Puente s

Mster en las Estructuras, Cimentaciones y Materiales.

Escuela Tcnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.

YULIA DEMCHENKO.

SISTEMAS DE CONSTRUCCION DE PUENTES ARCOS Pgina 1

UNIVERSIDAD POLITCNICA DE MADRID

ESCUELA TCNICA SUPERIOR DE INGENIROS DE CAMINOS, CANALES Y

PUERTOS

MSTER EN INGENIERA DE LAS ESTRUCTURAS, CIMENTACIONES Y

MATERIALES

TRABAJO FIN DE MASTER

SISTEMAS DE CONSTRUCCIN DE PUENTES ARCOS

YULIA DEMCHENKO

INGENIERA CIVIL

TUTOR

ANTONIO MARTNEZ CUTILLAS

INGENIERO DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS

SEPTIEMBRE 2011



YULIA DEMCHENKO.


NDICE

1.- INTRODUCCIN. ............................................................................................. 3

2.- EVOLUCIN HISTRICA. .............................................................................. 4

2.1.- PUENTES ANTIGUOS. ..................................................................................... 4

2.2.- PUENTES METLICOS. ................................................................................... 6

2.2.1.- PUENTES DE FUNDICIN. ........................................................................ 6

2.2.2.- PUENTES DE HIERRO. ............................................................................. 7

2.2.3.- PUENTES DE ACERO. .............................................................................. 9

2.3.- PUENTES DE HORMIGN. ............................................................................. 12

3.- MTODOS DE CONSTRUCCIN. ................................................................ 20

3.1.- PUENTES CON TABLERO SUPERIOR. ............................................................. 20

3.2.- PUENTES CON TABLERO INFERIOR........................................................ 31

4.- EJEMPLO PRACTICO. DESCRIPCIN GENERAL. ................................... 37

5.- SISTEMA DEL ATIRANTAMIENTO PROVISIONAL. ............................... 38

5.1.- MODELO. ..................................................................................................... 38

5.2.- RESULTADOS. .............................................................................................. 43

6.- SISTEMA DEL ATIRANTAMIENTO SIN TORRE. ..................................... 48

6.1.- MODELO. ..................................................................................................... 48

6.2.- RESULTADOS. .............................................................................................. 51

7.- SISTEMA MENSULA TRIANGULADA. ...................................................... 53

7.1.- MODELO. ..................................................................................................... 53

7.2.- RESULTADOS. .............................................................................................. 56

8.- PRESUPUESTO. .............................................................................................. 63

9.- CONCLUSIONES. ........................................................................................... 65

10.- BIBLIOGRAFIA. ............................................................................................. 66



YULIA DEMCHENKO.


1.- INTRODUCCIN.

En este trabajo se pretende estudiar los diferentes mtodos de construccin de puentes arcos.

En primer apartado llevamos a cabo la evolucin histrica de los puentes arcos desde los primeros

puentes de piedra hasta ltimos recordes del mundo.

Despus analizaremos los mtodos de ejecucin, sus ventajas e inconvenientes y varios

ejemplos de los puentes recin construidos en Espaa.

Como el caso prctico estudiamos un puente arco de ferrocarril analizando 2 mtodos de

construccin por voladizos sucesivos atirantadas y con diagonales temporales (mnsula triangulada).

El objetivo es determinar cul tecnologa sera ms econmica y eficaz para un puente arco de

hormigon. En el estudio utilizaremos un programa de elementos finitos para obtener los valores de

esfuerzos en cada etapa de montaje y les comparamos con los valores correspondientes del puente

construido en servicio. Tambin calculamos los presupuestos, la cantidad de elementos auxiliares

requeridos en cada caso y comparamos desde la punta de visto econmico.



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2.- EVOLUCIN HISTRICA.

2.1.- PUENTES ANTIGUOS.

Si la columna es arquitectura pura, el arco es ingeniera; o mejor dicho, -para alejar toda interpretacin profesional-, si la columna es arte, el arco es tcnica; sin que esto quiera decir, ni que a la columna le falte tcnica, ni que el arco sea incapaz de vivsima expresin esttica

E. Torroja.

Los puentes arco se conocen desde la ms remota antigedad y aparecen restos arqueolgicos

de arcos de piedras desde de los Sumerios en Mesopotamia, 2.000 a.c. El puente existente ms viejo

del arco es posiblemente Mycenaean Puente de Arkadiko en Grecia a partir de cerca de 1300 a.c.

Mycenaean Puente de Arkadiko

Parece haber un cierto consenso que fueron en Europa los Etruscos en Italia, quienes usaron por

primera vez el verdadero arco sobre el ao 800 a.c. Aunque en verdad los arcos eran conocidos ya por

Etruscos y Griegos, los Romanos fueran - como con la cmara acorazada y la bveda - los primeros

para realizar completamente el potencial de los arcos para la construccin del puente.

Los puentes arcos de piedra pasan por diferentes etapas: Los puentes romanos (puente Romano

de Mrida), los puentes medievales (puente de Capella) y los puentes modernos de los siglos XVI al

XIX.

Puente Romano de Mrida Puente de Capella

Los puentes del arco de la poca Romana eran generalmente semicirculares (arco de medio

punto), aunque algunos eran segmentario (por ejemplo Puente de Alcontar). Una de las ventajas del

puente de arco rebajado es que permite el paso de un volumen importante del agua, lo que impide que



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el puente fuera arrastrado durante las inundaciones y el puente as podra ser ms ligero.

Generalmente, el puente romano ofreci piedras primarias acuncadas del arco (voussoirs) igual de

tamao y forma. Los antiguos romanos ya construan estructuras con mltiples arcos para construir

puentes y acueductos, por ejemplo Pont du Gard y Acueducto de Segovia. Este tipo de puentes fueron

inventados por los antiguos griegos, quienes los construyeron en piedra. Algunos de aquellos antiguos

puentes siguen estando en pie. Los romanos usaron solamente puentes de arco de medio punto, pero se

pueden construir puentes ms largos y esbeltos mediante figuras elpticas o de catenaria invertida.

Tambin se utiliz la madera en la construccin de puentes en el Imperio Romano. El gran reto

de ese tiempo fue el puente de Orsovo sobre en Danubio que tena arcos de 38 metros de luz, mayor

que lo que tenan los puentes de piedra.

Puente de Orsovo

Los ingenieros romanos fueran los primeros y hasta que comenz Revolucin Industrial los

nicos que hormign en la construccin de los puentes, que llamaron Caementicium del opus. El

exterior fue cubierto generalmente con el ladrillo o sillar, como en el puente de Alcntara.

En la Europa medieval, los constructores de puentes mejoraron las estructuras romanas

mediante el uso de pilas ms estrechas, el arco ms delgado y de mayor esbeltz. Los arcos Goticos

ojivales se introdujeron tambin, en los que se reduce el empuje lateral, por ejemplo como el Puente

del Diablo (1282).

Puente del Diablo

En el siglo XIV la construccin de puentes alcanz mayores cotas del desarrollo. Las luces de

40 m, previamente desconocidas en la historia de construccin de mampostera de arcos, ahora fueron

alcanzados en los lugares tan diversos como Espaa (Puente de San Martn), Italia (Puente de

Castelvecchio) y Francia (Puente del Diablo y Pont Magnfico) y con los tipos de arco como los arcos

de medio punto, ojivales y escarzanos.

Con posterioridad, los arcos de piedra y ladrillo continuaron construyndose por muchos

ingenieros civiles, entre los que caben destacar a Thomas Telford, Isambard Kingdom Brunel y John

Rennie. El pionero fue Jean-Rodolphe Perronet, que utiliz pilas mucho ms estrechas, mejor los

mtodos de clculo con lo que fue capaz de aplicar unas relaciones flecha maxima-luz muy rebajadas.

Los distintos materiales, como el hierro fundido, el acero y el hormign empezaron cada vez a ser ms

utilizados en la construccin de puentes arco.



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2.2.- PUENTES METLICOS.

Los primeros puentes metlicos datan de finales del siglo XVIII, principios del siglo XIX. Se construyeron primero de fundicin, despus de hierro y finalmente de acero y supusieron sobre todo un gran salto en las luces

2.2.1.- PUENTES DE FUNDICIN.

Al finales del siglo XVIII, gracias a la revolucin tcnica en el campo de la resistencia de

materiales y de las teoras estructurales y a la innovacin en la maquinaria y medios auxiliares, se pudo

permitir ampliar las configuraciones, tipologas estructurales y procesos constructivos aplicables en el

mbito del proyecto y construccin de puentes.

El Iron Bridge, el primer puente de hierro de la historia, se construy en 1779 en la Garganta

del Severn para unir la ciudad de Broseley con el pequeo pueblo minero de Madeley y el creciente

centro industrial de Coalbrookdale.

La construccin del puente fue idea del arquitecto de Shrewsbury, Thomas Farnolls Pritchard,

las piezas se fabricaron en la fundicin por Abraham Darby III y el montaje del puente fue dirigido por

John Wolkinson.

Se trata de un arco de medio punto de 30,5 m de luz, con tmpanos aligerados con anillos

circulares.

El 1 de julio de 1779 una cuadrilla de obreros levant un gran arco de hierro fundido. El arco

era la parte final para construir el puente. Cada una de las nervaduras del Puente de Hierro se elevaba

desde una barcaza con cuerdas y andamios de madera y se colocaba cuidadosamente sobre los

cimientos de piedra.

Iron Bridge

Arcos de fundicin en Central Park (Vaux & Wrey Mould, 1862 a 1864, detalle del Gothic Arch)



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Pont Sully, sobre el Sena (Pars, 1876. Un vano de 42 m para el brazo menor y tres vanos para el mayor, el central de 50 m,

todos ellos formados por 11 arcos)

Hasta 30 nuevos puentes de fundicin se construyeron en Inglaterra antes de 1830. Pero debido

a baja resistencia a traccin de este material, que requiere tipologias abovedadas, su fragilidad y su

mala respuesta a los fenmenos vibratorios no permiti avances significativos en las tipologas y

procedimientos constructivos.

2.2.2.- PUENTES DE HIERRO.

El desarrollo de ferrocarril, asociado al propio desarrollo de la siderurgia, impuls al mismo

tiempo el de los puentes metlicos que, en el siglo XIX, experimentaron un enorme impulso y

transformacin para satisfacer, principalmente, la exigencias de los muchos puentes y viaductos

ferroviarios que resultaba necesario construir, pero que necesitaban un material que garantizara unas

prestaciones adecuadas a frente las vibraciones repetidas al paso de los pesados convoyes, requisito

que la fundicin no cumpla.

Desde inicios del siglo XIX empezaron utilizar el hierro forjado que condicionaba a estos

exigencias. Mediante un tratamiento - inicialmente a base de golpeo o prensas hidrulicas y,

posteriormente, mediante la laminacin en caliente de chapas y perfiles se obtena un material dctil,

igualmente resistente a compresin que a traccin y, por ende, apto para hacer frente adecuadamente a

solicitaciones de flexin. Se rompa as la barrera que hasta entonces limitaba los esquemas

estructurales a aquellos solicitados fundamentalmente a compresin (arcos) abrindose al amplio espectro de tipologas resistentes que actualmente conocemos.



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El hierro era ms caro que la fundicin, al exigir ms trabajo de elaboracin, pero posea una

resistencia a la traccin muy superior al de fundicin. De este modo, los constructores disponan por

primera vez de un material que permita realizar los tres grandes tipos de puentes: puentes

suspendidos, puentes de vigas y los puentes de arco.

El hierro tambin se prestaba para la construccin de puentes arco. A pesar de su mayor precio,

fue sustituyendo progresivamente a la fundicin a causa de sus mejores caractersticas. Los grandes

arcos de hierro aportaron una solucin econmica y muy espectacular para salvar a gran altura valles

profundos y ros anchos en los que las cimbras resultaban muy difciles y costosas.

Un ejemplo del puente de hierro es el Puente Mythe que se sita cerca de Tewkesbury y cruza

el ro Severn cerca de la desembocadura del Avon en el propio Severn. El vano principal, de 52 m de

longitud y 7,40 m de ancho, es salvado por un arco de hierro obra de Thomas Telford. Su estructura es

compleja, empleando un total de seis arcos paralelos enlazados con cruces de San Andrs en el plano

perpendicular. La carga del tablero es transmitida al arco asimismo mediante celosas triangulares,

siendo de hecho la cruz de San Andrs el motivo repetitivo en todo el conjunto. En cada estribo, ya en

sillera y ladrillo, se disponen seis arcos apuntados, quiz con motivo puramente esttico o quiz en

previsin de las crecidas futuras del ro. Fue terminado de ejecutar en 1826 por William Hazledine, un

conocido constructor de puentes (haba colaborado con Telford en el Puente Craigellachie).

Puente Mythe, Tewkesbury, Inglaterra

Puente Mythe, Tewkesbury, Inglaterra



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2.2.3.- PUENTES DE ACERO.

En la segunda mitad del siglo XIX, el definitivo impulso de la Revolicin Industrial, tras la

guerra civil americana, foment los avances en las tecnologas industriales, con los convertidores

Bessemer, Siemens-Martin y Thomas, que permitieron reducir el contenido en carbono de las

aleaciones metlicas por debajo del 2 % y desarrollar la fabricacin comercial del acero, producto ya

con unas prestaciones mecnicas (resistencia, tenacidad y ductilidad) y aptitud para el soldeo no muy

alejadas de las que hoy conocemos.

El primer gran arco en acero es el puente de Saint Louis sobre el ro Mississipi, inaugurado en

1874, con 3 arcos en celosa tubular de luces 153+159+153 metros, obra histrica no solo por ser el

ms grande y atrevido arco de su tiempo, o por ser el ms grande y atrevido arco de su tiempo, o por

ser el primero construido ntegramente en acero, sino por el gran numero de novedades tcnicas que se

aplicaron en su construccin.

El puente de Saint Louis

Las cimentaciones profundas, aproximadamente 30 metros bajo el nivel de las aguas del

caudaloso Mississippi, exigieron la puesta a punto de sistema de cajones de aire comprimido para

poder trabajar en seco. Este sistema se convirti en una tcnica habitual de ejecucin de cimentaciones

profundas hasta bien avanzado el siglo XX, cuando el desarrollo de las tcnicas de pilotaje permiti

desechar este procedimiento constructivo de alto riesgo debido a los peligros de inundacin, suministro

de aire y patologas derivadas por el trabajo bajo presiones superiores a la atmosfrica, lo que conduca

inevitablemente a asumir frecuentes accidentes y muertes, principalmente en las primeras pocas,

como en el caso del puente de Saint Luis.

El puente de Saint Louis



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Los arcos eran empotrados en sus arranques, con los consiguientes problemas, para los medios

disponibles en la poca, de clculo de esfuerzos hiperestticos y de ajustes de montaje. El montaje de

los arcos se realiz, por primera vez, en ausencia de cimbra, dada la imposibilidad de su implantacin

en medio del ro Mississippi, para lo que Eads concibi un sistema de avance de los arcos por

voladizos sucesivos compensados a ambos lados de cada pila; esta tcnica fue posteriormente utilizada

por Eiffel en los arcos de Gabarit y Mara Pa y sigue siendo universalmente aplicada hoy da para el

montaje de estructuras de puentes de muy diversas tipologas.

De la calidad del proyecto y construccin del puente de Eads da testimonio el hecho de que

sigue todava hoy da en servicio, soportando adecuadamente un intenso trfico tanto rodado como de

ferrocarril. El puente de San Luis ha sido pionero del impresionante desarrollo de los grandes arcos

metlicos, hasta alcanzar los 298 metros en hell Gate Bridge en Nueva York (1917), 518 m del New

River Gorge (1976) y 504 metros del Puente de Sidney (1932).

Puente de San Lus, sobre el Mississippi (construccin por voladizos sucesivos

atirantados)



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El puente New River Gorge

Hell Gate Bridge, sobre el East River, entre Queens y el Bronx (1916, vano biarticulado de 298 m enthal)

Sydney Harbour Bridge, en la entrada de la baha de Sydney (1932, vano biarticulado de 503 m,

J. Bradfield y R. Freeman)



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2.3.- PUENTES DE HORMIGN.

El hormign armado supuso para los constructores de puentes mayor libertad, tanto en la puesta en obra de un material bsicamente ptreo como en la bsqueda de formas resistentes ptimas

En el desarrollo del hormign podemos destacar los siguientes etapas:

1) poca del Imperio Romano: empleo de morteros y hormigones (en revestimientos o bien en el

relleno de tmpanos o encepados; cpula del panten de 43 m en hormign) utilizando como conglomerante la cal (argamasa, o cal y canto) o cementos naturales (ceniza de Pozzuoli)

2) Siglo XVIII: se redescubre los cementos naturales a base de cenizas o de rocas arcilloso-calcreas

3) Siglo XIX: aparecen los cementos artificiales (1818: teora de Vicat; 1824: Apsidin patenta el

cemento Portland)

En 1875 Joseph Monier construye la pasarela de Chazelet, de 16.5 m de luz, el primer puente

de hormign armado.

Puente Tilire de Chatelet

Despus de ellos fue Hennebique, ya a finales de siglo XIX, quien, de una forma ms

industrializada y con un novedoso sistema de franquicias, extendi la prctica del hormign armado

por todo el mundo. Su sistema recibi un premio en la exposicin de Pars de 1900. Fue precisamente

Hennebique quien en 1904 hizo el puente del Risorgemento en Roma con ms de 100 m de luz.

En Espaa fue Eugenio Ribera quien, a principios del siglo XX, introdujo la prctica del

hormign armado y dise arcos de hormign armado que finalmente constituiran la coleccin oficial

de arcos para puentes de carreteras.

El primer intento de minoracin de la repercusin del coste de las cimbras de madera se debe al

ingeniero checo Joseph Meln, quien decidi utilizar la armadura del arco como autocimbra, aun a

costa de su sobredimensionamiento.

Autocimbra del puente de Echelsbach, sobre el ro Ammer en Alemania, segn el

procedimiento inventado por el ingeniero checo Joseph Melan en 1898.



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Tambin E. Freyssinet tuvo dos aportaciones en este sentido: la reutilizacin de una gran

cimbra en Plougastel y la construccin parcial de la bveda avanzando en voladizo (Orly, La Guaira).

Cimbra del arco de Plougastel

En este sentido hay que mencionar los procedimientos de montaje de autocimbras perdidas que

se pusieron en marcha para evitar estas dificultades. Tal vez uno de los primeros (1898) fue el

procedimiento del ingeniero Melan que consista en montar por voladizos una autocimbra que era una

celosa de cordones, montantes y diagonales. El cordn inferior era la cimbra propiamente dicha. El

arco ms conocido construido por este procedimiento fue el Ammer Brcken en Echelsbach Alemania,

del ao 1929.

Autocimbra del puente de Echelsbach, sobre

el ro Ammer en Alemania, segn el

procedimiento inventado por el ingeniero

checo Joseph Melan en 1898.

Construccin parcial por voladizos

atirantados y cimbra para el tramo central,

reutilizable en los restantes viaductos de la

autopista Caracas-La Guaira



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El puente arco de Sand de 264 m de luz inici su construccin en 1938 con una cimbra similar

a la de Plougastel.

El puente arco de Sand

Pero durante la construccin la cimbra se hundi y perecieron 17 personas. Durante el

hormigonado la carga no es el funicular del arco y probablemente la cimbra no tuvo suficiente

resistencia a flexin. La nueva cimbra fue mucho ms conservadora mediante mltiples apoyos en

palizada que cerraron provisionalmente el trfico. El Puente se termin en 1942 y fue record del

mundo hasta la construccin del puente de la Arrabida en Oporto.

En el puente de la Arrabida de 270 m de luz, los dos cajones estn unidos por un

arriostramiento de cruces de San Andrs tambin de hormign armado. El autor del proyecto fue Edgar

Cardoso. El puente se construy con una cimbra metlica autoportante para uno slo de los arcos y

para la totalidad de la luz. La cimbra estaba constituida por tres vigas de alma llena arriostradas entre

s en planos horizontales y transversales. El montaje de la cimbra inaugurado en 1963, es un doble

arco, cada uno de ellos con seccin en cajn bicelular de hormign armado.

El puente de la Arrabida

Adems los dos cajones estn unidos por un arriostramiento de cruces de San Andrs tambin

de hormign armado. El puente se construy con una cimbra metlica autoportante para uno slo de

los arcos y para la totalidad de la luz. La cimbra estaba constituida por tres vigas de alma llena

arriostradas entre s en planos horizontales y transversales.



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Cimbra de Arrabida. Tramo

El montaje de la cimbra recuerda en todo al realizado para el puente de la Guaira (aunque con

metal en lugar de madera). En efecto: primero se montaron los arranques del arco que se apoyaron en

una palizada y en tirantes desde la pila del arranque Despus, desde los extremos de estos tramos

atirantados, se elev la zona central. La cimbra se situ primero bajo la mitad aguas abajo del puente y

despus se rip transversalmente aguas arriba de modo que hizo sucesivamente los dos arcos de

hormign finalmente se situ entre ambos arcos para hormigonar el arriostramiento entre ellos.

El record le dur muy poco al puente de la Arrabida. Poco despus se inaugur el arco de Gladesville

en Australia.

El puente de Gladesville en Australia

E. Freyssinet fue asesor del proyecto. Se trataba de un puente de 305 m de luz terminado en el

ao 1963. La innovacin ms importante de este puente fue que se construy por dovelas prefabricadas

sobre una cimbra, similar a la segunda cimbra de Sand sin armadura pasante en las juntas. E.

Freyssinet haba construido en 1948 una serie de cinco puentes sobre el ro Marne con dovelas

prefabricadas unidas con pretensado, as que la prefabricacin por dovelas no le era nueva. La idea

nueva en el puente de Glandesville fue sustituir el pretensado de los puentes del Marne por el propio

axil de compresin del arco. Aunque el procedimiento despert desconfianza en aquel tiempo, lo cierto

es que el puente ha funcionado perfectamente desde entonces hasta hoy da.



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Entre los puentes recin construidos llama la atencin el puente de la presa Hoover, EEUU que

fue inaugurado en el 19 del Octubre, 2010.

El puente de la presa Hoover (Puente Mike OCallaghan-Pat Tillman Memorial) es el puente arco de hormign ms grande del mundo hoy da y es una enorme obra de ingeniera que ha

implementado nuevas tecnologas y avances tcnicos de relevancia. El proyecto eleva un puente arco

de hormign de 579 metros de longitud (con luz del arco de 320 m) a una altura de 275 metros por

sobre el Caon Black que se encuentra en el lmite que une Nevada con Arizona un poco ms al sur de

la actual Represa Hoover.

La infraestructura cuenta con un arco de 16 mil toneladas de hormign, el cual se sostiene a

cada lado por estribos de tamaos sin precedentes, estas dos bases de acero y hormign que reciben

una presin externa de los 2.000 metros cbicos del arco que sostiene gran parte de los 15 pares de

pilares de hormign armado instalados para afirmar la autopista en el tramo que pasa sobre el valle y el

arco. Previo al inicio de las operaciones, fue necesario disear y emplazar el complejo sistema de gras

y el peligroso armado de poleas utilizadas para elevar los elementos prefabricados durante el proceso

de la construccin.

Los trabajos de excavacin y limpieza del terreno para colocar los estribos, puentes y otros

elementos, implicaron mover cerca de 36,700 metros cbicos de tierra. Adems se instalaron dos

grandes gras, una a cada lado del puente que sostienen cerca de 50 toneladas de cable que cruzan toda

la extensin de la construccin y que sirven para trasladar materiales, herramientas y los trabajadores.

Puente Mike OCallaghan-Pat Tillman Memorial

Estas gras son vitales para colocar los 614 segmentos prefabricados de las columnas y del

arco, que en su conjunto han consumido cerca de 12.200 metros cbicos de hormign. Esas columnas

se realizan por parejas, donde cada una se arma por un equipo que levanta ambos pilares de forma

simultnea. Cada uno de los segmentos tiene un peso de varias toneladas de hormign armado y son

trados desde un fbrica montada para el proyecto ubicada a 20 kilmetros al sur de la obra. Luego son

levantados por el sistema de gras mientras el equipo de trabajadores los coloca en su lugar y verifica

la calidad del segmento y del procedimiento.



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El mayor problema que enfrenta el proyecto son las condiciones climticas: vientos de ms de

125 kilmetros por hora que impiden el uso de las gras, las altas temperaturas que sobrepasan los 50

C que afectan el fragado del hormign y las tormentas de rayos que imposibilitan el acceso a la obra.

Estas interrupciones han obligado al equipo a cambiar plazos y suman millones de dlares al proyecto.

El relleno de los estribos fue una de las partes ms complicadas del procedimiento. Debido a las altas

temperaturas, la altura desde donde deba realizarse el vertido y la gran cantidad de material que se

necesitaba motiv que el equipo llamara a este hito el vertido del milln de dlares. Este procedimiento finaliz felizmente, pero se retras varios das y tuvo que realizarse durante la noche

para que los 1.800 metros cbicos de hormign no se secaran durante la cada de 90 metros hacia la

base del estribo.

Tambin cabe destacar los puentes de hormign Wanxian con la luz de 420 m, puente de acero

Chaotianmen Bridge con luz de 552 m (el puente de acero ms largo del mundo), y puente mixto Lupu

con la luz 550 m, los tres han sido construidos en China.

El puente de Chaotianmen en Chongqing, puente de arco ms largo del mundo con una luz de

552m. La construccin empez el Diciembre 2004 y termino 29 de Abril 2009. El puente est abierto

para metro en el nivel inferior y seis carriles de trfico rodado en el superior.

El puente de Chaotianmen en construccin



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El puente de Chaotianmen

El puente Lupu en Shanghai, China, es el ms largo puente arco de acero en el mundo. Tuvo

un coste de 2500 millones de yuanes (302 millones dlares EE.UU.) y su tramo principal tiene 550

metros de largo sobre el ro Huangpu.

El puente Lupu

El arco rcord principal es de 9 metros de altura, 5 metros de ancho, con un aclaramiento de

navegar con capacidad para buques de 70.000 toneladas. Es tambin el primer puente arco importante

por ser unido exclusivamente por soldadura.

Al igual que el Sydney Harbour Bridge, el Puente Lupu tambin funciona como un atractivo

turstico. Pero a diferencia del Puente Nanpu y Yangpu Puente (tambin en Shanghai y cruzar el

mismo ro Huangpu), el mirador del Puente Lupu se instala en la parte superior de su gigantesco arco.

Los turistas deben tomar el ascensor transparente de alta velocidad hasta la cubierta principal

del puente, subir los escalones de la va a lo largo del arco de cerca de 280 metros, llegando a llegando

a la plataforma-mirador del tamao del tamao de un campo de baloncesto en la parte superior de la

costilla del arco de 100 metros de altura, y teniendo un impresionante escenario del ro Huangpu.



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El arco de Wanxian sobre el ro Yangtze en la provincia de Sichuan fue inaugurado en 1995. Es

una copia ampliada del puente Martn Gil de E. Torroja (1945), tiene 420 m de luz, se mont sobre una

autocimbra de estructura metlica de celosa sobre la que se fue hormigonando el arco por roscas

completas, conformando una seccin mixta evolutiva (Yan y Yang 1997).

El puente Wanxian



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3.- MTODOS DE CONSTRUCCIN.

3.1.- PUENTES CON TABLERO SUPERIOR.

El mtodo de construccin que se ha aplicado para los puentes arco de hormign desde hace

mucho tiempo ha sido la cimbra, pero debido a la exigencia de las grandes luces, el coste y las

dificultades tcnicas en el diseo y ejecucin penalizaba mucho su construccin y esta tipologa estuvo

a punto de desaparecer.

Actualmente los mtodos de avance en voladizo son prcticamente los nicos empleados en la

construccin de arcos con luces importantes. Pero tambin se conocen los siguientes mtodos de

construccin de puentes arco:

1) a) Construccin sobre cimbra.

La construccin sobre cimbra fue el procedimiento habitual hasta finales del siglo XIX. Durante

mucho tiempo la ejecucin de los puentes arco de hormign emple cimbras fijas para el hormigonado

de sus secciones. Las luces cada vez mayores, los obstculos naturales complicados, como barrancos

profundos y ros caudalosos, fueron dificultando cada vez ms el diseo y el montaje de estos

elementos, encareciendo enormemente el proceso de ejecucin, lo que hizo que los arcos pasaran a

convertirse en una solucin excepcional. Muchos de los procedimientos que se emplearon en el

montaje de estos elementos auxiliares fueron utilizados posteriormente en la construccin de los arcos,

bien de acero, bien de hormign.

Detalle de cimbra y encofrados del puente

Albrechtsgraben, (Alemania)

Adems de su elevado coste, equivalente al del propio puente, lo que lo converta en algo inviable

econmicamente, las grandes cimbras presentaban otros problemas importantes. Su descenso para

proceder a la puesta en carga del arco era cada vez ms complicado, y no resultaba fcil asegurar que

ste no quedara irregularmente apoyado en ella, introduciendo esfuerzos de flexin indeseables. Fue

Eugne Freyssinet quien logr descimbrar el puente de Veurdre introduciendo gatos en clave, logrando

que, al abrirlos, se produjera una deformacin que separara el arco de la cimbra de una manera

uniforme, alejando los riesgos de las flexiones parsitas. Desde entonces este procedimiento ha sido

empleado para descimbrar los arcos construidos sobre cimbras, introduciendo gatos en clave, en

arranques o en riones.



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Aunque la propia construccin del arco sobre cimbra es un mtodo sencillo y cmodo una vez

ejecutada sta, sus elevados costes han hecho abandonarla en las grandes luces, aunque an se

conserva en otras tipologas.

Puente Albrechtsgraben, (Alemania)

b) Construccin con armadura rgida (Autocimbra)

El coste y la dificultad que supona la ejecucin de la cimbra en los grandes arcos ha estado

siempre presente en la mente de los constructores, por lo que muchos de sus esfuerzos se encaminaron

a la supresin de la misma. A finales del siglo XIX, Joseph Melan desarroll un procedimiento para la

construccin de puentes arco de hormign evitando el uso de la cimbra clsica. Su mtodo consiste en

construir primero un arco metlico, ms ligero, que se emplea como cimbra autoportante y se utiliza, a

la vez, como armadura del arco definitivo, hormigonando sus secciones sobre la estructura metlica.

En realidad, la solucin de J. Melan transfiere los problemas de construccin de un arco ms

pesado, el de hormign, a uno ms ligero, el de acero, empleando en su montaje los procedimientos

disponibles en la poca para la construccin de arcos metlicos, tales como el avance por voladizos

sucesivos mediante atirantamiento provisional.



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Este mtodo logra que la estructura parcial y final coincidan en su comportamiento, aunque no

resuelve los problemas econmicos de la construccin de los arcos de hormign. Su inconveniente se

encuentra en la cantidad de acero que requiere el arco metlico inicial, muy superior a la armadura

precisa para resistir las tracciones debidas a la flexin. Por esta razn puede considerarse un mtodo

caro, y aunque en su momento fue utilizado en algunos puentes, hoy en da apenas se emplea, salvo en

raras ocasiones.

2) Construccin por abatimiento.

Construccin por abatimiento , en la que precisan importantes retenidas y rtulas de giro es la

solucin difcilmente competitiva en las grandes luces. No ocurre as en el caso de estructuras ms

ligeras, como es el caso de los arcos metlicos.

El procedimiento consiste en la construccin vertical de los semiarcos, y una vez terminados,

abatirlos mediante un giro alrededor de su extremo inferior. Posteriormente, y una vez situados en su

posicin, se procede al cierre en clave. Para la realizacin de este giro es necesario desplazar

inicialmente el conjunto mediante cilindros hidrulicos dispuestos horizontalmente, hasta que el peso

del semiarco acta a favor, creando un efecto de desequilibrio que facilita el proceso, momento a partir

del cual resulta preciso el empleo de retenidas para lograr un descenso controlado del conjunto.

Cada uno de los semiarcos quedaba sometido a esfuerzos de flexin, crecientes al incrementar

su proyeccin horizontal, por lo que aparecen puntos de retenida importantes en posiciones

intermedias que, en su posicin final, previo al cierre, se asimilaran enormemente en su consumo de

acero a los mtodos de avance en voladizo atirantadas.

Como ejemplo de este procedimiento de construccin podemos ver la ejecucin del el puente Arcos de Alcontar.



YULIA DEMCHENKO.


El puente Arcos de Alcontar (pertenece a la Autova de la Plata en Cceres) inaugurado en Julio, 2006 est constituido por dos estructuras gemelas de 400 m de longitud, cuyo vano principal es

un arco metlico de tablero superior, de 220 m de luz.

El puente Arcos de Alcontar

El sistema constructivo desarrollado se ha caracterizado por su rapidez y singularidad,

basado en la construccin de piezas de grandes dimensiones fuera de su emplazamiento definitivo, su

manipulacin y montaje mediante el empleo de elementos auxiliares especiales.

Entre las fases de construccin cabe destacar, por su espectacularidad, el montaje de dos semiarcos en

posicin vertical y posterior abatimiento hasta su cierre en clave. Hasta el momento se trata del arco de

mayor luz construido en el mundo con este procedimiento.

3) Traslacin horizontal o vertical: Se utiliza para arcos de tablero inferior habitualmente.

4) Construccin por voladizos sucesivos atirantados con torre provisional.

mediante cable colgado: Se construyen torres provisionales en los estribos y se cuelgan cables de los cuales penden las dovelas que se empalman hasta cerrar el arco.

mediante carro de avance.

El mtodo se basa en el atirantamiento de las secciones hormigonadas desde una torre

provisional, y su desarrollo ha sido el que ha permitido el renacimiento de esta tipologa desde

mediados de la dcada de los 50. En este procedimiento las estructuras parciales por las que atraviesa

el arco en construccin nada tienen que ver con la estructura final, siendo preciso, por tanto, un sistema

de atirantamiento auxiliar.



YULIA DEMCHENKO.


El puente de Presa Hoover

Este mtodo de ejecucin era conocido y empleado en el montaje de las cimbras, aunque

realmente no se aplic a la construccin de un arco propiamente dicho hasta finales del XIX, cuando

James B. Eads lo emple para construir el puente metlico de San Luis, sobre el ro Mississippi, donde

utiliz atirantamientos provisionales hasta cerrar los voladizos. Gustave Eiffel emple igualmente este

procedimiento en la construccin de los puentes arco metlicos de Mara Pa y Garabit. Sin embargo,

aunque era conocido en el caso de los arcos metlicos, no fue hasta 1.952 en que se emplea este

procedimiento para la construccin de puentes arco de hormign, cuando Eugne Freyssinet lo plantea

en los viaductos de la autopista Caracas La Guaira (Venezuela). En los tres arcos de 152, 146 y 138 metros de luz se sentaron las bases para el inicio del procedimiento de avance en voladizos sucesivos

atirantados en los arcos de hormign. Sin embargo, Freyssinet emple este mtodo de forma parcial,

nicamente en los arranques de los arcos. El resto se hormigon sobre una cimbra metlica apoyada en

los voladizos atirantados ya construidos. Al igual que los voladizos, la cimbra se atirantaba desde las

pilas extremas. Una caracterstica habitual de este procedimiento es la construccin del arco exento, es

decir, eliminando las pilas del proceso, puesto que no desarrollan ninguna funcin resistente y

representan una fraccin importante del peso de la estructura, adems de crear importantes

interferencias al paso de los tirantes. Una vez cerrado el arco se procede a la ejecucin de las pilas y el

tablero por mtodos convencionales.

En voladizo, mediante atirantamiento en abanico: a partir del primer soporte del tablero situado sobre el arranque del

arco, actuando entonces este como parte de la torre de atirantamiento.

El puente de ferrocarril de alta velocidad sobre el embalse de Contreras Villargordo del Cabriel se

ha proyectado como puente arco con tablero superior. La luz del arco es de 261 m y la distribucin de

luces del tablero superior es de 32.625 +12x 43.50 + 32.625 m.



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Para la ejecucin del arco de hormign, se plantea su construccin mediante dos semiarcos en

avance en voladizos atirantados. A la hora de estudiar el modo de realizar el sistema de atirantamiento,

se consider necesario comenzar a construir el arco en voladizo desde su arranque en cimentacin.

Debido al bajo nivel estacional del embalse, se incluy la disposicin de dos pilas provisionales en la

zona inundable con objeto de reducir la longitud volada de los semiarcos. Este sistema permite una

ejecucin ms econmica, pero con el riesgo de tener que ejecutar cimentaciones en zonas rellenadas

al haber quedado inundadas.

Las obras comienzan con la ejecucin de las cimentaciones, que son directas en todos los casos. Se

realizan las cimentaciones correspondientes a las seis pilas de la zona de viaducto de acceso al arco, as

como las de los estribos. Las cimentaciones de los plintos de los arcos suponen un volumen imponente

de hormign, por lo que se deben estudiar sus fases de ejecucin, cuidando especialmente las juntas

entre las mismas. Por ltimo, se deben ejecutar las cimentaciones correspondientes a las pilas

provisionales. stas se ejecutan en la vertical de las pilas P-7 y P-10, de unin entre arco y tablero.

Las pilas se realizan mediante encofrado trepante, quedando preparadas para el comienzo de la

ejecucin del tablero. Dicho tablero se ejecuta mediante cimbra autoportante desde los lados Cuenca y

Valencia. La seccin se hormigona en una primera fase que comprende losa superior y almas hasta su

extremo superior, para posteriormente disponer prelosas para el hormigonado de la losa superior.

Una vez se han realizado los plintos de los arcos, se trepan las pilas P-6 y P-11, cimentadas tambin

sobre dichos plintos. As mismo, se hormigonan las pilas provisionales.

En este momento se comienza la ejecucin del arco. El primer tramo de cada semiarco, entre

cimentacin y pilas provisionales, se realiza sobre cimbra apoyada en el suelo. Para ello se disponen

una serie de castilletes metlicos que sirven de apoyo a los cuchillos que sostienen la viguera de

sustentacin del encofrado del arco. Sobre esta fase de construccin, se debe hacer hincapi en la

necesidad de una perfecta concepcin y revisin de los detalles de las estructuras auxiliares, bsicas en

estas fases.

Por otra parte, en el arranque del arco se suman una serie de factores que requieren un especial

cuidado. Se trata de la seccin ms solicitada en servicio y contiene una gran cantidad de armadura.

Una vez ejecutado el tramo de arco cimbrado, se ejecutan las pilas P-7 y P-10 sobre el arco, para

permitir que la autocimbra avance hasta dichas pilas. En este momento, se desmonta la autocimbra,

procedindose al comienzo del avance de los semiarcos mediante voladizos atirantados. Para ello, se

disponen dos pilonos metlicos sobre el tablero, en la vertical de las pilas provisionales. A partir de

este momento, los semiarcos avanzarn en voladizo mediante hormigonado con carro de avance. Para

hacer factible dicho avance en voladizo, se disponen sucesivamente nueve familias de tirantes en cada

semiarco. Cada familia cuenta con una pareja de cables delanteros anclados en las dovelas ejecutadas



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del arco, y una pareja de cables traseros anclados en los plintos del arco. De este modo, cada dos o tres

dovelas segn la zona, se dispone una pareja de tirantes.

El proceso constructivo, para el control de esfuerzos y deformaciones, requiere de un ciclo de

maniobras de tesado, retesado y destesado para cada familia de cables. Dichas operaciones se realizan

mediante actuacin indirecta sobre los tirantes, al haberse diseado la pieza de anclaje de los mismos

con dos barras que permiten una correcta regulacin de la carga.

Una vez se ejecutan los dos semiarcos, se desmonta el carro de avance del lado Cuenca,

procedindose a adaptar el carro del lado Valencia para la ejecucin de la dovela de cierre del arco.

Para ello, mediante un sistema de gatos y anclajes se nivelan los dos labios, procedindose al

hormigonado.

Tras el cierre del arco, se comienza la retirada de los cables de atirantamiento provisional y el

desmontaje de los pilonos. Tras ello, se debe proceder a despear el arco de las pilas provisionales. Para

ello se disponen en la parte superior de las mismas unos gatos que tienen como objeto levantar el

puente de sus apoyos provisionales. En ese momento, se demuelen los macizos provisionales de

apoyo, procediendo a soltar el arco, quedando exento. A continuacin, se demuelen las pilas

provisionales.

Ya con el arco cerrado, se ejecutan las pilas cortas restantes de apoyo del tablero sobre el arco.

Para la realizacin de los vanos restantes hasta cerrar el tablero se emplea ya una cimbra tradicional,

apoyada directamente en el arco ya ejecutado.

5) Construccin por voladizos sucesivos con diagonales temporales (Mnsula triangulada).

Este mtodo crea una estructura triangulada avanzando en mnsula desde los arranques del

arco. Para resistir la traccin debida a la flexin en los arranques por el trabajo en voladizo, hasta que

se produce el cierre en clave, es necesario anclar el cordn superior mediante un sistema de retenidas,

transmitiendo as la traccin generada al terreno. Una vez cerrada la clave se liberan los anclajes de

retenida y se suprime la triangulacin provisional.

Frente a los procedimientos de atirantamiento desde mstiles provisionales, los sistemas de

avance en mnsula triangulada con diagonales temporales poseen la ventaja de una mayor rigidez

interna, al emplear tirantes de menor longitud, mucho ms fciles de colocar, ms rgidos y menos

sensibles a los efectos trmicos. Sin embargo, desde el punto de vista de la ejecucin del arco

propiamente dicho, los sistemas con diagonales temporales presentan la desventaja de algunos tiempos

muertos en el ciclo de ejecucin de las dovelas del arco, puesto que al alcanzar la posicin de las pilas

es preciso detener el avance para proceder a su hormigonado y al del tablero, al contar con ellos como

elementos imprescindibles en la triangulacin. Si el mtodo empleado es el avance desde mstiles

atirantados, el arco progresa sin paradas hasta producirse el cierre, debiendo ejecutarse posteriormente

las pilas sobre el arco ya cerrado antes de proceder a la construccin del tablero.



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Variantes del sistema.

Dependiendo de las caractersticas del puente arco el sistema de la mnsula triangulada con

diagonales temporales podra plantearse a travs de 2 variantes diferentes:

a) Empleo del tablero cono cordn de traccin. En este caso se produce el avance en voladizo del conjunto arco-pilas-tablero.

Ventajas:

No incluir un nuevo elemento auxiliar en el proceso constructivo.

Fcil camino de acceso de los materiales. Inconvenientes:

Tiempos muertos en el proceso del construccin de las dovelas del arco debido a

la necesidad de disponer u hormigonar nuevos tramos del tablero.

b) Empleo de cordones de traccin temporales. Ventajas:

La ejecucin del arco del resto del puente es independiente.

Se puede comenzar los trabajos en el arco sin necesidad de disponer del tablero

Sistema de triangulacin provisional.

El objetivo del sistema de triangulacin es transformar las cargas actuantes en el voladizo en

una serie de esfuerzos axiles de traccin y compresin, eliminando, en la medida de lo posible, las

flexiones en los semiarcos. En realidad, el cordn inferior formado por las secciones del arco se

encuentra sometido a importantes cargas de peso propio, dando lugar a esfuerzos locales de flexin

que precisan ser controlados para mantenerlos dentro de lmites aceptables. Puesto que el arco se

emplea como cordon comprimido de la celosa y las pilas como montantes, el sistema de triangulacin

provisional deber proporcionar aquellos elementos inexistentes en la celosa, por lo que se encuentra

formado generalmente por los siguientes elementos auxiliares:

Tirantes de retenida: cables del alto limite elstico; transmiten los esfuerzos de traccin desde cordn superior hasta los anclajes al terreno; suelen situarse

partiendo de alguna de las pilas de los tramos de acceso, sino-se ancla en los

estribos y stos directamente al terreno.

Los tirantes provisionales de recuadro abierto barras de pretensado o cables de alto limite elstico; diagonales provisionales, que reducen los

esfuerzos de flexin en las secciones del arco durante el avance, mientras se

completa un modulo de triangulacin.

Diagonales temporales. Cables de alto limite elstico o perfiles laminados. Se disponen al finalizar un nuevo recuadro y antes de proceder al hormigonado de

una nueva pila, permitiendo en ese momento la retirada de los tirantes

provisionales empleados hasta ese momento.

El cordn superior auxiliar (tablero). Debido a la existencia de contraflechas, deformaciones del conjunto y a las diferentes tolerancias de ejecucin entre las

estructuras de acero y hormign, es preciso dotar a todas estos elementos de las

holguras adecuadas que permitan su Facio montaje y un correcto

funcionamiento.



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Empleo de diagonales temporales rgidas.

Hay que actuar sobre las diagonales, evitando su alargamiento excesivo por efecto del

incremento de carga al que se ven sometidas en el proceso constructivo, ya que, produce esfuerzos

inaceptables sobre el resto de elementos del sistema (cordn, pilas y arco). Para eso se pueden emplear

bien retesado de los diagonales o bien los perfiles laminados.

La disminucin o la ausencia de fases de retesado hace que su coste algo ms elevado se diluya

rpidamente en el proceso, resultando elementos mucho ms eficaces y de mayor economa global.

En voladizo, triangulando el conjunto arco-tablero: se crea un sistema reticulado provisional utilizando como

montantes los soportes del tablero, el tablero como cordn superior y disponiendo tirantes segn las diagonales.

A continuacin veremos la tipologa y proceso de construccin del Puente sobre el Ro Almonte,

en el Tramo Hinojal Cceres, de la Autova de la Plata N-630, que une Gijn con Sevilla, terminado de construir en el ao 2005.

Los arcos se construyeron combinando el avance por voladizos sucesivos con una potente

triangulacin de perfilera rgida de acero que permita el tesado de perfiles convencionales. El tablero

se ejecut con autocimbra desde ambos extremos.

Una vez construidas las cimentaciones del arco y sus pilas, as como las de las pilas adyacentes con

sus anclajes al terreno, se comienza el ciclo de avance, cuya secuencia se repite.



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Proceso constructivo

1. Avance en voladizo del arco, obteniendo su equilibrio mediante atirantamientos provisionales y

retenidas, hasta superar la pila de arco correspondiente.

2. Se sustituye el atirantamiento provisional por una diagonal metlica anclada en la base de la pila.

3. Una vez construida la pila, para cerrar un cuadrante, se monta un dintel metlico que acta como

cordn de traccin. El esquema estructural de triangulacin para el avance del arco en voladizo se

consigue a travs de dinteles y diagonales metlicas y el atirantamiento por medio de cables de

retenida y cables provisionales.

Al mismo tiempo se ejecutan el resto de cimentaciones, pilas y tableros correspondientes a los

accesos.

Para conseguir el equilibrio de cada semi-estructrura en los avances del voladizo y evitar la

excesiva flexin de la primera pila de arco se colocan unos cables de retenida que se ponen en carga de

forma progresiva segn avanza el semiarco.

La conexin de todos los cables y diagonales a los dinteles y zapatas se realiza mediante orejeta

y buln. Los cables son tesados desde los anclajes inferiores. Estos fueron dimensionados para que se

pudiera introducir el gato unifilar, ya que de otra forma no sera operativo. Por tanto, el tesado se



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realiza cordn a cordn garantizando una fuerza global, controlada mediante una clula de carga

conectada al sistema de instrumentacin.

La carga de cada cable se aumenta progresivamente, segn indica el proceso constructivo,

incrementando la fuerza de todos y cada uno de los cordones.

Los cables provisionales permiten el avance en voladizo del arco hasta alcanzar la diagonal

rgida, retirndose una vez que sta queda instalada. El extremo del arco, cerca de la clave, se sujeta

mediante cables, ya que en esta zona la triangulacin no sera eficaz.

Al alcanzar la situacin de mximo voladizo, se introdujo un esfuerzo axil de 600 Tn mediante

gatos entre los dos semiarcos. Con los movimientos relativos entre ellos impedidos se procedi al

hormigonado de la clave y posteriormente al desmontaje de los medios auxiliares utilizados, para

terminar con la ejecucin de los tramos de tablero situados sobre el arco.

Arco en construccin



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3.2.- PUENTES CON TABLERO INFERIOR.

Para los puentes arcos con el tablero inferior se emplean los siguientes procedimientos de

construccin:

1) Se construye el tablero mediante cimbra, apoyos provisionales y despus se monta el arco metlico

apoyndolo sobre apoyos provisionales, se suelda y se rellena interiormente con hormign.

El ejemplo de este tipo de construccin es el puente sobre el rio Ebro- Ronda de la Hispanidad.

El tercer cinturn de Zaragoza cruza el ro Ebro por medio de un puente cuyo dintel, de 31,9 m

de anchura y 304 m de longitud, tiene una seccin lenticular de 2,2 m de canto. Se producen cinco

vanos de 42 m+52 m+120 m+52 m+42 m. Todas estas luces se tranquean con el dintel lenticular,

salvo en lo que se refiere al vano de 120 m que cruza el Ebro. Para solventar este vano se aade un

arco superior de 120 m de luz que ayuda al soporte del dintel en esta zona.

Un dintel contino, recto, constante, dimensionado para luces pequeas o medias y que se

ayuda o bien de un arco; caso de este puente; o de un atirantamiento, caso del puente de Crdoba sobre

el Guadalquivir, actualmente en construccin, para salvar la luz principal.

Transversalmente, los 31,9 m de anchura estn divididos en dos aceras de borde de 4 m, una

mediana central de 3 m y dos calzadas de 10,5 m cada una.

El puente se subdivide en tres partes. La parte central, constituida por el puente arco de 120 m

de luz y las otras dos partes, laterales, de 92 m de longitud estn separadas de la central por una junta



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de dilatacin. Las partes laterales y la central no se interfieren resistentemente en nada. nicamente

utilizan la misma pila, como apoyo comn, apoyo que se realiza a media madera.

El arco, mixto, de directriz parablica de 18 m de flecha tiene una seccin triangular variable,

desde un canto mnimo en el centro de 1,6 m, hasta un canto mximo junto a los apoyos de 1,74 m. La

seccin triangular se achaflana en las esquinas.

El espesor de la chapa es de 60 mm de acero. El hormign interior rellena completamente el

arco, lo que es muy fcil de realizar y ahorra bastante acero.

El tablero est formado por un cajn central bicelular de 2,2 m de canto en el eje del puente y

disminuye ligeramente hacia los bordes de este mismo cajn, que distan entre

s 10 m. Las almas exteriores son de espesor variable entre 0,45 y 0,8 m, y las interiores, entre 0,5 y

0,8 m. Transversalmente el dintel se completa con dos unidades nervadas de 10,8 m de anchura, que

completan la forma lenticular del ncleo central. Los tirantes que unen arco y tablero se disponen a una

distancia de 8 m y se anclan a los lados del alma central. Se dispone, en ese mismo punto, una viga

transversal que transfiere la carga conducida por las almas laterales al tirante.

El dintel est pretensado longitudinal y transversalmente. Longitudinalmente para enfrentar el

empuje del arco, que se cortocircuita a lo largo del dintel y adems para resistir el efecto de la flexin

vertical. Transversalmente, en los nervios transversales para transmitir su efecto al cuerpo central.

Las pndolas estn formadas por dos unidades separadas entre s, en direccin transversal, 1,3

m.

Los tramos de acceso tienen dos luces continuas de 50 m y 42 m. En este caso en el cajn

desaparece el alma central as como los diafragmas transversales interiores. Por lo dems se mantienen

las caractersticas del dintel bajo el arco.

Se pretensa longitudinal y transversalmente, as como se arma con la armadura pasiva

correspondiente.

El tramo principal, el tramo arco, apoya sobre la pila por medio de dos apoyos principales de

neopreno-tefln en caja fija y el dintel por otros dos apoyos laterales. Como en casos extremos de

carga, unos de estos ltimos apoyos podra ponerse en traccin, para evitar anclarlo a la pila, se le pone

encima el apoyo del tramo de acceso de 52 m de luz.

De la misma manera, aunque los tramos, principal y de acceso, estn separados, el arco penetra

en el tramo de acceso a lo largo de su mediana, lo que determina una particular configuracin de los

apoyos. Entre ambos tramos de acceso se dispone una pila principal y en su extremo un estribo nuevo.

Pilas y estribos descansan sobre pilotes.

Se disponen dos estribos curvos en planta cuya disposicin encaja muy bien formalmente con

el dintel de seccin transversal tambin curvo.



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El puente se ha construido de la siguiente manera:

Se construye el ncleo central del dintel, de uno a otro extremo del puente, apoyndose, en la zona de las orillas, en una cimbra y en la zona del ro sobre vigas metlicas apoyadas sobre 3

pilas provisionales. Cuando se elimina la cimbra, la parte del dintel situada sobre el ro queda

apoyada sobre tres apoyos provisionales pilotados.

Una vez concluido el ncleo central, se monta un carro transversal que deslizando sobre el ncleo central va fabricando los voladizos transversales. Terminado el dintel se monta el arco

metlico apoyndolo sobre apoyos provisionales, se suelda y se rellena interiormente por

hormign.

Una vez concluido el arco, se ponen en carga las pndolas hasta que el dintel se despega de los 3 apoyos provisionales situados en el ro. Se vuelan los apoyos provisionales y se realizan las

terminaciones correspondientes.

Tambin se puede realizar la ejecucin del tablero de otra forma mediante empuje, como hicieron en el caso del Puente de Logroo.

El Puente de Prxedes Mateo Sagasta, conocido popularmente como Cuarto Puente de Logroo, es

el ms reciente de las construcciones sobre el ro Ebro a su paso por Logroo. Diseado por la oficina

Carlos Fernndez Casado S.L., fue adjudicado a la empresa Ferrovial Agromn e inaugurado el 30 de

abril de 2003.

El puente ha sido construido sin ningn apoyo sobre el ro Ebro, teniendo 140 metros de luz

para salvar ambas orillas. El tablero central, sobre el cual descansan la calzada, tiene 161 metros de

largo, 18,6 de ancho y 2 de canto. ste es sujetado por un arco atirantado de 28 metros de altura

mxima. La estructura del arco es en realidad doble, formada por dos tubos de 1,2 metros de dimetro,

ligeramente inclinados entre s para soportar mejor las fuerzas de flexin a las que estn sometidos.

El arco separa en dos ambos sentidos de circulacin, disponiendo cada uno de dos carriles de

3,5 metros de ancho.



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Las aceras estn formadas por sendos tableros laterales de 4 metros de anchura y 1,1 de canto

que, al contrario que la calzada, no son paralelas al arco central, sino que se separan de ella de forma

curva.

El puente de Logroo cruza el ro Ebro en la propia ciudad. Este hecho ha propiciado dos

cosas: la instalacin de amplias aceras y el diseo de una configuracin resistente y formal nueva. Para

obtener esta ltima condicin se separan las aceras del cuerpo central del puente con lo que se

consiguen varias ventajas: reducir el ruido del trfico en los peatones, crear una estructura espacial

constituida por los tirantes que soportan las pasarelas por sus bordes interiores.

Constituye adems el tercero de una triloga, en la cual, colgando siempre de un arco central, la

calzada y aceras estn unidas y son rectas (P. Zaragoza), en otro puente no construido, en el cual,

tablero y aceras se separan en dos en la mediana, confiriendo as una dimensin espacial al sistema de

tirantes.

En el puente de Logroo solo se separan las aceras y la calzada sigue recta. El puente tiene 140

m de luz. El tablero, para el peso del trfico, est constituido por una viga mixta de seccin trapecial de

2,0 m de canto y 18,6 m de anchura. Los tableros laterales que soportan las pasarelas tienen una

seccin metlica de 4,00 m de anchura superior, 2 m de anchura inferior y 1,1 m de canto.

El arco se divide en dos tubos de 1,2 m de dimetro, que se separan entre s para conseguir

resistencia a flexin fuera del plano, necesaria cuando una pasarela est cargada y otra no, lo que

produce una gran deformacin transversal al arco y por tanto una flecha vertical importante en las

pasarelas. Sin embargo esta rigidizacin transversal del arco no fue suficiente. Los 4 ltimos tirantes,

que por cada extremo, que relacionan las pasarelas con el arco, estn anclados al estribo y as le

confieren al arco el complemento de rigidez transversal necesario.

El puente se construy empujando el dintel metlico central sobre pilas provisionales instaladas

en el ro, para hormigonar a continuacin la losa superior. Posteriormente se procedi al montaje desde

el tablero central de las pasarelas exteriores.

Finalmente se realiz el montaje del arco sobre el tablero, el atirantamiento del tablero y la pasarela y

se procedi a eliminar los pilares provisionales situados en el ro.

Se construyen tambin los puentes arco con tablero inferior de hormign.

El ejemplo - puente sobre el ro Galindo en Baracaldo.



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El puente est biapoyado en dos estribos, es muy curvo en planta, y est constituido por un

dintel metlico y un arco tambin metlico espacial, no contenido en un plano. El arco tiene un perfil

parablico de 2 grado en alzado y la planta sigue la directriz correspondiente al tablero. En el borde

exterior cncavo del tablero, se dispone una marquesina de 8,19m de voladizo que soporta un techo

transparente de metacrilato liso.

El puente ha sido construido de la siguiente manera:

- Mientras se fabrica el tablero en el taller metlico se construyen los estribos de hormign armado in situ.

- Para montar el tablero hacen falta cuatro lneas de apoyo provisional en medio del ro. Se debe construir en primer lugar dos lneas apoyos realizando una pennsula provisional que permita

poner una pilotera y hacer los seis pilotes de un metro de dimetro. Despus se construyen las

vigas superiores y se retira la pennsula. Para las otras dos lneas de apoyo provisional se repiten

las operaciones.

El tablero se divide en tramos de 22 metros de longitud y anchura variable entre 4,5 y 5,85

metros. Cada tramo pesa alrededor de 60t. En primer lugar se coloca la viga riostra del estribo, es la

pieza ms pesada, unas 100t, que se puede montar por partes si fuera necesario. A continuacin desde

el estribo se montan los cinco tramos que se apoyan en la primera lnea de apoyos provisionales y en la

viga riostra. Estas piezas se unen entre s mediante cordones longitudinales superior e inferior y con la

riostra de estribos. Con el primer vano completo se procede al montaje de los cinco tramos siguientes

del tablero mediante gra que se coloca encima del tablero terminado. Se unen las piezas entre si y con



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el trozo de puente montado previamente de forma que se tiene un tablero continuo con dos vanos. Se

repite la operacin para completar totalmente el tablero del puente. La ultima pieza en colocar ser la

riostra de estribos ya que permite cierto juego.

- Encima de cada lnea de apoyo provisional se coloca un castillete, a travs del tablero del puente, que permite colocar las cinco piezas en que se divide el arco. Cada pieza pesa unas 70t.

Se sueldan las uniones de las piezas del arco con el tablero. Con el arco finalizado se pueden

retirar los castilletes y intermedios.

- Los tubos que forman las pndolas se colocan en sus piezas de unin y se sueldan. - El pavimento, bordillos, medianas, aceras y prgola se pueden ir colocando mientras se termina

de soldar el arco y se colocan las pndolas.



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4.- EJEMPLO PRACTICO. DESCRIPCIN GENERAL.

En el trabajo se pretende estudiar 2 tipologas de construccin de un puente arco de hormign:

mediante atirantamiento con la torre provisional y con el sistema de triangulacin.

Se trata de un puente arco con tablero superior. La luz del arco es 261 m y la flecha en el centro

es 40.0314 m lo que determina una relacin flecha-luz de 1/6.52 arco rebajado. El arco esta empotrado en dos grandes plintos, la distribucin de luces del tablero superior es de 32.625 + 8x43.5

+32.625 m, las pilas P-2, P-3, P-4, P-5 se apoyan sobre el propio arco.

261.0000

43.5000

P-1

P-2

P-3

P-5

P-6

P-4

40.0

000

43.5000 43.5000 43.5000 43.5000 43.5000

32.6250 43.5000 43.5000 43.5000 43.5000 43.5000 43.5000 43.5000 43.5000 32.6250

El tablero est formado por una viga en seccin cajn de 3,00 m de canto, una losa inferior de

5 m de ancho y superior de 6,5 m, unos voladizos que completan la anchura total de la seccin de

14,20 m. La losa inferior tiene un espesor de 0.30 m. Las pilas tiene una altura variable entre 4.32 y

40.45 m. Todas ellas estn generadas por una seccin cajn rectangular constante de ancho 2 y canto

de 1,95 m.

Para la ejecucin del arco de hormign, se plantea la construccin mediante dos semiarcos en

avance en voladizos atirantados mediante carro de avance. Como es imposible hormigonar la seccin

completa de una sola vez, hay que minimizar lo mximo posible la diferencia entre los hormigones de

una misma seccin.

El proceso constructivo con el atirantamiento provisional, el montaje comienza con el

hormigonado de primera dovela de arranque sobre la cimbra. Sobre esta dovela utilizan el carro de

avance para el control de esfuerzos y deformaciones, requiere de un ciclo de maniobras de tesado,

retesado y destesado para los cables de atirantamiento. Tras del cierre del arco, se comienza la retirada

de los cables de atirantamiento y desmontaje de las torres provisionales. Una vez cerrado el arco se

procede a la ejecucin de las pilas y el tablero por mtodos convencionales.

El procedimiento de mnsula triangulada tiene ventajas de una mayor rigidez interna del

sistema pero presentan algunos tiempos muertos en el ciclo de ejecucin. En este caso se produce el

avance en voladizo conjunto dovelas del arco-pilas-tablero.



YULIA DEMCHENKO.


5.- SISTEMA DEL ATIRANTAMIENTO PROVISIONAL.

5.1.- MODELO.

Planteamos un modelo tipo emparrillado plano ya que queremos recoger la accin de cargas

que slo origines esfuerzos de eje horizontal, esto es, prescindimos de las acciones horizontales y no

vamos a recoger tampoco en el anlisis de la torsin en el tablero y arco. Resumimos, a continuacin,

el modelo realizado:

Asignaremos una viga longitudinal al tablero discretizando su directriz en

funcin de la luz ya que lo ms importante en el estudio-los esfuerzos en las

dovelas del arco, dando lugar a 10 barras y 11 nudos en la viga.

Se han establecido las pilas, que modelizarn con las caractersticas de la pila

bsica que estn articulados en el punto de conexin con el tablero debida a la

presencia all neopreno.

La sustentacin del tablero la hemos idealizado mediante apoyos fijos y los

arranques del arco empotrados.

La torre provisional est en la continuacin de la primera pila y tambin est

articulada.

Los tirantes los modelizamos como las barras articuladas del rea 100 m2 , y del

momento de inercia 0, del material que no tiene peso propio y sin pretensar

En el clculo no tenemos en cuenta el retesado de los cables durante del montaje

retenidas

provisionaltorre

tirantes

pila

retenidas

provisionaltorre

pila

arco

En la figura siguiente representamos en el plano XZ del modelo emparrillado realizado para el tablero

y la numeracin de las barras y nudos correspondiente:



YULIA DEMCHENKO.


Las secciones asignadas para cada elemento eran:

Section

NameArea TorsConst I 3-3 I 2-2 AS2 AS3

m2 m4 m4 m4 m2 m2

barra0 72 0 215 1 36 36

barra1 25,3214 0 33,5212 1 12 12

barra4 20,2856 0 28,4358 1 10 10

barra5 18,5682 0 26,7164 1 9 9

barra6 16,9044 0 25,0526 1 8 8

barra7 15,3 0 23,4646 1 7 7

barra8 14,3218 0 22,2205 1 7 7

barra9 13,9528 0 21,3119 1 6 6

barra10 13,6162 0 20,4622 1 6 6

barra11 13,2916 0 19,6439 1 6 6

barra12 12,9796 0 18,8704 1 6 6

barra13 12,6802 0 18,1462 1 6 6

barra14 12,3928 0 17,4502 1 6 6

barra15 12,118 0 16,7888 1 6 6

barra16 11,8552 0 16,1656 1 5,5 5,5

barra17 11,6044 0 15,5738 1 5,5 5,5

barra18 11,3662 0 15,0135 1 5,5 5,5

barra19 11,14 0 14,4827 1 5,5 5,5

barra2 23,9151 0 32,0977 1 11 11

barra20 10,9252 0 13,9749 1 5 5

barra21 10,723 0 13,4962 1 5 5

barra22 10,5328 0 13,0494 1 5 5

barra23 10,3546 0 12,629 1 5 5

barra24 10,1896 0 12,2401 1 5 5

barra25 10,0366 0 11,8755 1 5 5

barra26 9,8962 0 11,5355 1 4,5 4,5

barra27 9,7678 0 11,2182 1 4,5 4,5

barra28 9,6508 0 10,9222 1 4,5 4,5

barra29 9,5464 0 10,6484 1 4,5 4,5

barra3 22,0645 0 30,2256 1 11 11

barra30 9,454 0 10,3952 1 4,5 4,5

barra31 9,3736 0 10,1619 1 4,5 4,5

barra32 9,3046 0 9,9433 1 4,5 4,5

barra33 9,2837 0 9,7622 1 4,5 4,5

barra34 9,7788 0 9,7896 1 4,5 4,5

barra35 10,7585 0 9,9533 1 5 5

PILA_TIPO 3,88 1 3,259733 1 1 1

tablero 6,6869 1 7,51 1 1 1

tirante 100 1 0 1 1 1



YULIA DEMCHENKO.


En el estudio analizamos el estado del arco en el proceso de construccin comparando la ley de

momentos flectores en las dovelas de arco con la ley de momentos en servicio.

Para la determinacin del estado tenso-deformacional de la estructura a lo largo de su ejecucin

se van a considerar una serie de etapas, cada una de estas etapas ir asociada a un determinado modelo

estructural que intentar reproducir lo mejor posible el funcionamiento estructural en el instante del

anlisis.

A tal efecto se han considerado los siguientes modelos estructurales para la obtencin de

esfuerzos:

MODELO 1: En este modelo calculamos los esfuerzos en el puente y precisamente en las

dovelas del arco en servicio.

La hiptesis de combinacin de acciones para el estado lmite de servicio ser:

PP + CM + CP

donde PP es peso propio del arco

CM = 16 kN/m2 es la que es carga muerta: balasto, pavimento, barandillas.

SC = 19,36 kN es la carga de tren (1,21 8 kN/m2 2 = 19,36 kN/m2)

En el modelo se demuestra la posicin de la sobrecarga.

MODELO 2: el modelo de arco cerrado bajo solo su peso propio con el sistema de

atirantamiento y torres provisionales para obtener los valores de los momentos flectores en las dovelas

en la situacin controlada por los tirantes.

Asignamos los tirantes cada 3 dovelas. En realidad sera correcto poner un cable para 2 lados

de dovela (en el plano XY) pero como tenemos un modelo plano en coordenadas XZ, disponemos solo

del cable en el plano XZ.



YULIA DEMCHENKO.


A su vez trabajan las retenidas que van desde la torre provisional al anclaje en el terreno. Los

ngulos entre retenidas y torre pretenden ser los mismos que entre los tirantes y torre para compensar

el efecto de traccin que produce el tirante.

Este modelo no daba los resultados aceptables en la mayora de los cables nos salan

compresiones. Esto puede ser debido a que los tirantes que se utilizan les pretensan previamente y

tambin durante del montaje es necesario retesar los cables. Como no tenemos estos 2 aspectos en

cuenta, modificamos el modelo. Hemos aadido los apoyos fijos en los puntos de conexin entre

tirantes y arco y calculamos el axil correspondiente de cada una del tirante en funcin de su

inclinacin.

Hemos estudiado varios modelos en funcin de que rea de cortante hay que considerar. El

programa SAP2000 por el defecto tiene el valor 1, que en nuestro caso no es razonable utilizar. Al

considerar el rea de cortante 0 y 0,5 del rea transversal, nos da resultados muy parecidos la

diferencia es en el torno de 10 %. As para los clculos elegimos el modelo con el rea de cortante de

0.5 del rea transversal.



YULIA DEMCHENKO.


N de

tiranteReaccion

92 19591,00

93 14499,38

94 11176,40

95 8366,87

96 6614,51

97 5537,76

98 4790,85

99 4175,54

100 3937,01

101 3448,41

102 4299,03

Av =0

N de

tiranteReaccion

92 19744,90

93 14569,65

94 11279,20

95 8126,86

96 6576,99

97 5533,91

98 4844,12

99 4148,51

100 3915,25

101 3516,06

102 4259,94

Av =0,5Atrans

MODELO 3: el caso ms desfavorable en la ejecucin de semiarcos antes del cierre en clave.

Aplicamos a la ltima dovela la carga correspondiente a un carro de avance - 1000 kN.

MODELOS 4-10 muestran el proceso de desmontaje. Quitamos 3 dovelas en voladizo, el

tirante y la retenida correspondiente y asignamos la carga a la nueva ultima dovela verificando que los

momentos que obtenemos en las dovelas no superan los valores de momentos en servicio del puente.

Cada de este modelo es la situacin ms desfavorable para el tirante correspondiente, as que para

obtener la rea necesaria para cada tirante utilizaremos estos valores mientras que para las retenidas

sacamos los valores de todos los modelos y elegimos el valor mximo de traccin. As estaremos en el

lado de seguridad aun con el valor conservador.



YULIA DEMCHENKO.


5.2.- RESULTADOS.

Los valores de reacciones y axiles calculados en el MODELO 2 son los siguientes:

TirantesLongitu

d (m)Reaccion (kN) angulo Axiles (kN) Area (m 2)

N de

cordones

con la

resistencia

1860 N/mm2

PRECIO 8

euro/kgRetenidas

Longitud

(m)

Reaccion

(kN)angulo Axiles (kN) Area (m 2)

N de

cordones

con la

resistencia

1860 N/mm2

PRECIO 8

euro/kg

92 62,20 19744,90 13 20264,27 0,01816 61 33419,58 114 80,94 6921,91 33 8253,43 0,00740 25 17821,98

93 62,09 14569,65 24 15948,47 0,01429 48 26248,76 115 80,94 6353,59 33 7575,79 0,00679 23 16396,22

94 64,08 11279,20 34 13605,17 0,01219 41 23140,61 116 80,94 6038,97 33 7200,65 0,00645 22 15683,34

95 68,63 8125,86 43 11110,71 0,00996 33 19947,17 117 80,94 5838,01 33 6961,03 0,00624 21 14970,46

96 75,72 6577,00 50 10232,00 0,00589 31 20675,69 118 80,94 5702,04 33 6798,90 0,00609 21 14970,46

97 83,65 5533,91 55 9648,08 0,00496 29 21367,22 119 94,00 2387,42 54 4061,72 0,00364 13 10763,38

98 92,20 4844,12 60 9688,24 0,00434 29 23550,78 120 94,00 2321,43 54 3949,45 0,00354 12 9935,42

99 101,53 4148,51 63 9137,88 0,00372 28 25039,83 121 94,00 2245,04 53 3730,45 0,00334 12 9935,42

100 111,75 3915,25 65 9264,27 0,00351 28 27559,64 122 94,00 2168,37 53 3603,05 0,00323 11 9107,47

101 122,09 3516,10 67 8998,77 0,00315 27 29034,98 123 94,00 2094,56 52 3402,13 0,00305 11 9107,47

102 132,52 4260,00 68 11371,93 0,00382 34 39685,37 124 94,00 2023,48 52 3286,68 0,00295 10 8279,52

103 62,20 19744,90 68 52708,36 0,04723 157 86014,33 125 80,94 6921,91 33 8253,43 0,00740 25 17821,98

104 62,09 14569,65 67 37288,17 0,03341 111 60700,25 126 80,94 6353,59 33 7575,79 0,00679 23 16396,22

105 64,08 11279,20 65 26688,86 0,02391 80 45152,42 127 80,94 6038,97 33 7200,65 0,00645 22 15683,34

106 68,63 8125,86 63 17898,74 0,01604 54 32640,82 128 80,94 5838,01 33 6961,03 0,00624 21 14970,46

107 75,72 6577,00 60 13154,00 0,01179 39 2601

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