Construcción del 3er Puente sobre el Canal de Panamá

Gloribel Arlin Céspedes Meléndez

• CANAL DE PANAMA• INGENIERA DE PROYECTO• GCESPEDES@PANCANAL.COM

AGENDA

• Marco Histórico y Geográfico• Marco Legal y Social• Objetivos del Proyecto• Descripción General del Proyecto• Contrato de Diseño• Estudios Especiales• Métodos Constructivos• Retos en la Construcción• Avance del Proyecto

CONSTRUCCION DEL 3ER PUENTE SOBRE EL CANAL DE PANAMA

MARCO HISTORICO Y GEOGRAFICO

Fuente: Google Maps

MARCO GEOGRAFICO

Fuente: Google MapsFuente: The Panama Canal: An Army’s Enterprise

MARCO GEOGRAFICO

Fuente: Autoridad del Canal de Panamá

PUENTES SOBRE EL CANAL

Fuente: Autoridad del Canal de Panamá

PUENTE DE LAS AMERICAS

Fuente: Autoridad del Canal de Panamá

PUENTE CENTENARIO

Fuente: Autoridad del Canal de Panamá

PUENTE GIRATORIO EN MIRAFLORES

Fuente: Autoridad del Canal de Panamá

PUENTE GIRATORIO EN GATUN

§ Cruce de una sola vía

§ Estructura de acero a nivel del mar, en la ubicación de las compuertas originales No.1, No.2, No.3 y No.4.

§ Abierto de acuerdo con las necesidades de tráfico de buques por las esclusas

§ Propenso a accidentes marítimos.

§ Requiere de mantenimiento frecuente.

§ Limitaciones geométricas y de carga

CARACTERISTICAS DEL CRUCE ACTUAL

CONSTRUCCION DEL 3ER PUENTE SOBRE EL CANAL DE PANAMA

MARCO LEGAL Y SOCIAL

§ Visión: Líder en conectividad global e impulsor delprogreso de Panamá

§ Misión: Contribuir de forma sostenible a la prosperidadde Panamá, a través de nuestro valioso equipohumano, conectando la producción con los mercadosglobales para aportar valor a nuestros clientes

MARCO SOCIAL

Cumplir con la Ley 28, del 17 de julio del2006, que aprueba la propuesta deconstrucción del Tercer Juego deEsclusas en el Canal de Panamá, ydispone que la ACP debe desarrollar losestudios necesarios para identificar laopción más conveniente, a fin deestablecer un cruce vehicular, ya seapuente o túnel, en el extremo Atlántico delCanal de Panamá, que la construccióndebe iniciarse, a más tardar,inmediatamente después de concluido elTercer Juego de Esclusas, y que el costode la obra deberá ser cubierto por la ACP.

COMPROMISO

CONSTRUCCION DEL 3ER PUENTE SOBRE EL CANAL DE PANAMA

OBJETIVOS DEL PROYECTO

§ Permitir un cruce ininterrumpido, rápido y seguro entre el sector Este y Oeste de la Provincia de Colón.

§ Reducir los tiempos de viaje existentes.

§ Limitar la interferencia con las operaciones del Canal a mínimas o inexistentes.

§ Considerar y permitir futuras expansiones del Canal (cuarto juego de esclusas).

§ Considerar el diseño del tráfico para futuros desarrollos.

OBJETIVOS DEL PROYECTO

Fuente: Google Maps

Costa Abajo de Colon14 Corregimientos495 comunidades40,000 habitantes

PROGRESO Y DESAROLLO REGIONAL

DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTOCONSTRUCCION DEL 3ER PUENTE SOBRE EL CANAL DE PANAMA

• Estudio de prefactibilidad2002-2006

•Estudio de factibilidad •Viabilidad del Puente2009-2010

•Diseño Final2011-2012

2006 • Ley No. 28 de 17 de julio de 2006

Artículo 3: ACP deberá identificar la opción más conveniente, para uncruce vehicular y su construcción deberá iniciarse, a más tardar,inmediatamente después de concluido el tercer juego de esclusas.

•Construcción2013-2018

ANTECEDENTES

F-2

T-1

B-1

F-3B-2

F-1

Approximate A-2 alignment

of new locks

Existing locks

alignment9°45’

Alternativas evaluadas por la ACP 6

2002-2006

ESTUDIO DE PRE-FACTIBILIDAD

• Puente con pendiente de 4%

Alineamiento B

• Túnel con pendiente de 4%

Alineamiento M

• Puente con pendiente de 5%

Alineamiento H

ESTUDIO DE FACTIBILIDAD

Tipo de PuenteCajón de acero 60 180Cajón segmentado 60 180Preestresado 120 280Cerchas 150 380Arco 150 380Atirantado 180 1000Suspendido 450

2000+Luz central (metros) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Fuente: FHWA

Rango de luz central paraPuente en el Atlántico

Atirantado180 - 1000 m Suspendido

450 - +2000

TIPO DE PUENTE

TIPO DE TORRE PRINCIPAL

TIPO DE SUPERESTRUCTURA

• Altura recomendada= 75m

• Permite el paso de barcos futuros (cruceros que son los mas altos).

• Grúa Titán no necesita cruzar por debajo del puente.

GALIBO O ALTURA LIBRE

Ubicación Nombre del puente Cruce Gálibo (MHW)

ALTURAS LIBRES DE PUENTES

§Puente central atirantado § Superestructura con viga de borde de

concreto§ Torre tipo delta§ Luz central de 530 m§ Pendiente de 5%§ 75 metros de altura libre § Cuatro carriles

§Puentes de acceso§ Cajón de concreto segmentado§ Luces de 75 metros

§Método de entrega§ Diseño – Licitación – Construcción

Licitación3 proponentesprecalificados

Inició el 05 de mayo de 2012

Diseño

1. Contrato de diseño : Consorcio - China CommunicationsConstruction Company y Louis Berger Group (CCCC-LBG)2. Contrato de revisión de diseño: TYPSA-CFC

Construcción

Vinci Construction

Grands Projects

El proceso de licitación se inició antes de terminarla fase de diseño para

obtener el mejorbeneficio para ACP.

ESTRATEGIA DE EJECUCION

CONTRATO DE DISEÑOCONSTRUCCION DEL 3ER PUENTE SOBRE EL CANAL DE PANAMA

10

SOLUCION TECNICA DE DISEÑO

Viaducto Este 1125 mPuente Principal 1050 mViaducto Oeste 906 mCarreteras 1400 m

UBICACION Y CONFIGURACION GENERAL

Puente principalPuente atirantado, doble plano de cables, en configuración de

semi-abanico

Carriles de circulación 2 carriles en cada dirección

Sección transversal 23.6m ancho de tablero.

Vida útil de diseño100 años para el puente principal50 años para los viaductos de aproximación

Velocidad de diseño 90 kph en el puente principal

Altura libre 75m (desde elevación 0.30m PLD, marea alta promedio)

Pendiente máxima 5%

Fuente: Autoridad del Canal de Panamá

PARAMETROS GEOMETRICOS

-

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

70,000

2025

2028

2031

2034

2037

2040

2043

2046

2049

2052

2055

2058

2061

2064

2067

2070

2073

Tráf

ico

prom

edio

dia

rio e

stim

ado

Tráfico diario estimado (10% de camiones)

LowMidHigh

Mayor que 36,700 vpd requiere 6 carriles

Mayor que 16,500 vpd require 4 carriles

DETERMINACION DEL NUMERO DE CARRILES

§ Velocidad del viento (período de retorno de 100 años)Elevación

(m)1-hr Avg.

(m/s)10-min Avg.

(m/s)3-sec Gust

(m/s)

10 28.8 30.6 43.6

§ Análisis y Evaluación de riesgo sísmico

Nivel de Riesgo Sísmico

Período de Retorno Eventos Criterios Básicos de Desempeño

Sismo de Evaluación

Funcional (FEE)475 años

10% en 50 años Probabilidad de

Ocurrencia

l Ningún daño a elementos estructurales primarios

l Daño mínimo a otros componentes l Acceso total a tráfico normal

inmediatamente

Sismo de Evaluación de

Seguridad (SEE)

2,475 años

2% en 50 años Probabilidad de

Ocurrencia

l Sin colapso, daño reparable

l Acceso limitado para tráfico de emergencia en 48 h

l Servicio total en meses

PARAMETROS DE DISEÑO

Características Físicas — Geológicasn AM-Atlantic Muckn Much higher ground PGAn Larger Foundation

CARACTERISTICAS GEOLOGICAS

Superestructura Compuesta vs Concreto

���

���

���

���

���

� ��

Mai

n S

pan

(m)

Composite girderConcrete girder

Experiencias relevantesEvaluación IntegralDurabilidadComportamiento SísmicoCostosRiesgos Potenciales

TIPOS DE SUPERESTRUCTURA

CORROSION

METODO CONSTRUCTIVO

Erección del Puente no debe interrumpir el tráfico de buques en el cauce

Puente Principal — Erección de la Cubierta

METODO CONSTRUCTIVO

Opción

ITEM

Opción 1 Opción 2 Opción 3

EstabilidadAeroelástica Pobre Buena Excelente

RacionalidadEstructural Regular Buena Buena

Peso del segmento(8m )

378 T 326T 332T

Erección Formaleta sencilla Moderada Compleja

Conclusión X Recomendada X

Superestructura de Concreto

CONFIGURACION DE LA SUPERESTRUCTURA

ESTUDIOS ESPECIALESCONSTRUCCION DEL 3ER PUENTE SOBRE EL CANAL DE PANAMA

Pilas de viaducto

ApoyosApoyos en varias etapas del

movimiento

n Solución: Apoyos doblemente cóncavos de péndulo de fricción

Evaluación del Riesgo Sísmico y Análisis Sísmico

ESTUDIOS ESPECIALES REALIZADOS

n Solución: Amortiguador Viscoso

Evaluación del Riesgo Sísmico y Análisis Sísmico

ESTUDIOS ESPECIALES REALIZADOS

Modelo Seccional

Análisis Numérico

Ensayos de Túnel de Viento y Estabilidad Aerodinámica

Flujo Turbulento

ESTUDIOS ESPECIALES REALIZADOS

Modelo Seccional del Estado de Servicio

Modelo Seccional de la etapa constructiva

Análisis Aerodinámico del Estado de Servicio Análisis Aerodinámico de la Etapa Constructiva

Flujo suave Flujo turbulento

Ensayos de Túnel de Viento y Estabilidad Aerodinámica

ESTUDIOS ESPECIALES REALIZADOS

n Buque de Contenedores de 12,400TEU con un calado de 15m,

n Desplazamiento de 165,000t y de 90,000t

Velocidad de estudio: 8 nudos = 4.11m/s = 14.8 Km/hr

Estudio de impacto de Buques

ESTUDIOS ESPECIALES REALIZADOS

n Ángulo de colisión: 30�

Torre Este Torre Oeste

Estudio de impacto de buques

ESTUDIOS ESPECIALES REALIZADOS

Análisis de Elementos Finitos

Para la Torre Este: El buque en la condición de diseño no impactará nientrará en contacto con la pila directamente.

Para la Torre Oeste: El buque en condición de balasto, encallaprimariamente disipando la energia del buque y luego tocará el cabezal de los pilotes a una velocidad de 1.5 m/s. Para esta condiciónla fundación se mantiene segura en un margen razonable.

ESTUDIOS ESPECIALES REALIZADOS

Diseño General

SOLUCION TECNICA DE DISEÑO

§ Disposición de vanos

SOLUCION TECNICA DE DISEÑO

TORRES PRINCIPALES

n Segmentos de 8 m en la luz principal.

n Segmentos de 7m y 8m en las luces laterales.

n Peso Típico del segmento: 300T.

SUPERESTRUCTURA DE CONCRETO

VIADUCTO ESTE

VIADUCTO OESTE

n Torre Este: 35 Pilotes de 2.5m de diámetron Torre Oeste: 45 Pilotes de 1.8m de diámetro

Relleno

Formación tipo Atlantic Muck

Suelo ResidualRoca Meteorizada

Formación tipo Gatun

FUNDACIONES DE LAS TORRES

MÉTODOS CONSTRUCTIVOSCONSTRUCCION DEL 3ER PUENTE SOBRE EL CANAL DE PANAMA

CAMBIO DE INGENIERIA DE VALOR

CAMBIO DE INGENIERIA DE VALOR

Fuente: http://en.vsl.cz/incremental-launching-method/

METODO DE LANZADO

Fuente: http://en.vsl.cz/incremental-launching-method/

VIADUCTO OESTE

METODO DE LANZADO

Fuente: http://en.vsl.cz/incremental-launching-method/

VIADUCTO OESTE

METODO DE LANZADO

Fuente: http://en.vsl.cz/incremental-launching-method/

VIADUCTO ESTE

METODO DE LANZADO

Fuente: http://en.vsl.cz/incremental-launching-method/

VIADUCTO ESTE

METODO DE LANZADO

METODO DE CANTOLIBRE BALANCEADO

Fase 1• Deslizar la formaleta

deslizante• Ajustar formaleta • Ajustar prefabricado• Deslizar

prefabricado

Fase 2• Vaciar losa

central inferior del segundo segmento

• Vaciar losasuperior del primer segmento

Fase 3• Instalar refuerzo de

conexiones y bloques de anclaje

• Deslizamiento y apertura de formaletas internas

• Refuerzo de la parte superior de la losa

CICLO TIPICO DEL DECK

Fase 4• Vaciado de las losas

laterales superiores• Preparación para los

trabajos de pretensado

• Instalacion de los tirantes

Fase 5• Vaciado de losas

laterales superiores

Fase 6• Pretensado longitudinal• Retensado de los tirantes• Abertura de formaletas y

bajado de formaleta deslizante

CICLO TIPICO DEL DECK

PROCESO DE INSTALACIÓN DE LOS TIRANTES

• Instalación de anclajes• Soldadura del ducto• Preparación del torón maestro• Preparación de izado• Izado del ducto• Tensado del torón maestro• Enfilado de los torones y tensado • Retensado

• Bloqueo de cuña• Fijación de la prensaestopa• Instalación del tapón e inyección de cera

INSTALACION DE LOS TIRANTES

INSTALACIÓN DE ANCLAJE• Control:

• Orientación

• Planteo del anclaje superior

BLOCK Bloque

NUT Tuerca

PRESET + BLOCK

• Aspecto• No debe

haber corrosion dentro de los huecos cónicos

• Centreado

INSTALACION DE ANCLAJE

SOLDADURA DE DUCTOSUbicación:• En el suelo hasta el tirante n°7

SOLDADURA DE DUCTOS

ENFILADO DE TORON MAESTRO

ENFILADO DE TORONES: TENSADO• General:

• Tensado se realiza en el anclaje superior

• Con un gato de monotorón• Con equipo de Isotension®

• Principio de Isotension:• Una célula de carga lee permanentemente la fuerza

en el torón maestro• Durante el tensado, cuando la carga del gato es

igual a la carga en la célula, el tensado automáticamente se detiene,

• El torón maestro es la referencia para el tensado,ya que se realiza para la fuerza requerida de talmanera que cuando todos los torones soninstalados, la fuerza de todos los cablescorresponde a la fuerza objetivo.

Carga por torón

Número de torón

Carga Total : n x Fn

1

F1max

2

F2max

3

F3max

n

Fn

TENSADO DE LOS TORONES

https://youtu.be/EFGHTcG5nBo

CONSTRUCCION DEL 3ER PUENTE SOBRE EL CANAL DE PANAMA

RETOS CONSTRUCTIVOS

RETOS CONSTRUCTIVOS

Localización del Proyecto lejana a suministros de materiales y facilidades

Fundaciones profundas de tamaños considerables en suelos blandos

Elementos masivos de concreto

Geometría compleja en el Delta Shape

Complejidad de operaciones constructivas en la superestructura

RESUMEN DE PILOTES Puente Principal

Pila Cantidad de Pilotes

Diámetro(mts)

Longitud(mts)

P20 14 2.50 39.70P21 14 2.50 47.00P22 35 2.50 50.35P23 45 1.80 41.85P24 18 1.80 24.65P25 18 1.80 17.20

TOTAL DE PILOTES EN TODO EL PROYECTO: 36711,220.20 METROS LINEALES

FUNDACIONES PROFUNDAS

§ Temperatura del hormigón fresco ≤ 32°C (90°F) durante el vertido.§ Temperatura máxima en el interior de hormigón (Tmáx) deberá ser <

75°C en todo momento.§ Diferencia de temperatura máxima en el interior de hormigón (ΔTmax)

deberá ser < 25°C en todo momento.

Solución:ü Dividir grandes bloques en capas.ü Serpentinas de enfriamiento y

disipación térmica.

ELEMENTOS MASIVOS DE CONCRETO

Dimensiones: 42.5 m. de largo x30.0 m. de ancho x 7.0 m. de alto.

Pilotes: 35 de 2.5 m. de diámetro.

Volumen aproximado: 8900 m3

ELEMENTOS MASIVOS DE CONCRETO

ELEMENTOS MASIVOS DE CONCRETO

ELEMENTOS MASIVOS DE CONCRETO

CONSTRUCCIÓN DEL “DELTA SHAPE”

Ø Concreto y Acero– 6 Módulos– Total de Concreto = 2,540 m3– Total de Acero = 558 tons– Total de acero para postensado

43 tons

Ø Formaletas– Formaletas inclinadas = 380 m2

/por pila– Formaletas laterales = 800 m2 /

por pila– Formaletas internas = 370 m2 /

por pila– Formaletas norte/sur y laterales =

510 m2 / por pila

Elev +59.50 m. @ +77.00 m.

CONSTRUCCIÓN DEL “DELTA SHAPE”

CONSTRUCCION DEL 3ER PUENTE SOBRE EL CANAL DE PANAMA

AVANCE DEL PROYECTO

AVANCE DEL CONTRATO

0% 50% 100%

• Fecha de Adjudicación: 26 de octubre de 2012

• Orden de Proceder: 8 de enero de 2013

• Monto: $380,597,908.49

• Empresa: VINCI CONSTRUCTION GRANDS PROJECTS. El contrato fue cedido a PUENTE ATLÁNTICO, S.A.

86 %Avance del Contrato

ALCANCE DEL PROYECTO§ “Proyecto del puente" (4.6 Kms):

– Puente atirantado y viaductos de acceso.

– 1.2 Km de carreteras.– Nuevas Intersecciones.

§ “Proyecto de carretera" ( 7.7 Kms):Adjudicación 5-Sept-2017Consorcio COPISA-COCIGE-PUENTES– Fase 1 (3.7 Kms): Rehabilitación

de carretera existente desde el Punto B hasta Esclusas de Gatún(Punto D).

– Fase 2: (4.0 Kms) de carretera: Desde las esclusas de Gatún(Punto D) hasta carretera a Escobal (Punto I) incluyendoPuente sobre el río Chagres.

86%

7 %

3er PUENTE SOBRE EL CANAL DE PANAMA

GRACIAS POR SU ATENCION