructivas diferentes, los de canto constante o los de canto variable. Entre estas dos soluciones existe una intermedia, en que la variación del canto se produce sólo cerca de los apoyos y corresponde con los llamados tableros acartelados o con cartelas.

Se llama esbeltez de un tablero a la relación entre su canto y su luz. Para tableros continuos se considera la luz de los vanos centrales, para los tableros de un único vano se considera en lugar de la luz real una luz ficticia, que se corresponde con la luz del vano multiplicada por un coeficiente β=1.40. La luz a considerar es en cualquier caso la correspondiente al vano de mayor longitud.

En los tableros de hormigón armado esta esbeltez es del orden de 1/15 a 1/22, mientras que en los tableros pretensados de canto constante oscila entre 1/22 y 1/32, finalmente en los tableros pretensados

de canto variable tienen en la zona de apoyos una esbeltez de entre 1/18 y 1/22, resultando en el centro de vano de 1/35 a 1/45.

Las cuantías de acero pasivo en el tablero para soluciones de hormigón armado oscilan entre los 120 y 150 kg/m3 y para losas pretensadas entre 70 y 100 kg/m3. La cuantía de acero activo en las losas pretensadas oscila entre los 10 y 25 kg/m2 de tablero.

VIGAS CONSTRUIDAS "IN SITU" (TABLEROS NERVADOS)

Este tipo de solución no es de uso muy frecuente, sin embargo corresponde a la evolución de los tableros aligerados en un intento de máxima economía de materiales.

La tendencia actual es la de minimizar el número de nervios, disponiendo uno cada 5 a 7 metros de ancho de plataforma. En la práctica suelen ser dos nervios. Se obtienen tableros muy ligeros pero con una respuesta estructural poco eficaz frente a esfuerzos de torsión.

Cuando se utilizan tres o más nervios es habitual disponer riostras transversales en el centro de vano para mejorar su funcionamiento estructural, aunque esto dificulta la construcción de los mismos.

Su rango de luces habitual, entre 20 y 45 metros, conlleva a soluciones pretensadas, y conduce a relaciones luz canto del orden de 14 a 20. Las cuantías de estos tableros son para el acero pasivo del orden de 90 a 130 kg/m3, y las del acero activo de 14 a 22 kg/m2 de superficie de tablero.

Figura 12.16: Sección tipo de tablero losa nervada

VIGAS PREFABRICADAS:

Por razones de diverso tipo, económicas, de plazo, de minimización de afecciones, etc., actualmente en muchas ocasiones se están utilizando soluciones prefabricadas para los distintos elementos de los puentes y no sólo para los tableros. En línea con este avance de la utilización de elementos prefabricados también se ha evolucionado en los tableros prefabricados desde soluciones de vigas isostáticas a la posibilidad de utilizar prefabricados que una vez montados son transformados en estructuras continuas, permitiendo alcanzar entonces luces mayores que las que eran habituales para estas soluciones.

• Vigas doble T:

Las soluciones tradicionales de tableros de vigas prefabricadas son mediante el empleo de vigas de sección doble T, cuyo canto, cantidad y separación, depende de la luz a salvar y del tipo de tráfico que deben soportar. El rango de utilización alcanza los 45 metros de luz.

El tablero se completa generalmente con una losa hormigonada in situ, que suele ejecutarse empleando placas de encofrado perdido, y en algunos casos prelosas colaborantes, dispuestas entre las cabezas de las vigas. Esta losa suele tener entre 20 y 25 cm de espesor mínimo, aunque en este tipo de estructuras el espesor de la losa es variable, ya que con el mismo se regula la rasante de la calzada. Además para evitar un gran número de juntas entre vanos de vigas, se le da continuidad a esta losa de forma de que la estructura se comporte como continua.

Figura 12.17: Sección tipo de tablero vigas doble T

La relación entre la luz y el canto es del orden de 16 y puede llegar a 20 aumentando el número de vigas en el caso de puentes carreteros y del orden de 10 a 15 en los de ferrocarril.

La cuantía de la losa del forjado es función de la separación entre las vigas y varía entre 100 y 175 kg/m3.

• Vigas tipo losa o "a tope":

Es una solución similar a la anterior, en donde las vigas se colocan sin separación de sus alas inferiores entre sí y por tanto presentan la apariencia exterior de una losa de espesor constante. Estos elementos son más esbeltos que los de sección doble T, alcanzan una esbeltez de 22, pero su rango de utilización esta limitado a 17 m en puentes de carretera, mientras que en puentes de ferrocarril es bastante menor.

Figura 12.18: Sección tipo de tablero tipo puente losa

El tablero en esta solución, además de las vigas se completa con el hormigonado in situ de una losa forjado, que rellena el espacio entre vigas y genera una cabeza de compresión sobre la cara superior de las vigas del orden de 5 cm.

Por su configuración, no es una solución aplicable a puentes esviados.

• Vigas tipo artesa:

Por razones de mejor aspecto estético de las estructuras se recurre habitualmente a la utilización de vigas artesas, cuya utilización requiere un menor número de vigas y presenta además un mejor comportamiento estructural que las vigas doble T. El rango de utilización coincide con las otras vigas, en el orden de los 45 metros.

El número de vigas depende del ancho del tablero, habitualmente se separan del orden de 5 metros entre ejes, y suelen colocarse al menos dos vigas artesas por tablero. Existen vigas de forma similar, pero de mayor ancho en la base y en la cabeza, llamadas mono-vigas y que pueden llegar a utilizarse una sola de ellas para conformar el tablero en algunos casos.

Figura 12.19: Sección tipo de tablero vigas artesas

Se construyen también hormigonando una losa in situ sobre placas de encofrado perdido, habitualmente colaborantes, ya que para encofrar las zonas voladas del tablero se utilizan unas placas que constan de una estructura en celosía. El espesor de la losa in situ tiene un mínimo de 15 cm y suele también ser variable, ya que con su variación se genera la rasante de la calzada. Las cuantías de estas losas in situ pueden alcanzar los 250 a 300 kg/m3.

La esbeltez de las vigas artesas, en puentes de carretera, está en torno a 15 a 16, en puentes de ferrocarril es bastante menor.

CAJONES CONTRUIDOS "IN SITU" Y CAJONES PREFABRICADOS

La diferencia entre los cajones in situ y los prefabricados afecta básicamente al método constructivo, por lo que el resto de consideraciones es común a ambas tipologías.

En general esta sección es la utilizada para cubrir el rango superior de luces.

Presenta entre otras ventajas que es adecuada para tableros continuos de hormigón pretensado, dado que posee continuidad tanto en la cara superior como en la inferior del tablero. Como son más rígidas a torsión que otras secciones, pueden apoyarse sobre pilas individuales y utilizarse en puentes de planta curva. Así mismo se adaptan mejor a secciones de ancho variable, ya que modificando los vuelos laterales puede aumentarse su ancho sin muchos inconvenientes en su funcionamiento estructural. Presentan un mejor comportamiento frente a los efectos reológicos debido a que por sus geometría las tensiones de compresión en el hormigón a los largo del tablero son más uniformes y tienen pocas variaciones.

La sección de estos tableros puede ser mono o multi celular, siempre acompañada de voladizos laterales. Además existen tableros con sección cajón de canto constante y también con canto variable. En el caso de canto constante las almas del cajón pueden ejecutarse tanto verticales como ligeramente inclinadas, mientras que por razones constructivas en los de canto variable suelen ser verticales.

Figura 12.20: Sección tipo de tablero sección cajón

Por razones constructivas se suelen realizar acartelamientos en el encuentro entre las almas y las alas. El espesor del alma debe ser suficiente para alojar las vainas para los cables de pretensado y disponer los recubrimientos mínimos necesarios en las armaduras pasivas, por lo que habitualmente se recomienda que sea mayor de 30cm.

Las losas de las alas, tanto superior como inferior, es recomendable que sean como mínimo de 20 cm Por otra parte es habitual que en los puntos en que se dispongan los anclajes de los cables de pretensado se ejecuten en la sección cuñas para alojarlos, las que se integran en la sección del cajón. Estas zonas de anclaje requieren de mucha atención para evitar deterioros durante las fases de tesado de los cables.

Las esbelteces de estos tableros suelen ser de entre 1/18 a 1/22 en caso de canto constante y de entre 1/18 a 1/22 sobre pilas y 1/40 a 1/45 en el centro de vano y sobre los estribos, para los de canto variable.

Este tipo de soluciones requiere, en el caso de los de canto constante, cuantías para el acero pasivo del orden de 80 a 130 kg/m2 de tablero, y para el acero activo de 10 a 25 kg/m2 de superficie de tablero.

Existen diversas soluciones constructivas para este tipo de tableros, algunas de ellas para la construcción in situ pueden ser el uso de autocimbras, cimbras vano a vano, empuje del tablero y para luces mayores la construcción mediante voladizos sucesivos empleando un carro de hormigonado. La prefabricación de estas secciones es habitual en el método de construcción mediante voladizos sucesivos utilizando dovelas prefabricadas en lugar de hormigonar sobre un carro de hormigonado.

5.3.1.2 TABLEROS MIXTOS

Los tableros mixtos tienen las ventajas de los tableros prefabricados de no necesitar cimbra y su gran rapidez de ejecución, y además su menor peso permite contar con unos cantos más reducidos. También se adaptan muy bien al trazado en planta en cuanto a curvaturas.

Su desventaja radica en la necesidad que tienen de conservación debido a la corrosión del acero, lo que eleva el costo final de ejecución y conservación a lo largo de su vida útil. Los aceros autopatinables tipo Corten son una solución, pero son más caros y no pueden utilizarse en ambientes marinos.

Existen muchas tipologías posibles, pero las dos más comunes son las de tipo cajón con losa superior de hormigón y las de vigas metálicas tipo doble T con losa superior, que se explican a continuación.

El proceso constructivo en estas estructuras suele ser determinante de los esfuerzos en las mismas por lo que debe cuidarse especialmente todo el proceso de montaje y construcción, en particular son estructuras cuya parte metálica se fabrica en taller, se terminan de montar en obra y se completan con el resto de los elementos en la propia obra. Las partes metálicas suelen venir de taller con las contraflechas necesarias para su correcto montaje.

• Cajón único o múltiple:

Suelen tener un coste de ejecución superior al de las vigas metálicas, pero su aspecto estético es muy bueno y por eso suelen utilizarse en medios urbanos.

Figura 12.21: Sección tipo tablero mixto

El canto total (cajón metálico + losa) suele variar entre la luz del vano continuo dividida por 27 y 33. Para anchos de tablero inferiores a 12 m puede disponerse uno o dos cajones, y para anchos superiores deben disponerse dos o tres, de acuerdo con la luz del vano. El rango de utilización de esta tipología es de de luces de entre 30 y 70 metros.

• Vigas metálicas:

Su utilización actualmente está muy poco extendida en España. Es la solución de tablero mixto más sencilla y económica, consta de un par o más vigas doble T metálicas a las que se le incorpora una losa superior de hormigón armado o postesado, y ambas partes, metálica y de hormigón trabajan conjuntamente.

El canto total (vigas metálicas + losa) suele variar entre la luz del vano continuo dividida 22 y 28. La separación entre vigas se recomienda que se encuentre por debajo de dos tres veces y media el canto de las vigas. Estas estructuras requieren rigidizaciones transversales, dispuestas entre vigas, cada tres a cinco veces el canto de la viga metálica. El rango de utilización de los tableros mixtos con vigas doble T es para vanos de entre 20 y 60 metros.

5.3.1.3 TABLEROS METALICOS

• Vigas de celosía:

Esta solución se utilizó mucho para puentes de ferrocarril de luces medias, dado que los principales esfuerzos en las barras son de componente axil y esto conlleva un importante ahorro de material y en consecuencia un menor peso que la viga de llena de rigidez equivalente.

Para luces pequeñas se recurría a tramos independientes dispuestos sucesivamente, mientras que para luces medias a grandes se realizaban tramos continuos o cantilever (doble voladizo con un tramo de cierre isostático).

Las principales ventajas de las de tipo cantilever son su fácil proceso de construcción, en voladizo a partir de las pila, evitando los apoyos intermedios o provisionales para su construcción, y su adecuado comportamiento frente a asientos diferenciales, pero su elevado coste debido al mayor consumo de acero respecto a las otras soluciones y la presencia de más juntas las han hecho poco utilizadas en los últimos tiempos.

El rango de utilización de los tableros metálicos continuos de este tipo es para luces de hasta 500 metros. Mientras que para vanos simples alcanza los 150 metros.

El resto de soluciones también resultan hoy en día poco utilizadas porque sus costes de construcción y manteniendo resultan elevados frente a las soluciones de hormigón o metálicas de alma llena.

• Vigas de alma llena y cajones:

La mejora de las características resistentes de los aceros utilizados para la construcción de puentes metálicos ha permitido un mayor uso de este tipo de soluciones, ya que con menores pesos se logran resolver estructuras de mayores luces.

La solución básicamente consiste en un número igual o mayor de dos vigas de alma llena, generalmente con una sección tipo doble T, que soportan un forjado superior que conforma la calzada o la plataforma. Este forjado puede ser resuelto como una placa ortótropa compuesta por una chapa de acero rigidizada inferiormente por perfiles en ambas direcciones, recibiendo en el caso de puentes de carretera la chapa superior directamente el pavimento. Como ya se comentó en el caso de tableros mixtos, este tipo de solución con vigas de alma llena requiere cierta rigidización transversal, que se realiza disponiendo riostras cada cierta distancia uniendo a las vigas.

Los cajones se utilizan porque tienen un aspecto mejor y además son estructuralmente más eficaces frente algunas de las solicitaciones. La solución con sección tipo cajón permite alcanzar mayores luces que la de alma llena. El rango de utilización de los tableros metálicos continuos de este tipo es para luces de hasta 300 metros. Mientras que para vanos simples alcanza los 100 metros. Por otra parte comentar que el roblonado y posteriormente el bulonado ha sido abandonado en el uso para la construcción de estos puentes, siendo utilizadas en la actualidad las uniones con tornillos de alta resistencia o soldaduras.

5.3.2 TABLEROS SUSPENDIDOS

• Puentes atirantados:

En los puentes atirantados las soluciones de tablero que se suelen utilizar son similares a las empleadas en los tableros anteriormente tratados. Mayoritariamente se emplean en nuestro medio las soluciones de tableros de hormigón armado o postesado, y en menor medida las otras soluciones de tableros mixtos o metálicos.

1. Tableros de hormigón

Las soluciones más empleadas son las de sección tipo cajón, la diferencia fundamental en estas estructuras es que debido al comportamiento estructural del tablero, apoyado elásticamente a través de los tirantes, la esbeltez del mismo es muy grande llegando a ser del orden de 400. Una diferencia importante respecto a las secciones similares comentadas es la existencia de los anclajes de los tirantes

en el tablero, lo que requiere generalmente de secciones transversales arriostradas para poder realizar correctamente el anclaje de los tirantes. La separación entre puntos de anclaje de los tirantes oscila actualmente entre los 5 y 15 metros.

2. Tableros metálicos

Como ya se menciono esta tipología es poco habitual en nuestro medio, sin embargo en otros lugares en donde económicamente sí es competitiva, este tipo de tableros metálicos se emplea en puentes de entre 100 y 425 metros de luz. La separación entre los tirantes en su anclaje en el tablero varía entre 15 y 25 metros.

• Puentes colgantes:

En los puentes colgantes las soluciones de tablero que se suelen utilizar son similares a las empleadas en los tableros anteriormente tratados. Mayoritariamente se emplean las soluciones de tableros de metálico.

Esta tipología es poco habitual en nuestro medio, sin embargo en otros lugares en donde económicamente sí es competitiva, este tipo de tableros metálicos, que suele ser de celosía, se emplea en puentes de entre 600 y hasta 1.500 metros de luz. La separación entre las péndolas varía entre 15 y 25 metros.

5.4 ESTRIBOS

La tipología de los estribos de los puentes viene determinada por la tipología del tablero y por la capacidad portante del terreno de sustentación. También influyen las características de la vía inferior, tráfico ferroviario o vial, o el cauce de un río o una vaguada, la altura del terraplén de acceso o el perfil longitudinal del terreno. En base al conjunto de estos factores se pueden dividir en:

• Estribos cerrados:

Son los más comunes, constan de un muro frontal sobre el que se apoya el tablero, y sirve también para contener las tierras. Se cimenta en el terreno natural y no sobre el terraplén, lo que permite disminuir el asiento que puede sufrir a largo plazo, que repercutiría en el tablero si éste es hiperestático.

Este tipo de estribo permite no verter tierras por delante de él si es necesario evitar invadir la vía inferior, aunque se pueden disponer las tierras por delante acordándose con los terraplenes laterales mediante cuartos de conos, y mediante unas aletas en vuelta a 90º se impide que las tierras invadan la vía inferior.

Si existen edificaciones cercanas que no se quieran afectar se puede prolongar el estribo lateralmente mediante un muro en vuelta, que puede prolongarse todo lo que sea necesario. Estos muros en vuelta pueden disponerse formando un ángulo de 90º con el estribo, o siguiendo la disposición del vial si el estribo es esviado, o formando un ángulo (en general de 30º) siguiendo el vertido del terraplén.

Figura 12.21: Ejecución de estribo cerrado

• Estribos abiertos:

Cuando se pueden verter tierras por delante del muro frontal se puede aligerar éste mediante la disposición de un dintel o cargadero donde apoya el tablero, y éste se apoya en unas pantallas que transmiten las cargas a la cimentación, y sustituyen en parte al muro frontal con el consiguiente ahorro de material.

Estos estribos se realizan para alturas superiores a los 5 metros, porque el espesor del dintel es importante, y la dificultad constructiva es elevada. Siempre se completan con aletas en vuelta para que las tierras no invadan la zona de apoyos.

• Sillas cargadero:

Otro tipo habitual de estribos cuando está permitido el derrame frontal, es el de vigas durmientes o sillas cargadero sobre los terraplenes de acceso. Se emplean fundamentalmente en puentes con tablero isostático debido a que sufren descensos importantes. También pueden utilizarse para estructuras hiperestáticas cuando se colocan pilotes que se ejecutan una vez realizado el cargadero.

Es necesario respetar una distancia mínima al borde del terraplén, en general no menor de 2.5 metros. Se debe realizar una adecuada compactación del terraplén para evitar que los asientos diferidos en el tiempo que se produzcan no afecten a la funcionalidad de la estructura.

• Estribo de tierra armada:

Cuando las tierras no pueden derramar por delante del alzado del estribo, y el terreno tiene una tensión admisible muy baja, o es muy deformable o no se pueden realizar excavaciones, se recurre a estribos de suelo reforzado o de tierra armada. Consiste en armar el material del terraplén con unas pletinas o "armaduras", que pueden ser galvanizadas, de fibra de carbono, etc. colocadas normalmente al paramento frontal del estribo, estas pletinas absorben por rozamiento con el terreno los empujes horizontales.

El muro se complementa con las "escamas" de hormigón de forma cruciforme, a las que se conectan las armaduras. En la coronación del muro se pueden disponer o bien cargaderos que reciben las cargas del

tablero en forma directa o si se trata de estructuras hiperestáticas lo más común es independizar el apoyo del tablero del muro de tierra armada colocando una pila-estribo por delante del mismo.

La ejecución debe ser muy cuidadosa, para evitar las patologías que afectan a estos muros: descensos importantes, abombamiento del paramento exterior, etc.

Figura 12.23: Ejecución de cargaderos sobre muro de tierra armada

5.5 PILAS

Las pilas constituyen los apoyos intermedios de los puentes. Su forma puede ser muy diversa, en general consiste en uno o varios elementos verticales llamados fustes, en cuya parte superior se apoya el tablero.

Los aparatos de apoyo pueden disponerse sobre el propio fuste o bien en algunos casos sobre un capitel que remata el mismo o sobre una viga dintel que une las partes superiores de los fustes, proporcionando una superficie superior capaz de acomodar todos los apoyos de las vigas en caso de un tablero de ese tipo.

Los fustes descansan sobe las cimentaciones, las que a su vez pueden ser una por cada fuste o una cimentación común para los fustes que constituyen una pila.

Las pilas que se sitúan en cursos de agua además de sus funciones estructurales deben cumplir con condiciones tales que no perturben o minimicen las afecciones al normal funcionamiento hidráulico de estos cauces.

Por esta razón suelen utilizarse secciones transversales de fuste circulares para estos casos, o bien diseñar tajamares dispuestos en la parte inferior de los fustes. En las pilas de sección hueca en estos casos, por razones de durabilidad de las estructuras, se recomienda macizar la zona de la pila que puede estar bajo el nivel de las aguas.

• PILAS DE ALTURA MODERADA:

Son pilas con una altura inferior a los veinte o treinta metros. Las secciones transversales de este tipo de pilas son siempre macizas y pueden ser de tipo tabique o de uno o varios fustes con secciones rectangulares, circulares o poligonales. En general estas pilas son de sección constante en toda su altura.

• Pilas de tipo tabique

Son aquellas en la cuales la sección transversal presenta uno de sus lados de gran dimensión frente al otro, en general el espesor menor está orientado en la dirección longitudinal del tablero y el mayor en la transversal. El espesor del tabique viene dado por las dimensiones de los apoyos que se sitúan en su parte superior.

Se utilizan para los tableros convencionales de vigas, pero resultan poco estéticas debido a su opacidad. Además presentan otras desventajas, ya que estos elementos en caso de estar dispuestos adyacentes a viales impiden una correcta visión del usuario y dan una sensación de túnel.

• Pilas con uno o varios fustes

Son las que están constituidas por uno o varios elementos verticales, cuya sección es la de un pilar, cuya forma puede ser diversa: cuadrada, rectangular, circular, poligonal, etc.

En el caso con tableros de varias vigas doble T es necesario disponer un dintel para permitir el apoyo de todas las vigas. En cambio en el caso de las vigas tipo artesa puede eliminarse este dintel y disponer un único fuste por cada viga que tenga la sección transversal del puente.

Imagen 12.24: Pila de dos fustes

Antiguamente se disponían vigas con apoyo a media madera para evitar que el dintel de las pilas quedara situado por debajo de la cara inferior del tablero, este tipo de solución presenta diversos problemas por los que en la actualidad prácticamente no se emplea. En algunas ocasiones se combinan soluciones de un solo fuste con dos o más apoyos en sentido transversal con un dintel en doble voladizo, estas pilas se llaman pilas martillo.

• Pilas prefabricadas

En la actualidad las pilas de altura moderada pueden ser prefabricadas, en particular cuando son de un único fuste. Esto permite disponer de unos elementos con un acabado más cuidado y además también obtener reducciones en los plazos de ejecución de las obras. Por otra parte requieren diseñar y ejecutar las uniones entre elementos prefabricados y los realizados in situ con mucho detalle y cuidado.

Figura 12.25: Montaje de pilas prefabricadas

• PILAS DE GRAN ALTURA

La altura de estas pilas supera los veinte o treinta metros, pudiendo llegar a los 100 m de altura.

En este caso pasan a ser predominantes los aspectos resistentes y constructivos, debido a que estas pilas no sólo están sometidas a las cargas verticales inducidas por el tablero sino que también debido a

su gran altura son importantes los esfuerzos en su base debido a las reacciones horizontales del tablero (frenado, reológicas, temperatura, viento sobre el tablero y también sobre el propio fuste y acciones sísmicas según la ubicación del puente), todo ello lleva a secciones prismáticas rectangulares o circulares, aligeradas para reducir el peso. El espesor de pared mínimo suele estar en torno a los 0.25 a 0.30 m.

En los casos de mayor altura suelen adoptarse pilas de sección variable en uno o en los dos sentidos, transversal y longitudinal. Suele ser más frecuente ataluzarla en sentido longitudinal debido a que en el sentido transversal suele tener mayor dimensión para poder recoger los apoyos del tablero.

Imagen 12.26: Ejecución de pilas

Los fustes pueden constituir por sí mismos la pila o ser rematados por un capitel para recibir el apoyo del tablero, en función de la tipología del mismo.

En el caso de los tableros cajón construidos por avance en voladizo se empotra la pila en el tablero eliminándose los apoyos de neoprenos.

5.6 CIMENTACIONES: SUPERFICIALES Y PROFUNDAS

Son los elementos de los puentes que transmiten las cargas de estos al terreno. Son elementos masivos, generalmente de hormigón armado y que permiten repartir las importantes cargas que reciben en una superficie tal que se transmitan de forma correcta al suelo o en su caso repartirla en un número mayor de elementos resistentes en el caso de cimentaciones de pilotes o similares.

Generalmente se clasifican en dos tipos, las superficiales o también llamadas cimentaciones directas, que son aquellas en que las cargas se transmiten al terreno a poca profundidad de la superficie, y las

profundas o indirectas aquellas en las que la transmisión de cargas se realiza a estratos del terreno más profundos.

5.6.1 SUPERFICIALES

Las cimentaciones más comunes son las zapatas de hormigón armado.

Generalmente son de forma prismática, con una planta rectangular o cuadrada y de canto constante. Menos frecuente pero también utilizadas son las cimentaciones en forma de tronco de pirámide, en las que la planta también presenta forma rectangular pero su canto es variable, siendo mínimo en sus bordes y máximo en su encuentro con el fuste.

Imagen 12.27: Ferrallado de zapata de pila

En algunas ocasiones en que el estrato competente para cimentar se encuentra no muy profundo, pero el empleo de zapatas resulta entonces poco adecuado, se recurre a realizar una sustitución de parte del terreno disponiendo hormigón en masa entre la cota del estrato competente y la cara inferior de la zapata. Esto puede resolverse de esta forma siempre que la altura del relleno en masa sea inferior a unos cinco metros.

Existen otras técnicas de mejora del terreno que permiten emplear zapatas en lugares en los que los estratos competentes están algo profundas. Estas técnicas básicamente se basan en aumentar la capacidad resistente de estos estratos superficiales a la vez que aumentar su rigidez de forma de que por un lado se aumente su resistencia y por otro se reduzca su deformabilidad. Suelen resolverse con inyecciones de morteros de cemento, o tratamientos del tipo jet-grouting, de los que existe una gran variedad de posibles tratamientos.

5.6.2 PROFUNDAS

En aquellas ocasiones en que el estrato competente para cimentar se encuentra a una

• Pilotes

Son elementos verticales que llegan a la capa resistente del terreno, y se empotran en ella, garantizando la estabilidad de la estructura. Los más habituales suelen ser los pilotes de hormigón armado ejecutados "in situ", con sección transversal circular. Pueden ejecutarse con barrena, y dependiendo del terreno a atravesar pueden no tener entibación alguna, o ser necesario disponer una tubería metálica recuperable o no, si se detecta la presencia de nivel freático o de estratos muy blandos.

También pueden ser prefabricados y posteriormente hincados en el terreno, en este caso pueden ser de sección circular o cuadrada, y se construyen en diversos materiales: hormigón armado, pretensado o también metálicos. Cuando existen varios pilotes se suelen unir en cabeza mediante un encepado, en el que a su vez se empotra la pila.

Imagen 12.28: Ejecución de zapata pilotada

• Pantallas

Son también elementos verticales que llegan a la capa resistente del terreno, y se empotran en ella, pero su sección transversal es rectangular, y en función de las características del terreno su resistencia a acciones horizontales es mucho mejor.

Su mayor ventaja radica en que minimiza la excavación, y eso en zonas urbanas puede ser determinante para la elección.

• Micropilotes

Son pilotes perforados de diámetro inferior a 30 cm, sin entibación por lo que de encontrar un nivel freático hay que tomar precauciones, Se rellena luego el agujero con mortero y una armadura metálica tubular, que es de diámetro inferior y que al ir centrada en el mortero estará protegida de la corrosión. El proceso se termina inyectando una lechada a presión.

5.7 ELEMENTOS FUNCIONALES

5.7.1 APARATOS DE APOYOS

Son los elementos a través de los cuales el tablero transmite a las pilas y estribos las cargas. Existen diversos tipos de aparatos de apoyo, los más sencillos son de neopreno sin armar o zunchar, poco utilizados en puentes, y luego se tienen los de neopreno zunchado, frecuentemente utilizados en puentes de longitudes pequeñas a moderadas y en los puentes de vigas prefabricadas, y finalmente los aparatos denominados tipo POT, utilizados en puentes de luces importantes.

Los de neopreno zunchado se comportan como apoyos que permiten los desplazamientos en las dos direcciones del puente, longitudinal y transversalmente, y también admiten giros en el plano vertical. Existen apoyos de forma rectangular en planta y también de formas circulares.

Los tipo POT, presentan diversos tipos, los hay que no permiten los desplazamientos, que los permiten en una sola dirección y también los que los permiten en ambas direcciones. También admiten ciertos giros en el plano vertical.

Imagen 12.29: Apoyo tipo pot

Cuando son apoyos que admiten movimientos, por su configuración estos no están limitados, ya que disponen de una lámina de teflón que desliza bajo una chapa de acero inoxidable, por lo que vencido el rozamiento inicial su desplazamiento es libre.

En todos los casos debe cuidarse especialmente tanto en el proyecto como en su construcción que los apoyos se encuentran correctamente situados y que las camas sobre las que apoyan están ejecutadas de forma que cumplan con sus requisitos resistentes y de durabilidad, en este sentido evitando especialmente la acumulación de agua o basuras en la zona de los apoyos.

5.7.2 JUNTAS

Las juntas son los elementos que se disponen entre el tablero y el remate de las subestructura del puente, es decir en la cara superior del murete de guarda de los estribos. Su principal función es la de dar

continuidad al plano de rodadura de los viales aunque también permiten sellar la junta evitando el paso del agua u otros elementos a través de la misma.

Cabe mencionar que la separación existente varía durante la vida útil de la estructura, esta variación generalmente se produce de forma más significativa aumentando la separación inicial, ya que las deformaciones debidas a efectos reológicos acortan el tablero, mientras que los efectos de la temperatura pueden acortar o alargar la longitud del mismo.

Existen una gran variedad de soluciones para este tipo de aparatos, las más simples son sellos de goma que se disponen a presión en la junta, pero que evidentemente sólo pueden emplearse en estructuras de corta longitud. Las otras soluciones son más complejas y van desde juntas de goma armadas con chapas metálicas a otras mucho más complejas en las que la junta es una estructura metálica que admite importantes separaciones entre el tablero y el estribo.

Imagen 12.30 : Detalle junta de dilatación

La colocación de las juntas reviste una importancia crucial en la durabilidad de las mismas, así como en la de otros elementos que pueden verse afectados por un al funcionamiento de las misma. Por ello es importante que en su colocación se tenga en cuenta el momento en que se las instala y cuales son las deformaciones a que estará sometida a partir del mismo, tanto en lo que a su alargamiento y acortamiento se refiere, de forma de que el reglado sea el correcto y se compruebe que la carrera (suma de movimientos máximos de apertura y cierre de la junta) es suficiente.

Imagen 12.31 : Junta de dilatación instalada

5.7.3 BARRERAS, PRETILES Y BARANDILLAS

Para la protección de peatones se disponen barandillas en el borde de los tableros.

Estos elementos suelen ser metálicos y su diseño suele ser muy variado, pero básicamente se trata de un pasamanos, una serie de anclajes al tablero y unos elementos que impiden la caída por debajo el pasamanos.

Los elementos de contención de vehículos son de dos tipos los que tienen un comportamiento flexible y los rígidos. Los primeros ante el impacto de un vehículo disipan la energía del choque mediante deformación, estos elementos son los de tipo bionda y los pretiles. Los rígidos son las barreras de contención generalmente de hormigón y cuyo perfil posibilita que el vehículo sea reencauzado hacia el carril cuando impacta contra la barrera, el más común es la barrera tipo New Jersey de hormigón armado, y que en muchas ocasiones es una elemento prefabricado.

Imagen 12.33: Detalle pretil tablero

Imagen 12.32: Detalle pretil tablero

Todos estos elementos van fijados al tablero, en el que se empotran, por esta razón es muy importante tanto en su diseño como en su construcción garantizar que el empotramiento es correcto.

5.7.4 IMPERMEABILIZACION Y DRENAJE

Uno de los aspectos que más afectan a la durabilidad de las estructuras y de los puentes en particular, es el correcto diseño tanto e la impermeabilización como del sistema de drenaje del tablero, así como de la ejecución en obra del mismo.

El sistema de impermeabilización y drenaje de un puente consta en general de una impermeabilización del tablero, que generalmente se resuelve con una membrana impermeabilizante a base de algún compuesto químico que se dispone sobre la totalidad de la superficie del tablero, una serie de sumideros a veces completados con caces dispuestos en el borde bajo del tablero, y en algunos casos tuberías bajantes que recogen el agua de los sumideros y las llevan hasta una red de saneamiento en las que se vierten las aguas.

Es importante cuidar los detalles como por ejemplo que la impermeabilización cubra el encuentro con el sumidero, o que los tubos de descarga de los sumideros si no tienen bajantes, sean los suficientemente largos como para evitar que las aguas vertidas mojen parte de las estructura afectando su durabilidad.

En algunos lugares, en que los puentes discurren sobre un cauce protegido, por razones de protección medioambiental, las bajantes se conectan a unas cámaras especiales de forma que si se produjera un vertido contaminante sobre el tablero del puente este pueda ser interceptado antes de llegar al cauce.

5.7.5 PAVIMENTOS

Los pavimentos que se ejecutan sobre los tableros suelen estar constituidos por una capa de rodadura de material bituminoso dispuesta sobre una imprimación asfáltica.

El espesor de esta capa y sus características varía de acuerdo con las necesidades del tráfico que circulará sobre el puente, pero suele estar comprendido entre 4 y 6 centímetros.

En algunas estructuras se suele utilizar pavimentos drenantes, que facilitan la salida de las aguas del firme, mejorando las condiciones de circulación del tráfico en caso de lluvias.

5.7.6 ACERAS, BORDILLOS E IMPOSTAS

Las aceras, bordillos e impostas son elementos que constituyen acabados del puente, y que en general pueden ser construidos in situ o bien ser prefabricados.

Las aceras suelen encontrase en puentes en zonas urbanas o semi-urbanas, en las que además del tráfico rodado es necesario dar paso a través del puente al paso de los peatones. Por esta razón funcional es que del lado exterior suele dotarse a la acera de una barandilla y del lado interior se dispone una barrera de contención de vehículos que proteja a los peatones y además impida que los vehículos puedan en una situación accidental caer fuera del puente. Además en su construcción suelen dejarse tuberías embebidas bajo la acera para dar paso a servicios a través del puente.

Los bordillos suelen disponerse en el borde interior de las aceras, separando a éstas de la calzada. Estos bordillos son generalmente elementos prefabricados, que se colocan mediante asiento en mortero sobre el tablero del puente.

Finalmente las impostas suelen disponerse en los puentes para realizar el remate de los bordes del tablero. Son generalmente piezas prefabricadas, que se fijan al tablero de modo que queden ancladas en el tablero. Esto es así porque en la parte superior de las impostas suelen ser fijados los anclajes de las barandillas o barreras. Por razones estéticas las impostas tienen un faldón que cubre el canto del extremo de la losa de los tableros, de forma de que esta zona del tablero quede oculta.

5.7.7 LOSAS Y CUÑAS DE TRANSICION

La necesidad de evitar una transmisión brusca en la rigidez de la plataforma en que se apoyan los viales en el caso del tráfico carretero o las vías en el caso del tráfico ferroviario, hacen necesario disponer a la salida de los tableros algún elemento que resulta convenientemente este problema.

En el caso de los puentes para tráfico carretero la solución consiste en disponer una losa, llamada de transmisión, que se apoya en el trasdós del murete de guarda de los estribos y en el relleno del trasdós del estribo en el resto de su superficie. Tiene una longitud de 5 metros, y una definición estandarizada. De esta forma la losa realiza una acomodación entre la superficie rígida del tablero del puente y los rellenos del trasdós del estribo.

En el caso de los puentes ferroviarios, y desde hace ya algunos años la solución consiste en disponer una cuñas de suelo cemento en el trasdós de los estribos, estas cuñas tienen una longitud considerable y están resueltas de forma de lograr que la rigidez tenga una variación continua entre la del tablero y la del terraplén dispuesto a la salida o entrada de la estructura.

6 PUENTES: PROCESOS CONTRUCTIVOS

La secuencia de construcción de un Puente es la siguiente:

1. Desbroce y preparación del terreno donde se situarán las obras. 2. Replanteo de las cimentaciones. 3. Excavaciones necesarias para los cimientos. 4. Construcción de los cimientos. 5. Construcción de alzados de estribos y pilas. 6. Construcción de los tableros. 7. Colocación o construcción de los elementos funcionales. 8. Prueba de carga.

La secuencia anterior es de forma general la empleada en la construcción de puentes, no obstante cabe mencionar que esta secuencia puede ser algo distinta en algunos casos, especialmente en lo que se refiere a la simultaneidad de algunos de los trabajos indicados, los que pueden en muchos casos superponerse en la obra y en el tiempo al ser realizados en distintas partes del puente. Como ejemplo citamos que la construcción de tableros mediante autocimbra permite iniciar la ejecución del tablero una vez construido uno de los estribos y algunas de las pilas mientras se construye el resto de la infraestructura.

En general las tareas para la construcción de un puente se inician con el replanteo de las obras que permiten situar la ocupación producida por las mismas y a continuación se realiza la preparación del terreno sobre el que se ha de construir. Para ello se realiza el desbroce del emplazamiento, limpiándolo de vegetación, y también se ejecutan los desmontes que puedan requerirse, especialmente en la zona de estribos.

Una vez limpio el lugar, se realiza el replanteo de las cimentaciones, fijando en el terreno los lugares en los que se han de realizar las excavaciones para construir las zapatas, encepados o losas de cimentación o bien donde se situaran los pilotes.

A continuación, si la cimentación es profunda, se construyen los pilotes y se realizan las excavaciones para alojar los cimientos y se construyen éstos.

Luego se construyen los alzados de estribos y pilas, generalmente se ejecuta la construcción de uno de los estribos y de las pilas adyacentes al mismo en primer lugar para posibilitar el inicio de la construcción del tablero y poder realizar este mientras se construyen el resto de las pilas y el otro estribo.

La construcción del tablero es generalmente la que exige mayores cuidados durante su ejecución y existen una gran variedad de técnicas de construcción para los mismos las que generalmente se aplican en función de su viabilidad técnica y también económica, construir.

Una vez que se concluye la construcción del tablero o bien se ha finalizado o bien está lo suficientemente avanzada, se comienza con la colocación y/o construcción de los elementos funcionales. Cuando se ha finalizado con está última etapa de la construcción es preceptivo someter al puente a una prueba de carga, que permite comprobar la corrección del comportamiento estructural de la estructura.

El objeto de la Prueba de carga de un puente es controlar la adecuada concepción y buena ejecución de las obras ante las cargas de explotación. Consiste en someter a la estructura a un estado de carga mediante camiones previamente pesados y colocados en posiciones predeterminadas, que produzca solicitaciones comprendidas entre el 50% y el 60% de las que produce el Tren de cargas de la Instrucción sobre acciones a considerar en Puentes de Carreteras. La dirección de la prueba corresponde al Ingeniero Director de las obras, que podrá recabar la asesoría del Director o Autor del Proyecto, redactando el Acta de Pruebas. Deberá redactarse el Proyecto de la Prueba de Carga donde figure el tipo de camión a utilizar, el peso de cada camión y el número de camiones, un plano con la posición longitudinal y transversal de los mismos en el puente, y las posiciones de los aparatos de medida y los estados de carga. Se indicará los valores de deformaciones esperados en cada uno de los puntos de medida para cada posición de los camiones.

Imagen 12.34: Prueba de carga sobre tablero

Cada uno de estos trabajos requiere una serie de tareas, que se indicaran en detalle en los apartados siguientes.

6.1 CONSTRUCCIÓN DE CIMENTACIONES

Para acometer la construcción de las cimentaciones es necesario previamente realizar el desbroce y la limpieza del terreno en que se situaran las mismas. Así mismo es necesario realizar el replanteo de las zapatas, encepados, pilotes u otros elementos que conformen la cimentación en cada caso.

La primera tarea a realizar es la excavación necesaria para disponer a la cota prevista en proyecto la cimentación, ya sea una zapata o un encepado. Cabe mencionar que el diseño de las cimentaciones incluido en el proyecto debe siempre ser verificado a pie de obra de forma de garantizar que las condiciones de capacidad resistente del terreno previstas en el proyecto se corresponden con las reales encontradas en la obra. Para ello, en algunos proyectos, se indican los reconocimientos geotécnicos necesarios que se deben llevar a cabo durante las obras. Como ejemplo pueden ser especificados los ensayos de aceptación del fondo de excavación en caso de zapatas o pruebas de cargas en el caso de cimentaciones pilotadas.

En algunas ocasiones, ya sea previsto en el proyecto o como consecuencia de que en el lugar se encuentren unas características del terreno distintas de las previstas, se hace necesario realizar una mejora del terreno para poder cimentar en él.

Entre las mejoras más habituales encontramos los tratamientos a base de inyecciones, tales como los denominados "jet-grouting" de los que existen diversos tipos: de columnas de grava, precargas utilizando terraplenes sobre el suelo de cimentación junto, en algunas ocasiones, con el uso de drenes para acelerar los procesos de consolidación.

Todos estos tratamientos suelen ser realizados por empresas altamente especializadas, ya que este tipo de trabajos requiere una maquinaria de tecnología muy específica y por tanto de un alto coste.

Debe prestarse especial atención a la estabilidad de las excavaciones, que aunque se trata de situaciones provisionales, deben ser realizadas con suficiente seguridad frente a posibles desprendimientos del suelo de sus taludes. Otro aspecto importante es tener presente que el agua de lluvia puede alterar la capacidad resistente del suelo, si afecta de forma importante al fondo de la excavación.

Otra situación a comprobar en obra es que las excavaciones realizadas para una zapata o encepado, pueden afectar la estabilidad de otras que se encuentren en zonas adyacentes.

Un caso habitual es la construcción de cimentaciones de pilas o estribos a media ladera, en estos casos durante la construcción se deberá confirmar la calidad del terreno de cimentación y comprobar que existe un resguardo (berma horizontal) de una longitud mínima igual al ancho del cimiento y en cualquier caso mayor de dos metros de suelo competente.

El Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares debe exigir que previa al hormigonado del cimiento se acepte el mismo.

Ejecutadas las excavaciones, es de buena práctica, realizar tanto, para la construcción de zapatas como de encepados, la construcción de hormigones de limpieza, que se ejecutan generalmente con un espesor de unos diez centímetros y con un hormigón en masa del tipo HM-15. Este hormigón de limpieza permite ejecutar de forma correcta la cimentación, ya que pueden realizarse los trabajos sobre una zona limpia y nivelada.

Cabe mencionar que una vez finalizada la construcción de la cimentación y elalzado del estribo o las pilas es necesario realizar el relleno de la parte de la excavación no ocupada por los elementos estructurales y que por razones de durabilidad del cimiento es conveniente que se cubra la cara superior del mismo con al menos medio metro del material utilizado para el relleno.

A continuación se indican los procesos de construcción de los distintos elementos que conforman las cimentaciones:

6.1.1 CIMENTACIONES SUPERFICIALES:

Las cimentaciones superficiales son generalmente zapatas o losas de cimentación, y para su construcción, una vez realizado el hormigón de limpieza, se comienza por disponer la ferralla. En algunas ocasiones esta viene preparada y sólo debe montarse en el lugar y en otros casos es necesario montarla in situ. Se deben disponer separadores para garantizar que las armaduras no toman contacto con los encofrados y se ejecuta el cimiento con los recubrimientos especificados en el proyecto en función del ambiente a que estarán sometidos. Estos separadores pueden ser de diversos materiales, en general suelen utilizarse los fabricados con morteros de cemento o unos elementos de material plástico que se fabrican para este cometido. En el Artículo 66º de la EHE se indican las tolerancias de colocación de barras y mallas de acero, y también se indican las separaciones máximas a respetar entre separadores.

A continuación se disponen los encofrados laterales del cimiento, los que habitualmente están resueltos con elementos estandarizados de encofrado metálico o de paneles de madera, aunque también se utilizan soluciones de encofrados más artesanales con tablas de madera. Debe prestarse especial atención a la fijación y apuntalamiento de los encofrados ya que es muy importante que los encofrados no se muevan o desplacen durante el hormigonado y sean estancos. No debe olvidarse que el hormigón en su estado fresco, cuando es volcado en los encofrados, ejerce una presión latera importante en los paramentos de los elementos que lo contienen.

Imagen 12.35: Ferrallado cimentación pila y encofrado Cimentación Pilas

Antes de hormigonar el cimiento es necesario realizar dos comprobaciones: que el fondo del encofrado esté limpio y que las armaduras dispuestas son las indicadas en proyecto, y esto especialmente es necesario en lo referente a las armaduras de espera que serán las que darán continuidad a la armadura de los alzados de los elementos que se empotran en la cimentación. En el Artículo 66º de la EHE se indican las tolerancias de colocación de las barras y mallas de acero, y también las distancias máximas a respetar entre los separadores. Para el hormigonado debe prestarse atención a la recepción del hormigón, que generalmente hoy en día proviene de una central, comprobando que el hormigón a utilizar corresponde con el especificado en el proyecto y que se toman las probetas y se realizan los ensayos de consistencia establecidos por el Plan de Control de Materiales de la Obra. En el Artículo 69º de la EHE se indica que las instalaciones de producción de hormigón pueden considerarse Centrales de hormigonado sólo si disponen de un control de producción conforme a la legislación vigente, concepto muy importante a efectos del control de recepción. Así las centrales de hormigonado podrán ser de hormigón preparado (no pertenecen a las instalaciones de la obra y están inscriptas en un Registro Industrial) y las de Central de Obra, que pertenecen a la Obra y estarán en posesión de las exigencias administrativas que sean exigibles por la Administración Pública. Por supuesto deben cumplir con las mismas condiciones de que las de hormigón preparado y tener un control de producción.

Imagen 12.36: Encofrado y hormigonado cimentación pila

A continuación se procede al hormigonado de los cimientos, teniendo en cuenta que este trabajo debe ser continuo y de no ser posible realizarlo de esta forma, deben ser previstas las juntas de hormigonado, de forma de garantizar el correcto funcionamiento estructural del elemento en que se disponga la junta mencionada. En el Artículo 70º de la EHE se dan las recomendaciones para un adecuado vertido y compactación del hormigón, y en el Artículo 71º se describen las precauciones a tomar para la correcta ejecución de las juntas de hormigonado, punto importante porque una mala ejecución de las mismas puede reducir la capacidad resistente de la sección y al no garantizar una adecuada estanqueidad reducir la protección de las armaduras a la corrosión.

Existen algunas circunstancias que pueden requerir una serie de medidas de precaución al realizar el hormigonado, estas están en relación con la temperatura ambiente en el momento de realizar la operación, la presencia de fuertes vientos, grandes precipitaciones, etc. La acción del frío sobre el hormigón en período de fraguado retarda e incluso anula su endurecimiento. Si el frío es tan intenso como para que se hiele el agua durante el fraguado su acción será nefasta: disminuye la resistencia, se vuelve poroso y pierde cohesión habrá que demoler. En el artículo 72º de la EHE se describen las precauciones a tomar para el hormigonado en tiempo frío.

El tiempo caluroso puede producir alteraciones de la docilidad del hormigón porque es necesaria mayor cantidad de agua para alcanzar la misma docilidad, disminuye el tiempo de fraguado, favorece la fisuración por retracción, en el Artículo 73º de la EHE se indican las medidas oportunas para lograr un correcto hormigonado.

Una vez realizado el hormigonado, debe prestarse especial atención al curado del hormigón, para ello deben tomarse las medidas necesarias para garantizar que durante las primeras edades del mismo este está convenientemente protegido de una prematura pérdida de humedad que produzca fisuras en su superficie. El curado es una de las operaciones más importantes para para obtener una resistencia y durabilidad del hormigón adecuadas. En el Artículo 74º de la EHE se describen los métodos más adecuados, que pueden ser riego directo con agua, recubrimientos plásticos (productos que forman

membranas), protección con láminas de plástico, con sacos de arpillera humedecidos, etc. La duración mínima del curado puede calcularse de acuerdo con la fórmula indicada en la EHE.

Una vez transcurrido el tiempo previsto para que el elemento hormigonado tenga la resistencia suficiente para ser desencofrado, se retirarán los encofrados y se procederá a continuar con la construcción de los alzado de estribos y/ o pilas. En el Artículo 75º de la EHE se plantean las condiciones que deben ser tenidas en cuenta para esta operación.

6.1.2 CIMENTACIONES PROFUNDAS

Las cimentaciones profundas más habituales se ejecutan mediante pilotes. Estas cimentaciones están constituidas por los pilotes que se disponen en el terreno y un encepado que es un elemento masivo que une el conjunto de pilotes dispuestos para conformar la cimentación de un elemento, estribo, pila, etc. Según el método constructivo se pueden considerar dos tipos de pilotes, los pilotes hincados y los perforados o excavados in situ. En el artículo 670 "Cimentaciones por pilotes hincados a percusión" del PG-3 se recogen las principales características de este tipo de pilotes, cuya ejecución implica el desplazamiento del terreno, aumentando la compacidad del mismo. Estos pilotes pueden ser prefabricados de hormigón armado de alta resistencia, o de hormigón pretensado, de acero con sección tubular o perfiles en doble U o en H (con azuches en las puntas para protegerlos), o de madera para apoyo de losas o terraplenes. Las formas de hincar los pilotes pueden ser mediante hinca con percusión mediante una maza o mediante vibración.

La hinca de pilotes debe controlarse y dejar constancia escrita de dicho control. El documento de control de hinca ha de incluir las características técnicas del equipo de hinca y de los pilotes, figurará la curva de hinca y la cantidad de golpes especificado para considerar el rechazo para detener la hinca de los pilotes.

La maza de hinca tendrá un peso comprendido entre la suma de los elementos receptores del golpe (pilote+sufridera+sobrepilote si lo hay) y la mitad de dicho peso. El orden de la hinca debe ser el establecido en el plan de construcción, en general debe empezarse por los interiores y seguir hacia los exteriores.

Los pilotes perforados o excavados "in situ" son los recogidos en el artículo 671 "Cimentaciones por pilotes de hormigón armado moldeados "in situ" del PG-3. Son los utilizados con más frecuencia, se realizan con hormigón armado, y normalmente con sección circular. Los procedimientos de ejecución son los siguientes:

• Pilotes hormigonados con camisas metálicas recuperables: éstas se avanzan hasta la zona de empotramiento donde el terreno ya tiene suficiente estabilidad, luego de procede a limpiar el fondo, y se coloca la armadura a continuación, luego la entubación se retira al mismo tiempo que se hormigona el pilote. Se puede dejar la camisa perdida para evitar que al retirarla el pilote se "corte" por la entrada de tierras, en tramos de terrenos blandos. Es importante dejar tubos de auscultación en lo pilotes, para poder detectar a posteriori si existe alguna discontinuidad en la longitud del mismo.

• Pilotes excavados sin entubación: son aquellos en los cuales las paredes de la excavación son estables y por tanto no se requiere el uso de una camisa (excavación en seco). Si las paredes fueran inestables la perforación puede estabilizarse llenándola con lodos bentonitícos, que luego son expulsados durante el hormigonado por el propio hormigón.

• Pilotes barrenados: son aquellos en los que la contención del terreno la produce el propio elemento de perforación barrenas o hélices continuas. Cuando se alcanza el fondo se pone en obra el hormigón, invirtiendo el sentido de giro de la barrena, la armadura se coloca a posteriori hincándola en el hormigón fresco.

Imagen 12.37: Ejecución de pilotes con entubación recuperable

Las longitudes de los pilotes están definidas en el Proyecto, sin embargo en general requieren una comprobación en obra, en el caso de pilotes hincados ésta se obtiene a través de los golpeos y para pilotes perforados controlando que se ha alcanzado el estrato de suelo o roca competentes y la profundidad de empotramiento del pilote en dicho terreno. Se deberá controlar también las condiciones de los suelos intermedios. Se deberá cumplir lo indicado en el Artículo 670 o 671 del PG-3.

Siempre deben existir datos objetivos concretos para la aceptación del pilotaje, como ensayos sónicos, partes de hinca, medición de longitudes empotradas en roca, que avalen la aceptación del pilote.

Cuando existen importantes fuerzas horizontales actuando a nivel de la cimentación se puede recurrir al uso de pantallas en lugar de pilotes, ya que por su geometría son más eficientes a la hora de transmitir los esfuerzos al terreno. La construcción de las pantallas comienza con la construcción de los muretes guía, que se replantean a ambos lados del espacio que ocupará en planta la pantalla, luego se excava entre estos muretes mediante una máquina especial, en algunos casos la excavación debe ser rellenada con lodos bentonitícos para mantenerla estable, y a continuación se coloca la ferralla en el interior de la excavación y finalmente se hormigona. Al igual que con los pilotes es necesario proceder al descabezado de la parte superior para eliminar el hormigón que suele ser de baja calidad y para descubrir las armaduras que deben anclarse en el encepado. El módulo o batache que se construye en cada fase suele tener de 2.50 m a 3.50 m de longitud, aunque pueden ejecutarse de otras dimensiones. En cuanto al espesor de las pantallas suele estar comprendido entre 0.45 m- 0.60 m - 0.80 m- 1.00 m y 1.20 m,

En algunas ocasiones en que el estrato resistente se encuentra a una profundidad moderada pueden emplearse micropilotes, la diferencia esencial entre éstos y los pilotes "in situ" estriba en el tamaño de la perforación necesaria y en el proceso constructivo. El elemento transmisor de la carga es usualmente metálico.

La ejecución del micropilote se inicia con la perforación del terreno, luego se coloca el elemento metálico resistente en su interior (un tubo o perfil laminado) y la fase final consiste en una inyección de contacto entre el terreno y el tubo metálico. En lo relativo a su diámetro no suele superar los 350 mm.

Imagen 12.38: Cimentación con micropilotes

Durante la construcción en ocasiones es aconsejable auscultar el conjunto pila-cimiento con nivelación de precisión para detectar posibles asientos o giros. Suele realizarse tomando cuatro puntos de referencia en la cara superior del cimiento y en la coronación de la pila. Se tomarán medidas durante todo el tiempo que dure la obra, con frecuencia mensual.

El proceso de construcción de las cimentaciones deberá seguir las disposiciones específicas dadas en la "Guía de Cimentaciones en obras de Carretera", que aunque no es de obligado cumplimiento contiene una serie de reglas de buena práctica.

6.2 CONSTRUCCIÓN DE ESTRIBOS

Aunque no existen diferencias significativas se comentarán los procesos constructivos de las diferentes tipologías de estribos por separado:

6.2.1 ESTRIBOS CERRADOS:

Una vez construidas las cimentaciones, se comienza la construcción de los alzados de los estribos por el montaje de las armaduras de los muros frontales y en vuelta, si estos existen. Estas armaduras se solapan con las esperas de las cimentaciones. Una vez montadas las armaduras, y dispuestos los separadores que garanticen los recubrimientos especificados en el proyecto, se encofran las caras de los alzados de los muros. En general suelen emplearse encofrados de paneles fenólicos o metálicos, los que tienen dimensiones estándar y que unidos por diferentes elementos permiten alcanzar las dimensiones necesarias para cada superficie a encofrar. Un aspecto destacable es que si la altura de estos muros es muy importante, suele ejecutarse su construcción por fases sucesivas en dos o tres alturas de unos cuatro metros cada una.

Cabe destacar la necesidad de que los encofrados de los muros sean debidamente arriostrados, ya que los empujes del hormigón fresco son importantes y deben ser por tanto correctamente fijados.

A continuación se realiza el hormigonado de los muros, y una vez alcanzada la resistencia prevista y correctamente curado el hormigón se procede a continuar con la construcción del resto de la altura de los muros de forma similar a la indicada o bien realizar la construcción de aletas, muretes de guarda o muretes laterales dispuestos como cierre de la meseta de coronación del estribo, donde se sitúan los aparatos de apoyo.

Estos muretes pueden ser construidos al finalizar el tablero, ya que para poder construir el mismo puede ser necesario tener que acceder a la cara lateral frontal del tablero, por ejemplo en caso de requerirse la realización de operaciones de tesado de cables que se anclen en dicho frente.

Algunas de las cuestiones más destacables a la hora de comprobar que se está construyendo correctamente estos elementos, es lo concerniente a las cotas de la meseta de los aparatos de apoyo y que la misma posee una geometría tal que evite la acumulación de agua en su superficie. Se suele dejar un canalillo en la unión del murete con la meseta que recoja el agua y se colocan drenes de 5 cm de diámetro para que permitan la salida del agua hacia el trasdós.

Es conveniente que en este tipo de estribos, una vez finalizada la construcción de sus muros, se ejecuten los trabajos de impermeabilización de su trasdós, la colocación de la membrana drenante o del material filtrante que conforma junto con los tubos de drenaje el sistema de evacuación de aguas de su trasdós y se realice el relleno por detrás del muro hasta la cota de la meseta.

Cuando se completa la construcción con el murete de guarda, también se construye la losa de transición, que evita asientos diferentes entre el tablero y el terraplén adyacente al mismo.

Existen estribos cerrados que son construidos utilizando elementos prefabricados. Se trata de soluciones en las que se sustituye los alzados de los estribos por módulos verticales de 1.20 m de ancho con sección en T, empotrados en la cimentación, que sí se construye in situ.

Imagen 12.39: Ejecución de estribo cerrado ( Encofrado )

Imagen 12.40: Ejecución de estribo cerrado ( Ferrallado )

Imagen 12.41: Ejecución de estribo cerrado ( Terminado )

6.2.2 ESTRIBOS ABIERTOS

La construcción de este tipo de elementos es similar a la ya comentada para los estribos cerrados, en particular en lugar de los muros lo que se construye en primer lugar son las pantallas. Su construcción requiere disponer la armadura solapada con las esperas dejadas en las cimentaciones, encofrar y hormigonar las pantallas.

Nuevamente destacar la necesidad de arriostrar de forma correcta los encofrados, en particular porque en estos elementos no suele realizarse una construcción por alturas.

Una vez construidas las pantallas se procede a construir el dintel, que es el elemento que une a las pantallas y sobre el que se disponen los aparatos de apoyo. El dintel requiere ser cimbrado, generalmente desde el terreno, para ser construido. El proceso es el mismo, se dispone el fondo o cara inferior del encofrado, luego se coloca la armadura y a continuación los encofrados laterales, finalizándose con el hormigonado del elemento.

El dintel suele tener en ambos laterales unas aletas en vuelta, que impiden que las tierras dispuestas en su trasdós invadan la meseta de los aparatos de apoyo. Estas aletas suelen construirse a la vez que se construye el dintel o bien cuando se realiza el murete de guarda, que como ya se comentó suele construirse una vez finalizada la ejecución del tablero.

Una vez construido el estribo se realizan los rellenos de tierras adyacentes al mismo, esta suele ser una operación dificultosa, ya que es difícil conseguir una adecuada compactación del material de los rellenos. En aquellos lugares donde se puedan producir asientos importantes se debe construir el terraplén hasta cierta cota antes de construir el dintel, esto reducirá notablemente los esfuerzos adicionales en las pantallas.

6.2.3 ESTRIBOS TIPO CARGADERO

Estos elementos suelen no tener cimientos y se construyen directamente sobre el terreno, ya sea la coronación de un desmonte o de un terraplén. En cualquier caso el aspecto más destacable para la construcción de los mismos es la de garantizar la correcta compactación del terreno de cimentación. La construcción en sí es similar a las ya comentadas, comenzando por ejecutar un hormigón de limpieza sobre el cual construir este cargadero, luego se dispone la ferralla, los encofrados y finalmente se hormigona. Los pilotajes de estos estribos deben ejecutarse desde la coronación del terraplén.

Dentro de los aspectos a comprobar en la construcción de estos elementos está el verificar que existe una distancia suficiente entre el frente del mismo y el comienzo del talud del terreno en que se apoya y por otra parte que una vez construido queda parcialmente enterrado. Por sus características funcionales no es necesaria la disposición de losas de transición en este tipo de elementos. El terraplén debe concluirse antes de construir el durmiente y es aconsejable construirlo con un sobreancho para dejar bien compactada la zona donde apoya el cargadero, luego se excava este sobreancho y se construye el encachado del talud.

6.3 CONSTRUCCION DE PILAS

La geometría de las pilas se ve fuertemente influenciada por las características constructivas del tablero, ya que las pilas son los elementos que deben servir para auxiliar la construcción de los tableros.

Por ejemplo, cuando se trata de tableros construidos mediante el uso de una cimbra desde el terreno, las pilas no tienen ningún condicionante ya que en estos casos el tablero se construye sin la colaboración de las pilas, otro tanto sucede cuando se construyen tableros de vigas prefabricadas, cuyo montaje se realiza con el auxilio de grúas. Por lo contrario cuando se utilizan cerchas metálicas de lanzamiento para disponer las vigas prefabricadas, es necesario que las pilas estén diseñadas para permitir el montaje de estos elementos lanzavigas, evidentemente este condicionamiento es mayor cuando el puente tiene planta curva.

Otros casos en que las pilas están fuertemente condicionadas por los tableros, son los de los puentes construidos por voladizos sucesivos y también en los que se utilizan auto-cimbras que se lanzan desde los vanos anteriores construidos a los siguientes por construir.

La construcción de pilas es en muchos casos similar a la comentada para los estribos, en particular para el caso de pilas de sección maciza y con dinteles.

En el caso de las pilas huecas, suelen emplearse dos sistemas de construcción, uno de ellos mediante encofrados sucesivos y el otro denominado de trepa.

Para la construcción con encofrados normales, se realiza primero el montaje del encofrado interior, se dispone la armadura, solapándola con las esperas de la cimentación o del tramo anterior de pila, luego el encofrado exterior y por último se procede al hormigonado. Todas las recomendaciones dadas en el Tema 2 para el vertido, compactación, curado y desencofrado del hormigón son igualmente válidas para la ejecución de las pilas.

Los encofrados suelen ser de 3 o 4 metros de altura, por lo que el ritmo de avance de construcción por este método viene condicionado por el número de puestas que se realizan en un determinado período de tiempo.

Imagen 12.42: Ejecución de alzados de pilas

En el caso de los encofrados tipo deslizante, el encofrado se fija a unas barras de acero dispuestas verticalmente en el interior de la sección de la pila, sobre las que el encofrado trepa a medida que se va hormigonando dentro del mismo. Es decir es un sistema de construcción continuo, que una vez iniciado requiere que tanto el montaje de los sucesivos tramos de la armadura como el suministro del hormigón sea ininterrumpido. Este tipo de encofrado requiere una geometría de la pila compatible con este tipo de continuidad, ya que el cambio de la sección transversal no podría realizarse. El sistema se compone de los paneles de encofrado constituidos por chapa metálica rigidizada, los yugos que sujetan y rigidizan los moldes, y los gatos que "trepan" por la barra arrastrando el molde. Las tolerancias de montaje son muy estrictas, tanto para los encofrados como para la ferralla.

El encofrado trepante en cambio permite un carácter discontinuo en la ejecución, se compone del encofrado, generalmente de madera para que sea más liviano, y la plataforma de seguimiento tanto interior como exterior, el carro de desplazamiento del encofrado y los anclajes embebidos en el hormigón que sirven de apoyo a la estructura trepante. Este sistema es válido para pilas con sección variable.

Aunque este tipo de pilas huecas se construya según lo indicado, en cualquier caso es necesario disponer en su coronación un capitel macizo. Este elemento se construye generalmente disponiendo un encofrado perdido en el hueco interior dejado por la sección de la pila, encofrando el exterior y disponiendo la armadura del capitel, y hormigonando posteriormente el mismo.

Imagen 12.43: Hormigonado del cabecero de la pila

También existen soluciones de pilas con elementos prefabricados, tanto de los fustes como de los dinteles o bien de éstos últimos solamente. Para ello se dejan en las cimentaciones vainas corrugadas que permiten el anclaje de las armaduras que sobresalen del fuste mediante mortero sin retracción

6.4 CONSTRUCCION DE TABLEROS

Se exponen en los siguientes puntos los procedimientos constructivos más utilizados para la construcción de tableros de puentes.

6.4.1 TABLEROS "IN SITU

La construcción mediante cimbras es el método tradicional más utilizado, originalmente las estructuras que conforman las cimbras se realizaban con madera, aunque en la actualidad se utilizan elementos metálicos para su ejecución. Hoy en día existen una serie de elementos metálicos estandarizados que se comercializan para la ejecución de estos elementos auxiliares, lo que facilita las tareas de montaje y desmontaje de las cimbras, ya que los diversos elementos tipo puntales y vigas poseen elementos de unión que permiten el rápido ensamblaje entre ellos, estos se denominan husillos de conexión. Este sistema de cimbra se le denomina "cimbra cuajada", porque se distribuye uniformemente debajo de la superficie del tablero.

Este tipo de cimbra cuajada suele emplearse en puentes cuyas pilas son de baja altura (en el orden de los 6 o 7 metros) y el número de vanos es reducido y no existen impedimentos para su apoyo en el terreno, y se adaptan bien a los casos donde la sección transversal es variable y las luces de cada vano son diferentes.

Normalmente la cimbra se construye de una sola vez aunque el hormigonado del tablero puede ejecutarse por partes.

El conjunto de la cimbra está integrado por la cimentación, la cimbra propiamente dicha, los elementos dispuestos entre la cimbra y el encofrado y éste último.

La cimentación de la cimbra requiere condiciones de capacidad portante adecuadas para las cargas que se han de transmitir al terreno, y por lo tanto debe ser correctamente diseñada y ejecutada. En algún caso particular en que sea necesario cimbrar en una zona inundable se deberá realizar una cimentación debidamente protegida frente a la posible erosión o socavación de la superficie de apoyo, en el resto de casos la cimentación suele resolverse mediante un entramado de maderas apoyadas en el terreno. Se debe prever y evitar que no se produzcan asientos en el terreno cuando se hormigone el tablero, debido al peso del hormigón fresco.

Imagen 12.44: Detalle cimbra cuajada metálica

Respecto a la cimbra propiamente dicha, tal como ya se comentó anteriormente está compuesta por una serie de elementos metálicos que deben cumplir condiciones de adecuada rigidez, facilidad de montaje y capacidad de adaptación a las dimensiones requeridas. Las estructuras auxiliares de las cimbras requieren de forma preceptiva que exista un proyecto completo de la misma que incluya un cálculo estructural justificativo de sus elementos y uniones, los planos de definición geométrica correspondientes, incluyendo la definición de la cimentación, y las especificaciones para su montaje, y el plan de control del montaje de la misma. Este Proyecto debe ir firmado por un titulado superior y la firma de los responsables de la construcción del Puente. Debido a que en general se reutilizan elementos metálicos se debe definir claramente los criterios de aceptación y rechazo de las piezas que presenten golpes y abolladuras, o se hayan deformado en otros ciclos de carga anteriores.

Dentro de las soluciones del tablero cimbrado existe la posibilidad de utilizar cimbras diáfanas, o con ventanas, que permiten a la estructura auxiliar apoyarse en el terreno mediante apoyos discontinuos separados entre 6 y 16 metros como máximo, que corresponde con pilares de secciones triangulares o cuadrangulares con una capacidad del orden de los 12 a 45 toneladas y que en casos excepcionales pueden ser mayores. Entre estos apoyos se disponen vigas articuladas en los cuales se apoyan los encofrados. Ambos tipos de elementos, pilares y vigas, son también elementos estandarizados

desmontables y que generalmente son de acero de alta resistencia protegidos con tratamientos contra la corrosión.

Imagen 12.45: Cimbra diáfana o con ventanas

Este tipo de solución se aplica cuando es necesario cimbrar dejando gálibo libre para el paso de carreteras o vías férreas existentes o también cuando se requiere salvar un cauce de agua o por razones de capacidad de cimentación del terreno resulta más económico apoyarse de forma discontinua en el mismo.

Tanto los pilares como las vigas están formados por módulos que pueden ensamblarse entre sí mediante bulones formando una jácena de rigidez resistente variable con la longitud requerida.

No se incluyen detalles de las características de los diferentes módulos y uniones debido a que los elementos que constituyen estas cimbras son generalmente suministrados por empresas especializadas, y que cada una de ellas posee sus propias patentes y ha ensayado sus elementos para obtener las cargas de diseño de las mismas. Hay que tener en cuenta que no son elementos nuevos sino que se reutilizan muchas veces a lo largo de su vida útil, por lo cual sus valores de diseño se obtienen considerando coeficientes de reducción de su capacidad portante debido a posibles desviaciones geométricas y abolladuras, a que el acero ha podido sufrir varios ciclos de carga y descarga, y a posibles excentricidades accidentales en el montaje de la cimbra.

La transición entre la cimbra y el encofrado generalmente está constituida por unos husillos que permiten regular la altura y unos dispositivos en forma de U en los que se apoyan unos elementos de madera, sobre los que a su vez se apoya el encofrado. El encofrado generalmente está resuelto con paneles fenólicos o con paneles de chapa metálica, que se rigidizan mediante elementos metálicos. Se debe asegurar la estanqueidad del panel encofrante para evitar la pérdida de lechada y también la indeformabilidad del mismo durante el hormigonado de la losa.

Imagen 12.46: Colocación de encofrados sección cajón

En algunos casos por razones estéticas puede llegar a utilizarse algún panel encofrante con una textura singular, como por ejemplo la utilización de madera machihembrada. Un aspecto muy importante a atener en cuenta es la necesidad de que los encofrados se monten con las contraflechas especificadas en proyecto de forma que la geometría final de la estructura responda a la prevista en el diseño.

En la ejecución de la cimbra se prestará especial atención a la zona de transición entre la cimbra y el encofrado ya que la misma es la que se ejecuta de forma más artesanal, y por lo tanto es la más susceptible de presentar algún tipo de problemas.

Otro aspecto importante a considerar son los arriostramientos frente a cargas horizontales y los necesarios para evitar el pandeo de los pilares, y la posible inestabilidad del sistema por torsiones. En el vertido del hormigón se debe considerar la asimetría de cargas que puede producirse al empezar a hormigonar una superficie importante. Se deberá limitar la altura de vertido, y las posibles diferencias de espesores entre zonas de superficie de hormigonado, distribuyendo el hormigón vertido de la forma más uniforme posible.

Una vez terminada la ejecución de la cimbra y dispuestos los encofrados se procederá a la limpieza del fondo de los encofrados, la aplicación del líquido desencofrante y a continuación se dispondrán las armaduras.

La ferralla puede ser montada "in situ" o bien traerla desde el taller total o parcialmente montada. Como es habitual es necesario que la misma disponga de los separadores que garanticen los recubrimientos previstos en el proyecto, de acuerdo con el tipo de ambiente en el que se emplace la obra, por ejemplo ambiente marino tipo IIIa por estar a menos de 5 km de la costa.

Imagen12.47: Hormigonado de tablero con vainas de acero activo

En los tableros pretensados además del montaje de la ferralla es necesario disponer a la vez las vainas donde se alojarán los cables de postesado y los elementos de anclaje de los mismos. Las vainas deben replantearse con especial cuidado y deben fijarse a la armadura pasiva de forma rígida cada metro para evitar que se desplacen durante el hormigonado. En particular esta precaución es de suma importancia en las zonas correspondientes a los anclajes, debido a que por la densidad de armaduras son las zonas más sensibles a que se presenten problemas por un hormigonado deficiente, por ejemplo que se hundan en el frente del hormigón las placas de anclaje al tesar.

Las placas pueden ser de anclaje activo, desde donde se realiza el tesado mediante gatos, o pasivas don los cables sólo se fijan, pero no se tira de ellos.

En algunos casos el enfilado de los cables de postesado dentro de las vainas se realiza antes de colocar éstas en su posición definitiva, pero en general se enfilan estos cables una vez que el tablero ya ha sido hormigonado.

Imagen 12.48: Detalle anclajes activos en borde de tablero con cables enfilados

Dependiendo del tipo de sección transversal del tablero puede ser necesario que durante el ferrallado se dispongan unos aligeramientos de porexpán o de otro tipo como por ejemplo los conformados por una malla metálica. Se debe prestar especial atención a las fijaciones de estos aligeramientos al encofrado

para evitar que floten o se aplasten por la presión del hormigón fresco, ya que este tipo de incidentes produce una importante variación en las características mecánicas resistentes del tablero.

En las secciones tipo cajón es necesario disponer los encofrados interiores que permiten ejecutar la sección hueca del tablero. Una vez ya colocados se procederá al control de encofrados, ferralla, vainas y anclajes del pretensado para a continuación realizar el hormigonado del tablero. En general el hormigonado deberá seguir las fases que se han definido previamente en el Proyecto.

A continuación se procede al hormigonado, teniendo en cuenta que este trabajo debe ser continuo y de no ser posible realizarlo de esta forma, deben ser previstas las juntas de hormigonado, de forma de garantizar el correcto funcionamiento estructural del elemento en que se disponga la junta mencionada.

Existen algunas circunstancias que pueden requerir una serie de medidas de precaución al realizar el hormigonado, estas están en relación con la temperatura ambiente en el momento de realizar la operación, la presencia de fuertes vientos, grandes precipitaciones, etc. La acción del frío sobre el hormigón en período de fraguado retarda e incluso anula su endurecimiento. Si el frío es tan intenso como para que se hiele el agua durante el fraguado su acción será nefasta: disminuye la resistencia, se vuelve poroso y pierde cohesión habrá que demoler.

Por el contrario el tiempo caluroso puede producir alteraciones de la docilidad del hormigón porque es necesaria mayor cantidad de agua para alcanzar la misma docilidad, disminuye el tiempo de fraguado y favorece la fisuración por retracción.

Una vez realizado el hormigonado, debe prestarse especial atención al curado del hormigón, para ello deben tomarse las medidas necesarias para garantizar que durante las primeras edades del mismo este está convenientemente protegido de una prematura pérdida de humedad que produzca fisuras en su superficie. El curado es una de las operaciones más importantes para obtener una resistencia y durabilidad del hormigón adecuadas.

La duración mínima del curado puede calcularse de acuerdo con la fórmula indicada en la EHE-08.

En los tableros de hormigón armado, una vez transcurrido el tiempo previsto para que el elemento hormigonado tenga la resistencia suficiente para ser desencofrado, se retirarán los encofrados y las cimbras. En el Artículo 73º de la EHE-08 se plantean las condiciones que deben ser tenidas en cuenta para esta operación. En el caso de los tableros de hormigón postesado, cuando se haya alcanzado la resistencia especificada en el Proyecto para el tesado de los cables, se retirarán los encofrados laterales y se procederá a realizar la operación de tesado.

Si no se han montado las vainas con los cables en su interior es necesario en primer lugar proceder al enfilado de los mismos.

Normalmente los cables suelen estar formados por cordones (generalmente de siete alambres cada uno) que se van enfilando uno a uno dentro de las vainas mediante el uso de una enfiladora. Una vez introducido el conjunto de cordones que forma el cable en las vainas se procede a enfilar los mismos en las cabezas de anclaje.

Imagen 12.49: Tesado de armaduras activas en sección cajón

La operación de tesado de los cables puede realizarse mediante el uso de gatos unificares o multifilares, siendo preferible el uso de éstos últimos ya que la operación de tesado simultáneo de todos los cordones evita diferencias de cargas entre unos y otros. El orden en que se tesan los distintos cables de una misma sección es el que se indica en los planos. En algunos casos puede requerirse que se realice el tesado de los cables en más de una fase. Dependiendo de si uno o varios extremos poseen anclajes activos se tesará de un lado o de ambos. Por razones prácticas los pretensados que se realizan desde ambos extremos son más eficaces que los que se ejecutan por un solo extremo. La operación de tesado se controla mediante dos variables: el alargamiento que sufren los cables y la presión de los gatos, que se controla mediante la presión que miden los manómetros. En el caso de emplearse manómetros son recomendables los de los de precisión, con dispositivos de seguridad contra el golpe de ariete.

El análisis de los alargamientos medidos y su comparación con los alargamientos teóricos que figuran en los Planos del Proyecto permite evaluar la validez del tesado realizado. Es importante que en los partes de tesado se indique cualquier tipo de incidencia, como por ejemplo la rotura de algún alambre, además de los datos básicos como por ejemplo: Características de los anclajes, empalmes, vainas, de los equipos de tesado e inyección, coeficientes de rozamiento y penetración de cuñas, y el valor de los alargamientos obtenidos y las presiones y fuerzas de tesado aplicadas.

Una vez finalizado el proceso de tesado, los anclajes deben retener eficazmente los tendones cuando la parte saliente de éstos es cortada, resistir su carga unitaria de rotura y transmitir al hormigón una carga igual a la máxima que el tendón suministra.

A continuación, con el fin de proteger las armaduras activas, se inyectan las vainas con productos de inyección que deben cumplir lo especificado en el Artículo 35.4 de la EHE-08. Estos productos de inyección pueden ser adherentes o no adherentes.

En los tableros con pretensado adherente, que es el sistema más utilizado, se realiza el relleno de las vainas mediante una inyección de una lechada de cemento.

La inyección se realiza con el auxilio de una bomba que inyecta a presión la lechada en el interior del conducto. Para el control de la inyección en las vainas se dispone una serie de manguitos intermedios que permiten controlar que la lechada rellena completamente la totalidad del conducto. La resistencia a compresión a 28 días de la mezcla de inyección no será inferior a 30 N/mm2. Las cabezas de los anclajes suelen estar alojadas en cajetines dispuestos en la carra frontal del tablero, o de unas cuñas, por lo que se las sella rellenando el cajetín con hormigón o mortero de cemento para protegerlas.

Estas armaduras activas deben cumplir las condiciones de sección y resistencia fijadas en los Planos. En el Artículos 34º y 35º de la EHE-08 se describen las características que deben cumplir las armaduras activas, todos los elementos del sistema de pretensado como ser los anclajes, los gatos hidráulicos, los aparatos de medida para medir las presiones en los gatos, que habitualmente son manómetros, los dispositivos de anclaje y empalme de las armaduras postesas y las vainas y accesorios necesarios.

6.4.2 TABLEROS PREFABRICADOS

La construcción de tableros prefabricados es una construcción mixta que combina la utilización de electos prefabricados como vigas y prelosas con la ejecución de las losas parcialmente in situ.

La fabricación de los distintos elementos prefabricados suele ser realizada en Establecimientos industriales especializados que poseen talleres y parques de fabricación totalmente equipados para la ejecución de las mismas.

Debido a estas circunstancias la calidad de los acabados y las características geométricas y resistentes de estos elementos está muy controlada, y resultan por lo tanto en una calidad muy buena. Esto se traduce en unos coeficientes y recubrimientos menores que los de la construcción in situ.

No es motivo de este curso la descripción de la fabricación y control de estos elementos prefabricados, pero sí se describe a continuación el montaje de estos elementos en obra, para ejecutar estos tableros.

Generalmente estos elementos prefabricados son transportados a la obra mediante camiones de grandes dimensiones o transportes especiales dependiendo de la longitud de los elementos, esto debe tenerse en cuenta para la accesibilidad de los camiones a la zona de implantación de la estructura.

Para disponer las vigas en su posición definitiva sobre los apoyos pueden emplearse diversos métodos, dependiendo de los distintos condicionantes que existan en cada caso. Entre estos métodos figura la colocación de las vigas mediante grúas ubicadas en el terreno o dispuestas sobre el propio tablero, utilizando vigas de lanzamiento, izado con cabestrantes desde el terreno, transporte por flotación e izado con cabestrante desde las pilas o desde el propio medio de flotación.

Imagen 12.50: Colocación de vigas con grúas

Uno de los métodos más comunes es la utilización de grúas, pero está limitado en función de la capacidad de carga y el alcance de la misma. Si es posible realizar el montaje de los elementos desde el terreno, se prefiere esta opción que permite montar todas las vigas simultáneamente.

De lo contrario se puede disponer la grúa sobre el tablero ya ejecutado. Esta opción es más lenta porque requiere la ejecución vano a vano del tablero.

Cuando la longitud y el peso de la viga excede la capacidad de una grúa se pueden disponer dos, una en cada extremo del vano, y proceder al izado actuando simultáneamente. Esta operación debe ser realizada con suma precisión para evitar desequilibrios. En el caso de utilizar grúas las prelosas se disponen entre las vigas de igual forma.

Imagen 12.51: Colocación de vigas y encofrados perdidos con grúas.

Otro método habitual de colocación de vigas, cuando el peso de las mismas o la altura del tablero sobre el terreno son muy elevados, es la utilización de vigas de lanzamiento. Estas vigas están constituidas por cerchas metálicas que son grandes vigas de celosía, que apoyándose en las pilas del puente transportan las vigas prefabricadas a su posición definitiva.

Imagen 12.53: Vista general de vigas de lanzamiento.

Existen dos casos, uno de ellos en que la cercha sólo tiene movimiento longitudinal y deposita la viga sobre unos carretones o patines que corren sobre carriles situados en la coronación de la pila, y el otro que posee cerchas con movimiento longitudinal y transversal (ripado) que permiten colocar los elementos directamente en su posición.

Las vigas se acercan al punto donde las coge el lanzavigas utilizando un carretón elefante.

Este sistema requiere de personal cualificado con experiencia en el montaje y manejo del lanzavigas, ya que esta estructura auxiliar además de la propia cercha posee una serie de mecanismos que son los que permiten su desplazamiento a lo largo del tablero para poder montar las vigas de cada vano.

El uso de este tipo de lanzavigas tiene algunas limitaciones debido a que no puede emplearse con pendientes longitudinales importantes, ni con pendientes transversales en los apoyos.

Los tableros prefabricados se ejecutan disponiendo en primer término las vigas y habitualmente se disponen placas de encofrado perdido entre las mismas, completándose luego el tablero mediante el hormigonado de una losa in situ.

Imagen 12.54: Colocación de vigas

Las placas prefabricadas pueden ser de hormigón armado, aunque la solución más frecuente es la de hormigón pretensado, suelen ser de un ancho pequeño para evitar alabeos. Existen dos tipos de placa de encofrado, la de "encofrado perdido" y la de "placa colaborante". Esta última incluye armadura de conexión entre la placa y la losa in situ.

Las caras laterales de la losa suelen encofrarse in situ, existiendo varias soluciones para su fijación al resto del tablero.

Imagen 12.55: Placas colaborantes tipo voladizo.

Para el hormigonado de los voladizos, se disponen paneles de encofrados que pueden ser soportados por costillas metálicas fijadas a las caras laterales de las vigas o bien suspendidos de vigas metálicas transversales dispuestas sobre el propio tablero, o también utilizar un carro auxiliar de hormigonado. La zona de la losa sobre los apoyos de las pilas, o losa de continuidad, se construye para evitar la presencia de juntas entre cada vano con la consiguiente incomodidad para el usuario. Suele tener un canto menor que el resto de la losa para dotarla de mayor flexibilidad, por lo que se dispone habitualmente una lámina de porexpan que reduce su espesor.

Las operaciones de colocación de ferralla y hormigonado de la losa in situ sobre las vigas deben cumplir todos los requisitos que ya han sido descritos en los tableros in situ.

6.4.3 TABLEROS CONSTRUIDOS POR VANOS SUCESIVOS

La construcción por vanos sucesivos implica ejecutar generalmente un vano y una parte del siguiente (del orden del 20% de la luz del vano), por ello en estos puentes el primer vano suele tener una luz en torno al 80% de los centrales. La longitud del voladizo coincide con el punto de momento nulo del vano continuo, lo que hace que la zona de unión de fases sea óptima tanto desde el punto de vista estructural como para la unión de las fases de postesado. En estos casos pueden utilizarse para unir los cables acopladores, que dotan de continuidad a cada cable a lo largo de todo el puente o se pueden anclar los cables fase a fase cruzando en cuñas interiores del tablero las placas de anclaje de final de fase y principio de la siguiente.

Para la construcción de tableros ejecutados por vanos sucesivos pueden emplearse cimbras desmontables, cimbras trasladables o cimbras autolanzables, siendo estas últimas las que se utilizan más en la actualidad.

Este tipo de construcción es aconsejable para puentes con luces repetitivas, gran cantidad de número de vanos, altura de pilas baja o media, condiciones de apoyo adversas sobre el terreno y preferiblemente para secciones de tablero uniforme.

En el caso de la cimbra desmontable, donde se requiere que la altura de las pilas sea baja, el conjunto está formado por unos elementos tipo pilar y una serie de vigas metálicas sobre las que apoyan los encofrados. Suelen emplearse los propios pilares del puente como apoyo de la cimbra. La construcción con este sistema implica la utilización reiterada de la misma cimbra, montándola y desmontándola para construir cada vano.

En el otro sistema de cimbras trasladables la estructura auxiliar se traslada mediante carretones sobre unos carriles dispuestos sobre el terreno. Generalmente la cimbra se apoya en las propias pilas del puente durante el hormigonado. Requiere que exista espacio libre suficiente alrededor de las pilas para trasladar la cimbra de un vano al siguiente. Esto requiere que los encofrados puedan abrirse durante el traslado.

El uso de los dos tipos de cimbra anteriores requiere una cuidada conexión entre el encofrado de la fase a hormigonar y la parte del tablero ya ejecutada.

Como ya hemos comentado el sistema de construcción vano a vano más utilizado es el de cimbras autolanzables o autocimbras. Su utilización más extendida es en puentes con gran altura de pilas,

importantes longitudes de tablero, luces de más de treinta y hasta 65 m y en general aunque no de forma limitativa de sección transversal uniforme.

Evidentemente son la solución más idónea cuando se requiere salvar algún obstáculo en el terreno así como también cuando existen suelos poco competentes o por razones medio ambientales se requiere minimizar la afección en el entorno.

Las autocimbras están constituidas por un conjunto de vigas de celosía o de alma llena metálicas, y constan de una serie de mecanismos y aparatos que posibilitan su avance y emplazamiento. Esta estructura auxiliar se apoya en las pilas del propio puente y en la parte del tablero ya construido. Para su apoyo en las pilas requiere habitualmente de la colocación adosada a las mismas de unas estructuras auxiliares, cuyo empotramiento debe ser previsto en el diseño de la pila.

Existen dos tipos de autocimbra: la que se dispone por encima de los encofrados y la que se dispone por debajo. Las cimbras dispuestas por encima tienen la ventaja de no limitar el gálibo vertical disponible por debajo del puente y además permiten su utilización por un puente grúa para la colocación de la ferralla, en cuanto a sus desventajas se debe destacar que la estar los encofrados la rigidez del conjunto cimbra-encofrados es menor y también que requiere de apoyos provisionales sobre las pilas.

Las cimbras dispuestas por debajo restringen el gálibo vertical disponible bajo el puente y también de un apoyo auxiliar sobre las pilas, sus ventajas son que el conjunto cimbra-encofrado es más rígido porque trabajan de forma conjunta y el acceso de los materiales para ejecutar la construcción es más fácil.

El conjunto de la autocimbra suele tener una longitud de dos veces y media a tres la longitud de un vano. Está formado por los encofrados, una serie de correas en contacto directo con el encofrado que se apoyan en unas cerchas dispuestas en sentido transversal al puente y separadas de 2 a 5 metros que a su vez se apoyan en las vigas principales. Las vigas principales suelen ir agrupadas en dos, tres o cuatro cuchillos cortantes. Las vigas principales poseen en su parte delantera como trasera unos patines curvos que facilitan compensar la flecha que se produce durante el lanzamiento en el momento de llegar al apoyo. El extremo posterior consta de los dispositivos de cuelgue necesarios para fijar la autocimbra a la fase anterior ya construida.

Durante el hormigonado la autocimbra se apoya por un extremo en el vano anterior ya hormigonado y en el otro en la pila siguiente, mientras que en la operación de lanzamiento lo hace sobre dos pilas.

Imagen 12.56: Autocimbra.

Una vez situada en posición de hormigonado se prepara el encofrado, se dispone la ferralla y se realiza el hormigonado y el tesado de los cables correspondiente. Todas estas tareas deben ser realizadas de acuerdo con los requisitos indicados para los tableros de las losas in situ.

Imagen 12.57: Detalle de armados y encuentro de fases.

A continuación la cimbra se descuelga del apoyo trasero de la fase anterior y mediante el sistema de gatos verticales que posee se descimbra la fase recién construida. Luego se realiza la apertura y ripado de los encofrados para permitir el lanzamiento de la autocimbra al vano siguiente, operación que se ejecuta empujándola con gatos o trácteles hasta su nueva posición. Una vez en su nueva posición se realiza el ripado y cierre de los encofrados y se dispone el cuelgue de l parte trasera, pasándose a construir la fase siguiente.

Imagen 12.59: Vistas de la autocimbra y fases terminadas.

El empleo de la autocimbra requiere una serie de controles en relación con las deformaciones y las contraflechas, las secuencias de hormigonado para evitar fisuraciones en el hormigón producidas por diferencias de fraguado y también en relación con las juntas de hormigonado entre las fases.

Estas estructuras auxiliares son en realidad mecanismos ya que su función estructural no se limita a la sustentación de su peso propio y el peso del hormigón durante su fraguado sino que en su vida útil pasa por estados de servicio donde sufren solicitaciones de naturaleza dinámica debidas al movimiento necesario para su lanzamiento.

En la "Instrucción complementaria para a utilización de elementos auxiliares de obra en la construcción de puentes de carretera", orden FOM del 27/12/2007 se indica los requisitos que debe cumplir el proyecto de estos medios auxiliares.

Debido al alto costo de estas estructuras y a su constante reutilización para garantizar su correcto estado de conservación, y sobre todo porque hay que tener en cuenta que no son elementos nuevos sino que se reutilizan muchas veces a lo largo de su vida útil, es necesaria una revisión continuada del estado de la cimbra y también de las uniones de la misma a las pilas y al frente de fase.

Aunque no es de uso frecuente puede llegar a utilizarse en la construcción por fases elementos prefabricados en taller del tipo dovela. En este caso la cimbra sirve de apoyo provisional a las piezas prefabricadas hasta que son unidas entre sí generalmente mediante cables de postesado.

6.4.4 TABLEROS EJECUTADOS POR VOLADIZOS SUCESIVOS

La construcción por voladizos sucesivos puede aplicarse tanto a la construcción de dovelas in situ como prefabricadas. Existen cuatro sistemas posibles:

• El primero y más utilizado es el de un carro móvil soportado por el propio tablero. • El segundo consiste en la utilización de un andamiaje que se desplaza sobre el terreno y bajo el tablero, • El tercero consta de una viga auxiliar metálica apoyada en las pilas o en una pila y el tablero. • El cuarto consiste en la utilización de una cimbra atirantada

El sistema constituido por un carro móvil que cumple la función de encofrar, posicionar geométricamente la dovela y soportar el peso del hormigón hasta que se solidarice la nueva dovela con la parte ya construida, es el de uso más frecuente y se describirá con gran detalle.

La primera dovela, llamada dovela cero, se construye sobre la coronación de la pila disponiendo sobre la misma los encofrados.

Además suele empotrarse esta primera dovela a la coronación de la pila de forma provisional, durante la construcción, o en algunos casos de forma definitiva, para lo cual se dispone un postesado entre el capitel de la pila y la mencionada dovela cero.

La evaluación de los esfuerzos de este empotramiento requiere tener en cuenta hipótesis de carga en relación con las posibles variaciones de peso respecto a los valores teóricos, situaciones accidentales de sobrecargas, las acciones del viento y en particular se debe tener en cuenta la geometría real de la estructura (planta curva, pendiente longitudinal, etc.).

6.4.4.1 TABLERO CON DOVELAS EJECUTADAS IN SITU:

Posteriormente a medida que se van construyendo nuevas dovelas éstas se unen mediante cables de postesado que van uniendo dovelas de ambos extremos del puente. Se utilizan habitualmente dos carros de avance y se construye siempre de forma simétrica, de forma de minimizar los esfuerzos desequilibrados en la pila.

Imagen 12.59: Vista del carro de hormigonado.

Existen varios tipos de carros móviles, de acuerdo con sistema estructural unos son con vigas principales superiores, otros con las vigas principales inferiores y otros autoportantes.

Los carros móviles con vigas principales superiores constan de: sendas vigas colocadas por encima de la dovela en la vertical de las almas de la sección del cajón, de unas vigas transversales que rigidizan al conjunto y de las que cuelgan los encofrados, tanto interiores como exteriores y de las plataformas de trabajo. La estabilidad de estos carros se asegura mediante el anclaje de las vigas principales a la dovela anterior. Durante el avance se requiere de un contrapeso trasero para equilibrar el carro.

Estos carros presentan una deformabilidad importante ya que su diseño requiere un equilibrio entre su peso y su rigidez, lo que a su vez hace necesario que el hormigonado de las dovelas se realice desde el frente hacia la dovela existente a fin de evitar que la deformación produzca una separación del hormigón fresco de la dovela anterior.

En los carros móviles con vigas principales inferiores presentan la ventaja de que es más fácil realizar las tareas de construcción ya que no existen elementos por encima de la cara superior de las dovelas.

Finalmente los carros móviles autoportantes son elementos en los que el encofrado forma parte de la estructura resistente, por lo cual son más rígidos y poco deformables. Con todo esto se evitan deformaciones de las dovelas y también problemas de fisuración relacionados con dichas deformaciones.

El avance de estos carros suele realizarse mediante un carretón móvil que se desplaza sobre la vertical de las almas de la sección del cajón.

Una vez construida la dovela cero, mediante cimbrado sobre la pila, se inicia la construcción de las dovelas siguientes. Para ello se disponen dos carros sobre la dovela cero para avanzar simétricamente durante la construcción.

Generalmente las dovelas tienen una longitud comprendida entre los tres y cuatro metros, el proceso de construcción de cada dovela incluye la preparación de los encofrados que en este caso requiere un ajuste de replanteo en cada dovela para compensar desviaciones producidas en la ejecución de las anteriores. A continuación se disponen las armaduras pasivas y las vainas para alojar los cables de postesado. Cabe mencionar que el número de vainas de cada dovela es variable ya que existe el mayor número de cables en los apoyos que en el centro del vano.

Es conveniente que se dispongan algunas vainas extra para que en caso de que ocurra algún incidente durante el tesado éste pueda solucionarse disponiendo algún cable en las mismas.

Imagen 12.61: Dovela "0" ejecutada.

El hormigonado de una dovela suele realizarse en las siguientes fases: primero en la losa inferior, después de colocar el encofrado interior se hormigonan las almas y finalmente la losa superior.

El ritmo de avance de este tipo de construcción permite realizar una dovela en una semana.

Este método requiere un control de flechas durante la construcción que permita corregir en cada dovela posibles desviaciones respecto a las previsiones realizadas durante el proyecto. El estudio de las deformaciones durante la fase de Proyecto requiere de una serie de datos muy diversa sobre las cargas, plazos de ejecución, características de los materiales, condiciones ambientales, etc.

Durante la construcción el control de flechas se debe realizar tomando datos después del hormigonado, después del tesado y después del avance del carro antes del nuevo hormigonado. Es recomendable tomar datos de cuatro puntos o esquinas de la dovela en construcción, tanto en planta como en alzado, y además de otros puntos de las dovelas ya construidas. Con estos datos es posible ajustar el replanteo de las nuevas dovelas.

Como ya se mencionó en los otros apartados las tareas de ferrallado, colocación de las armaduras activas, hormigonado y curado de la sección deben cumplir con los mismas condiciones indicadas en la EHE-08.

Imagen 12.62: Ejecución de los voladizos de la sección cajón con jabalcones.

Una vez terminado la ejecución de las dovelas se procede a dar continuidad al vano mediante el hormigonado "in situ" de la dovela de cierre.

6.4.4.2 TABLERO CON DOVELAS PREFABRICADAS:

Este procedimiento es también utilizado para montar dovelas prefabricadas en taller. En este caso deben izarse las dovelas para su colocación, por lo que el trabajo de izado está condicionado por la capacidad tanto de altura como peso de las grúas que se utilicen.

La construcción mediante voladizos sucesivos utilizando dovelas prefabricadas presenta una serie de ventajas como la de una mejor calidad de las características geométricas, mecánicas y resistentes de los hormigones, reducción de las deformaciones debidas a la retracción y fluencia del hormigón ya que se someten a cargas a mayores edades, lo que también evita los problemas de tesado sobre hormigones de corta edad. Por otra parte la desventaja que tienen es el de la capacidad resistente de las juntas entre dovelas y la resistencia en estado último de rotura de la estructura.

En un principio la construcción mediante dovelas prefabricadas se ejecutaba con juntas encoladas conjugadas, posteriormente se empezaron a emplear dovelas con llaves de conexión también encoladas. En la actualidad las dovelas más utilizadas tienen una serie de llaves tanto en las almas del cajón como en la losa superior e inferior y la utilización de resinas epoxi sólo tiene fines constructivos pero no resistentes.

Para la fabricación de las dovelas se puede utilizar un banco de prefabricación o células de prefabricación que pueden ser verticales u horizontales. En el caso del banco de prefabricación se reproduce en él la cara inferior del tablero y se hormigonan las dovelas unas contra otras. Para ello es necesario desplazar los encofrados dovela a dovela.

Las células de prefabricación son encofrados fijos que se utilizan para construir cada dovela disponiendo la anterior adyacente a la dovela en construcción. En las células de prefabricación horizontal las dovelas se disponen una junto a otra y en la vertical una encima de la otra.

La construcción de cada dovela se realiza disponiendo la ferralla, vainas y anclajes de postesado, ajustando el reglaje de la dovela de contramolde, hormigonando, curando el hormigón, desencofrando y retirando la dovela de contramolde para su almacenaje. En este tipo de instalaciones es frecuente el uso de tratamientos térmicos del hormigón para acelerar su fraguado.

Las operaciones de colocación de ferralla, hormigonado de la dovela, curado y desencofrado deben cumplir todos los requisitos que ya han sido descritos en los puntos anteriores, tal como lo indica la EHE-08.

Una vez finalizada la fabricación se procede al montaje de las dovelas y se izan a su posición mediante una grúa, un equipo similar a un carro apoyado en el mismo tablero o el auxilio de una viga de lanzamiento. Una vez izadas pueden ser fijadas provisionalmente mediante anclajes provisionales hasta que se dispone el pretensado definitivo que se ejecuta de forma similar a los tableros de dovelas in situ. Un aspecto importante es que debido al gran número de juntas entre tramos de vainas la inyección de los conductos debe realizarse con particular cuidado para garantizar la correcta ejecución.

En los casos en que se dispongan juntas encoladas se debe prestar especial atención a que las juntas se encuentren limpias y secas y a que la aplicación de la resina se realiza de acuerdo con las especificaciones particulares del producto.

Tanto en uno como en otro sistema terminado el montaje de las dovelas se procede a dar continuidad al vano mediante el hormigonado "in situ" de la dovela de cierre. La unión de las dovelas prefabricadas con esta dovela se realiza mediante una junta húmeda, y no se colocan resinas en la unión.

6.4.5 TABLEROS DE PUENTES EMPUJADOS

Este tipo de tableros tiene una serie de condicionantes en relación con la geometría del puente ya que su planta debe ser una alineación recta o curva de radio constante.

Su utilización requiere un detallado estudio de costes ya que el método necesita de la construcción de un parque de fabricación fijo que se debe amortizar en la construcción del mismo. Esto implica que sólo es rentable cuando se trata de Viaductos de gran longitud, o de varios similares en el mismo tramo.

El procedimiento de ejecución consiste en la construcción en dicho parque de un tramo de 15 a 20 metros de longitud del tablero, que una vez tesado es empujado hacia delante mediante gatos hidráulicos dispuestos a tal fin.

El procedimiento exige la utilización de un elemento auxiliar denominado "nariz" cuya función es permitir el apoyo de la dovela en la pila siguiente. Este elemento auxiliar es una viga metálica que se fija en el frente de la primera dovela. Está compuesta por dos vigas metálicas arriostradas entre sí por otras vigas, en la parte inferior de las vigas dispone de un encarrilador que la guía en los topes laterales de los apoyos deslizantes. Suele disponerse un gato en la punta del pico para nivelar el elemento cuando llega a las pilas.

Imagen 12.63: Empuje de un tablero.

Las dimensiones de esta nariz deben ser determinadas en función de la longitud delmayor vano, y teniendo en cuenta que a mayor longitud de la misma crece el costo de la nariz pero se reduce el coste del tablero.

En estos puentes la sección de acero activo es muy alta debido al proceso constructivo de empuje que genera esfuerzos en todas las secciones del tablero tanto de flexión positiva como negativa, debiendo cubrirse en ambos casos. Este tipo de puentes lleva además del pretensado parabólico un pretensado superior e inferior recto, debido a que en algún momento del proceso constructivo todas las secciones son de apoyo o de vano. Otro condicionante es que es la intersección de los ejes de las almas de la sección coincidan con los ejes de apoyo.

Imagen 12.64: Dispositivos de empuje.

Durante el empuje y en particular en los puentes de planta circular es necesario disponer de elementos para el encarrilamiento lateral, que deben ser tenidos en cuenta en el diseño y construcción de la pila.

Cada una de las dovelas se construye de forma tradicional sólo que para facilitar el empuje se hormigona en dos fases: primero la parte inferior que una vez endurecida es empujada deslizando sobre el encofrado metálico inferior, hasta la zona donde queda apoyada sobre los patines de teflón o apoyo deslizante, y luego la parte superior. Las operaciones de colocación de ferralla, hormigonado de la dovela, curado y desencofrado deben cumplir todos los requisitos que ya han sido descritos en los puntos anteriores, tal como lo indica la EHE-08.

Esta secuencia constructiva reduce las fuerzas de rozamiento y facilita el proceso de empuje.

En las fases siguientes el encofrado metálico suele descenderse mediante gatos quedando la fase de hormigonado superior empotrada en la fase anterior, con lo que evita el rozamiento durante el empuje de esta fase.

El equipo de gatos más frecuente es el que empuja el puente, está constituido por un gato vertical que lo levanta y otros dos que lo muevan hacia delante. Los gatos siempre se disponen sobre los estribos.

El sistema de empuje requiere que en todas las pilas y estribos se dispongan aparatos de apoyo deslizante de neopreno-teflón. Pueden ser provisionales o definitivos, en este último caso se dispone un segundo nivel deslizante para reemplazar al que durante el empuje se dañe. En el parque de fabricación se disponen apoyos provisionales.

En este procedimiento constructivo es muy importante controlar el replanteo en alzado para evitar problemas durante el empuje. Esto hace que las tolerancias habituales se reduzcan al orden del milímetro. Otro aspecto que debe ser controlado durante el empuje son las deformaciones horizontales de

las cabezas de las pilas, que deben ser menores que los límites establecidos en proyecto para garantizar que no sufren daños.

Además este sistema de empujes de tableros se utiliza también en tableros metálicos o mixtos, en los que el empuje suele ir acompañado de un atirantamiento provisional del tablero, debido a que los mismos son estructuras más flexibles que los tableros de hormigón armado y en consecuencia si no se atirantara provisionalmente debería reforzarse la estructura para poder soportar los esfuerzos durante el empuje.

Imagen 12.65: Detalle del atirantamiento provisional durante el empuje de un tablero mixto.

6.4.6 TABLEROS DE PUENTES ATIRANTADOS Y COLGANTES

Para la construcción de los puentes atirantados el procedimiento constructivo normalmente empleado es el de voladizos sucesivos atirantando el tablero.

Este sistema permite tanto la construcción del tablero por dovelas fabricadas in situ como mediante el uso de elementos prefabricados. El proceso constructivo es similar al ya comentado en los puentes construidos por voladizos sucesivos, con la salvedad de que en este caso se agrega una tarea al final de la fase consistente en el montaje y puesta en tensión de los tirantes.

La longitud del avance está condicionada por los esfuerzos que se producen durante la construcción principalmente porque los esfuerzos axiles durante el proceso constructivo son menores que los que tendrá el puente en servicio. Esto requiere que el procedimiento de construcción se prevea cargas adicionales en los tirantes de forma provisional y que debe ser modificada de acuerdo con la fase correspondiente.

Una alternativa para evitar este tipo de actuaciones provisionales en los tirantes es la construcción parcial de la sección en voladizo, y una vez dispuesto el atirantamiento completar la construcción de la sección.

Otra posibilidad es la utilización de una cimbra atirantada que evite que la dovela en construcción apoye en el estructura existente hasta que se hayan colocado los tirantes correspondientes.

En general se construye por voladizos simétricos, lo requiere aún en el caso de tableros colgados en toda su longitud la disposición de un apoyo provisional en el pilono. Cuando los vanos no son simétricos el lado más corto al alcanzar el estribo o la pila extrema se ancla en ese lugar y se continúa la construcción del lado más largo.

En el caso de un voladizo único se comienza la construcción mediante apoyos provisionales, a continuación se montan simétricamente los tirantes y en consecuencia el vano de compensación debe sustentarse provisionalmente por medio de un sistema auxiliar.

Existen otros métodos menos utilizados como ser la construcción sobre un apoyo provisional sobre el que se construye el tablero y luego se disponen los atirantamientos. También pueden construirse puentes atirantados mediante la técnica de empuje longitudinal o utilizando procedimientos de puentes girados o ripados.

La construcción de los tableros de hormigón es similar a las de otras secciones de tipo cajón las que ya fueron comentadas en los puntos anteriores y los requisitos para su construcción son los mismos.

En el caso de los tableros metálicos o mixtos existen dos posibles soluciones, una en la que la sección transversal se subdivide en varios elementos prefabricados con la mayor longitud compatible con los medios de colocación, generalmente se trata de las vigas principales o las almas, a losa ortótropa y la losa inferior. En este sistema los medios de unión entre las partes utilizados son tornillos de alta resistencia en las almas y vigas principales y generalmente soldadura en el resto.

La otra opción consiste en montar trozos de sección completa o sin sus voladizos laterales. Los medios de unión entre los módulos son similares a los comentados.

El montaje de los tirantes puede realizarse con tirantes fabricados in situ, que incluyen los tirantes devanados hilo a hilo, los tirantes de hormigón pretensado y los tirantes enfilados torón a torón en una vaina de polietileno posteriormente inyectada con lechada de cemento.

Imagen 12.66: Izado de tirantes y fijación en los anclajes de los mismos.

Los tirantes prefabricados que pueden ser a base de cables cerrados con mazarotas en sus extremos que se fabrican en taller, los tirantes de alambres paralelos también con mazarotas rellenas con resina epoxi y bolas de acero y que poseen una vaina que es inyectada in situ y por último los tirantes con torones protegidos individualmente, con o sin vainas.

Imagen 12.67: Tesado de los tirantes de un puente atirantado.

Respecto a la instrumentación y control de éstos procedimientos se requiere un estudio previo de las deformaciones durante el proceso constructivo para poder realizar las correcciones pertinentes durante la construcción. Es un problema complejo porque además de las numerosas variables que intervienen las variaciones de temperatura y el asoleamiento de los tirantes distorsionan los valores medidos respecto a los teóricos.

Para la construcción de los puentes colgantes el procedimiento a seguir comienza con la colocación de los cables principales, los que se fabrican a medida y vienen marcados de fábrica los puntos en que deben disponerse las péndolas. Una vez colocados los cables principales se van montando o construyendo in situ las partes del tablero que se anclan a las péndolas dispuestas en los cables principales.

Imagen 12.68: Construcción de Puentes atiranatados.

En este caso los tableros suelen ser metálicos o mixtos, por lo que la unión entre los módulos que lo conforman se realiza de forma similar a la comentada para los puentes atirantados.

6.4.7 TABLEROS DE PUENTES ARCO

Existen diversos métodos para la construcción de los puentes arco, como por ejemplo la utilización de cimbras, la construcción con autocimbra, la ejecución mediante voladizos sucesivos e incluso la rotación del arco horizontal o vertical una vez construido.

En general es más habitual realizar la construcción de los puentes arco in situ, aunque también se utilizan elementos prefabricados.

En el caso de la construcción mediante cimbras originalmente se empleaban las de tipo cuajado, aunque actualmente las cimbras utilizadas son diáfanas y apoyadas en torres metálicas estandarizadas.

La cimbra en sí misma constituye una estructura que debe ser proyectada en detalle, tanto en lo concerniente a sus elementos, uniones o a la cimentación de la misma.

Imagen 12.69: Vista de la cimbra durante la construcción de un arco.

El uso de la autocimbra se produce como consecuencia del alto coste de las cimbras convencionales para un arco, ya que lo que se intenta es que la estructura auxiliar de cimbrado pase a formar parte de la estructura del propio arco. Normalmente estas soluciones requieren para su optimización que el hormigonado de la sección del arco se realice por fases.

La construcción por voladizos sucesivos de un arco puede realizarse por dos procedimientos distintos: uno de ellos consiste en disponer unas torretas auxiliares desde las que se atirantan los sucesivos tramos construidos en voladizo. Este procedimiento se realiza de forma simétrica desde ambos extremos del arco y cuando desde ambos extremos se alcanza la clave se construye el cierre liberándose a continuación el atirantamiento provisional. Este sistema constructivo requiere un estudio detallado de cada una de las fases de construcción e incluso de las de fases de liberación del atirantamiento provisional.

La otra alternativa de construcción por voladizos sucesivos consiste en construir simultáneamente el tablero y el arco junto con los montantes, triangulando mediante tirantes los espacios o los recuadros que conforman tablero-arco y montantes de forma de generar una viga de gran canto con este conjunto que trabaja eficazmente en voladizo.

Imagen 12.70: Construcción de un arco mediante triangulación.

Finalmente la ejecución de arcos por rotación en el caso de giro sobre eje horizontal consiste en la construcción del arco en dirección vertical de forma similar a la construcción de una pila y posteriormente realizar el abatimiento hasta su posición definitiva mediante un sistema de tirantes y cabrestantes.

Para la utilización de este sistema la base o arranque del arco debe de disponer de una rótula, generalmente metálica, que permita el giro.

Nuevamente este sistema se aplica de forma simétrica desde ambos extremos, por lo que también requiere la construcción posterior de la zona de clave para cerrar el arco.

El mismo sistema con eje horizontal puede emplearse construyendo el arco sobre una cimbra cuajada de baja altura sobre el terreno y proceder a izar el elemento en lugar de abatirlo.

Imagen 12.71: Posición final y cierre de un arco mediante rotación de eje horizontal.

La rotación de arcos con eje vertical normalmente está asociada a que la estructura pueda girarse por flotación ya que se construye el arco en paralelo a la margen del cauce y luego se lleva hasta su posición girándolo en planta.

Imagen 12.72: Proceso de giro por flotación de un arco mediante rotación de eje vertical.