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La Clave | Monográfico Vigo
Cómo se ha construido la ampliación del puente de Rande
Esta obra ha supuesto un hito en la ampliación de puentes atirantados
Fátima Otero Vieitez
Directora técnica general del Grupo Puentes
Ingeniera de caminos, canales y puertos
La concesionaria AUDASA encargó la redacción del proyecto con el que se han ejecutado las obras de ampliación del puente de Rande, que han supuesto un reto y un avance tecnológico en la ingeniería de puentes. En todo el mundo se han realizado numerosos proyectos de ampliación o reforma de puentes, pero, en el caso de puentes atirantados, ninguno consistía en ampliar su capacidad. Por tanto, se contaba con poca experiencia en ampliación de puentes atirantados y ninguna a una escala del puente de Rande, por lo que la correcta planificación y ejecución del procedimiento constructivo era clave para lograr el éxito. Los trabajos de ampliación han afectado a varias partes del puente original y en este artículo se describen las características fundamentales de la obra realizada.
Los condicionantes del proyecto precisaron de un sistema constructivo novedoso y técnicamente complejo, con medios auxiliares de construcción diseñados específicamente para esta obra. La rigurosidad en la ejecución permitió finalizar los trabajos en un tiempo récord, cumpliendo con todos los requisitos técnicos y medioambientales que se plantearon.
Ampliación de los pilonos
La ampliación de los pilonos de atirantamiento fue la primera actividad necesaria para materializar la ampliación del puente de Rande.
Cada cabecero metálico de ampliación situado sobre los pilonos tenía un peso cercano a las 750 toneladas y se situaba a una altura superior a los 100 m. Este gran peso y sus dimensiones descartaban la colocación como una sola pieza, dada la inexistencia de medios de elevación de esa potencia. Se hacía, por tanto, preceptiva la división en tres partes: el dintel horizontal, el hombro de anclaje y el embellecedor vertical.
El dintel es la parte horizontal a modo de travesaño que une los laterales verticales del cabecero de ampliación. Se trata de una viga cajón susceptible de ser dividida en rebanadas de peso en torno a 13 toneladas, manejables por parte de las grúas torre disponibles. Estas partes se izaron y posicionaron sobre unas plataformas situadas sobre el travesaño de hormigón del pilono, en la sombra de su lugar definitivo, pero unos metros por debajo. Una vez posicionadas secuencialmente las porciones, se soldaron las uniones entre ellas hasta conformar el dintel completo.
El izado de las piezas del hombro, que alojan los anclajes de los tirantes y los apoyos esféricos, requirió del diseño e instalación de un pórtico de izado. Este fue capaz de izar las piezas por un lateral de la torre y realizar un giro de 360° de la carga para, posteriormente, posicionarlas en su lugar definitivo, manteniendo suspendida y arriostrada la pieza en su cota correcta, hasta poder efectuar una unión por soldadura con el dintel, de forma que las piezas ensambladas fuesen autorresistentes.
El pórtico de izado estaba formado por dos vigas principales de celosía apoyadas en el recrecido de la coronación de ambos fustes del pilono. Sobre estas celosías principales deslizaban dos carros que soportaban un total de 4 gatos de izado de 3224 kN de capacidad cada uno, encargados de elevar las piezas del hombro. Todo el pórtico fue diseñado y fabricado de manera que pudiese ser montado y desmontado con la única ayuda de las citadas grúas torre, es decir, con piezas que no superasen las 13 toneladas y compatibles en peso y geometría con los medios de transporte marítimo disponibles.
Para minimizar los trabajos de soldadura en altura, las diferentes partes se ensamblaron sobre la propia cimentación de los pilonos en unas plataformas, una vez transportadas mediante barcazas.
Tras la soldadura, cada hombro era una pieza de unas 270 toneladas de peso que fue izada y girada, según eje vertical, 180° con respecto a su posición definitiva, de manera que su centro de gravedad estuviese más cerca de la torre y se pudiesen utilizar elementos de guiado durante la misma. Así, se garantizaron las condiciones de guiado y estabilidad frente al viento en toda la maniobra. Una vez arriba, se deshizo el giro y se posicionó la pieza sobre los apoyos esféricos.
Terminado este proceso, restaba la pieza que servía de embellecedor y materializaba la transición entre el paramento de hormigón existente y la nueva pieza. Pese a tener un peso menor, cercano a las 60 toneladas, sus dimensiones y posición bajo la pieza del hombro exigieron la colocación de un balancín de izado que ampliara el intereje de los haces de tiro para no interferir con el hombro ya instalado y una cuidadosa operación de volteo.
Por medio de los pórticos de izado se realizó la elevación y ajuste del dintel, procediendo a la soldadura de unión a ambos hombros, completando así el esquema resistente del cabecero metálico de ampliación de los pilonos.
Ampliación de las pilas laterales
A pesar de tratarse de una tarea menor en comparación con el trabajo realizado en los pilonos, las pilas laterales también requirieron de una importante adaptación para poder soportar los nuevos tableros. Las vigas transversales superiores de hormigón tuvieron que ser ampliadas mediante voladizos a ambos lados.
Para realizar estas tareas fue necesario diseñar e instalar una cimbra especial. Debido a su ubicación —una en el agua y la otra en una pronunciada pendiente—, no era posible el acceso para la instalación de grúas pesadas o colocación de grandes elementos de construcción. Se diseñó una cimbra especial que se apoyaba en los fustes de las pilas existentes. Se montó con pequeñas piezas manejables debajo de su posición final con la ayuda de grúas de menor tamaño. Una vez completamente ensamblada, se izó mediante gatos de elevación instalados en las estructuras auxiliares conectadas, a su vez, a la pila. Una vez terminados los trabajos de ampliación, la cimbra se volvió a suspender y bajar a nivel de suelo, donde se desmontó mediante el proceso inverso.
Ampliación del tablero
El puente original fue construido empleando el método tradicional de construcción por voladizos sucesivos compensados, utilizando grúas ubicadas en la dovela anterior. Estas grúas izaban los diferentes componentes del tablero, en un proceso conocido como construcción stick build. Este método reduce la necesidad de acceso por vía marítima, minimizando el impacto medioambiental, y es muy común en la construcción de puentes atirantados, excepto por el hecho de que se utiliza solo un carro de izado por voladizo. En el caso de la ampliación del puente de Rande, este método se optimizó introduciendo mejoras sustanciales.
Se emplearon dos carros de izado, uno ubicado en la dovela anterior y otro suspendido del tablero existente, repartiendo el peso de la nueva dovela para su izado hasta su posición final. Esto redujo el impacto de los carros de izado en ambos tableros mientras permitía un mejor control de la operación de elevación y facilitaba el uso de un equipo más ligero.
Este innovador sistema se desarrolló y construyó expresamente para este proyecto y tuvo un papel crucial a la hora de conseguir cumplir los plazos propuestos.
El proceso total de construcción se desarrolló de tal manera que el hormigonado de cada dovela se realizó inmediatamente después de la instalación del tirante correspondiente. Gracias a esta solución, cada dovela se completaba sin tener que esperar a terminar toda la estructura de acero. El volumen de hormigón usado en cada hormigonado también se redujo significativamente, minimizando las restricciones de tráfico a tan solo unas horas durante la noche.
El ciclo de instalación típico de una dovela comenzaba con el posicionamiento de la pontona que carga con la dovela exactamente debajo de su posición final, tras lo cual los balancines de izado se bajaban y conectaban. Puesto que la barcaza era del tipo jack-up, la transferencia de carga desde ella a los carros de izado fue sencilla y sin necesidad de medidas especiales.
La dovela, una vez suspendida, se izaba hasta su posición final y se ajustaba para cumplir con los requisitos geométricos y permitir su soldadura con la dovela anterior. Las conexiones articuladas se soldaban al tablero existente y las secciones de la dovela anterior y de la izada se alineaban y se soldaban.
Una vez completado cierto porcentaje de la soldadura de dovelas, los carros de izado soltaban la carga de la dovela para poder comenzar la instalación del tirante. Los tirantes se instalaron tesándolos como mínimo a 300 Mpa, necesaria para garantizar el funcionamiento correcto de las cuñas de anclaje y evitar que el tirante pudiese deslizar. Una vez instalado el tirante y alcanzada la geometría necesaria en el tablero, se procedía al hormigonado de la losa.
Algunas dovelas requirieron de operaciones especiales para su instalación y no pudieron seguir el mismo procedimiento mediante los dos carros de izado. Estas dovelas fueron las dovelas 0, la del cierre del vano central y las de los vanos laterales.
Se contaba con poca experiencia en ampliación de puentes atirantados y ninguna a la escala del de Rande
De izquierda a derecha: Izado de dovelas de cierre; montaje de dovela con grúa. ©Grupo Puentes; Puente de Rande una vez finalizada la ampliación. ©Grupo Puentes y Dragados S. A.
Las dovelas 0, situadas junto a los pilonos, no podían ser instaladas con los carros de izado diseñados, puesto que el trasero requería al menos una dovela anterior ya instalada y el delantero no contaba con la suficiente capacidad de izado, ya que eran más largas (45 m) que las dovelas tipo (21,06 m). La operación de izado se realizó con la ayuda de los pórticos de izado instalados en la parte superior de cada pilono.
El ensamblaje de la dovela 0 en el lado de la grúa torre se realizó directamente sobre la cimentación de los pilonos del puente, usando plataformas auxiliares.
Las dovelas de cierre del vano central se izaron empleando solo los carros de izado traseros de cada lado tras la retirada de los delanteros con sistemas de bloqueo simples para evitar los movimientos diferenciales entre ambos lados de la dovela. No obstante, a diferencia de lo que suele ocurrir en la construcción de puentes atirantados nuevos, ya que las nuevas dovelas estaban unidas al puente original, los movimientos se encontraban muy restringidos.
Las dovelas finales de los vanos laterales no se podían izar verticalmente por razones obvias, y la parte norte estaba en tierra firme, por lo que no había acceso. Se instaló un pórtico de izado especial en la parte sur. Este pórtico se apoyaba, por un lado, en la pila estribo y, por el otro, en el tablero ampliado. Este pórtico era capaz de izar la dovela desde el agua y después trasladarla hacia el estribo.
En la parte norte, una grúa de 750 toneladas izaba las dovelas y las trasladaba hasta la posición deseada, donde los pórticos de izado las suspendían para su posicionamiento final.
Una vez finalizado el izado y la instalación de todas las dovelas, con sus correspondientes tirantes y el hormigonado de la losa, se procedió a un retesado de todos los tirantes del puente a fin de conseguir el estado de carga en los mismos y la geometría deseada. Tras ello, los trabajos de instalación de barreras contra impacto, firme de rodadura y juntas de dilatación en las pilas estribo permitieron finalizar la obra de la ampliación y abrir al tráfico en un plazo de 11 meses.
Este proceso de construcción ha presentado las siguientes ventajas:
- Se minimizaron los cambios geométricos debido a los carros de izado.
- Se redujeron los trabajos de tesado y retesado de los tirantes y se han evitado los problemas relacionados con la mordida de las cuñas entre dos posiciones cercanas.
- Se mejoró el control geométrico de la estructura.
- Se redujo el plazo de construcción.
Trabajos adicionales de renovación
Aparte de los trabajos de ampliación de las pilas estribo, los pilonos principales y del tablero, también se han realizado tareas de rehabilitación adicionales para garantizar y ampliar la vida útil del puente existente.
Debido al estado de conservación del tablero original y a haber sobrepasado su vida útil ampliamente, el tratamiento superficial de pintura ha sido completamente renovado, mediante la retirada por medio de chorro de granalla metálica del existente y la aplicación de un nuevo sistema de protección acorde a la normativa actual. Todo este proceso, ha sido realizado con el más absoluto respeto a la ría de Vigo mediante el encapsulamiento de los trabajos en un espacio estanco.
El tablero original presentaba algunos desgastes por fatiga en la losa ortotrópica, debidos al tráfico. Ninguna de las fisuras era significativa; no obstante, se repararon. Los carros de izado delanteros se modificaron para convertirlos en plataforma de trabajo superior para la realización de estas tareas.
Los tirantes originales también requerían rehabilitación. El recubrimiento de polietileno había sufrido deterioros que dejaban expuesto el interior del tirante. Se realizó una rehabilitación completa empleando una plataforma especial capaz de deslizarse por los tirantes, sirviendo de superficie de trabajo para la reparación del recubrimiento y del mortero de relleno.
Finalmente, se procedió a una rehabilitación superficial del hormigón de los pilonos y de las pilas estribo para garantizar la suficiente protección a la ferralla.
Una vez concluidos estos trabajos, el puente de Rande quedó listo para resistir una vida útil prolongada.