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puentes de hormigón

NUEVAS TENDENCIAS EN LOS PUENTES PRETENSADOS

D E HORMIG~M

MICHEL VIRLOGEUX ÚLTIMO PRESIDENTE DE LA FEDERACIÓN INTERNACIONAL

DEL PRETENSADO (FIP) PRESIDENTE HONORARIO DE LA FEDERACIÓN INTERNACIONAL

DEL HORM/GÓN (Fl5) /NG€NlERO CONSULTOR Y PROYECTlSTA

Este artículo trota de dar una perspectiva general de la evolución que se ha producido en los últimos tiempos en el proyecto y construcción de los puentes de hormigón pretensado a nivel mundial. Se observan diversas tendencias entre las que destacan aquellos que tienen una mayor influencia para la Industria debido a sus amplias aplicaciones. tales como el desarrollo del pretensado exterior, actualmente utilizado de forma sistemática en puentes de luces medias: la aparición del hormlgón de alta resistencia que amplia las posibilidades de los estructuras de hor- migón al tiempo que aumenta su durabilidad: y la cada vez más frecuente aso- ciación entre el acero y el hormigón para dar lugar a puentes mixtos con diferentes tipos de elementos compuestos, dando lugar a numerosas estructuras innova- doras. Tenlendo en cuenta aplicaciones más específicas, hay una sección dedi- cada a los puentes atirantados. que han experimentado un interesante desarrollo en los últimos diez anos; y otra que resalta el uso cada vez más Importante de elementos prefabricados en grandes proyectos. con elementos de hasta varios miles de toneladas. El artículo flnaliza con una reflexión sobre la arquitectura de puentes en la que se muestra que los buenos proyectos estructurales dan lugar a elegantes puentes de hormigón pretensado.


1. El pretensado exterior

Una de las principales tendencias en la reciente evolución de los puentes pretensados de hormigón ha sido el incre-

mento en la utilización del pretensado exterior.

Los tendones externos se utilizaron en las primeras aplicaciones del pretensado, bien como solución final o bien como paso previo a los tendones pretensados adherents. Sin embargo, con el desarrollo de los sistemas de pretensado, esta solución fue prácticamente olvidada.

El uso de tendones externos comenzó a ser obligatorio en Francia en 104 anos setenta, cuando era precisa la instalación de tendones de pretensado adicionales en puentes existentes construidos mediante voladizos, en los que se habían infrava- lorado los efectos derivados de gradientes térmicos, pérdidas por rozamiento y fluencia. Ello permitió el rápido desarrollo de una tecnología especifica en la que se empleaban vainas de polietiieno de alta densidad (HDPE).

puentes construidos por vanos mediante dovelas prefabnca- das (Long Key, Niles Channel y muchos otros). Cada vano fue construido con ayuda de una celosía móvil que soportaba las dovelas antes de unirse al vano anterior por medio de una junta humeda, y antes de la instalación de los tendones externos (Figuras 1-3).

Figura 1.- Esquema de la construcción del puente de Long Key, Florida.

Figura 2.- Construcción del puente de Long Key, florida.

Rápidamente surgió la idea de utilizar estos tendones externos para la construcción de nuevos puentes. Las pnme- ras aplicaciones se llevaron a cabo en Estados Unidos, por Jean Muller -asociado en aquellos momentos con Eugene Egg- en los puentes de los Cayos de Ronda, e inmediatamente después se fueron proyectando nuevas soluciones en Francia para distintos tipos de puentes.

1.1. P royec to y t é c n i c a s de construccl6n

En sus primeras realizaciones, Jean Muller and6 todos los tendones externos en los pilares, en una gruesa viga de anda- je transversal, con desviaciones en los vanas. Figura 3.- Los tendones externos en uno de los exiremos

de vano del puente Long Key, Florida. Esta solución es muy eficiente. pero presenta un incanve-

niente: el vano completo debe construirse antes de la instala- ción de los tendones externos, siendo preciso en determina- das ocasiones equilibmr el peso propio, por lo que la dimibu- ción de los tendones externos depende totalmente de la téc- nica de construcción utilizada.

CaoStrucción vano a vana, Las primeras realizaciones de Jean Muller con pretensado exterior se llevaron a cabo en


En Estados Unidos y Francia se desarrollaron técnicas alter- nativas: con un pórtico de lanzamiento elevando el vano ensamblado, como en el puente Seven Mile o en los vanos de acceso al puente Sunshine Skyway; con un sistema de atirantamiento temporal, como en los viaductos de Vallon des Fleurs y la Banquiere en Francia; con un pórtico de lanzamiento del que se suspendían todas las dovelas prefabricadas,

Figura 5.- Tendones internos y tendones externos finales en un puente construido por el método de voladizos.

como el utilizado por Freyssinet para los puentes de la aute pista Rbmulo Bettancourt en Venezuela o para una serie de viaduaos en Bangkok (figura 4).

Esta técnica ha sido utilizada recientemente en Japón en la construcción del viaducto de Yatomi en las proximidades de Nagoya, por la Japan Highway Public Corporation.

dose en gruesas vigas transvemles dispuestas en estos y des- viándose en los vanos (Figura 5).

6n por el método de vo ladilos equ i/;6rados. Para la construcción de puentes por el metodo de voladizos se desarrolló un nuevo concepto con tendones internos y externos: el peso propio (incluido el pew de los carros móvi- les) se equilibra por medio de tendones internos que perma- necen en los nudos superiores de la sección transversal para no tener tendones en las almas y mantener prácticamente todas las ventajas del pretensado exterior: tras el cierre del vano se colocan los tendones externos entre apoyos, anclán-

La primera aplicación se llevó a cabo en el puente de la Fleche en el que los voladizos se construyeron sobre cimbras en la orilla y se montaron posteriormente mediante rotacion alrededor de los pilares. Existen otros muchos ejemplos entre los que merece la pena destacar los puentes de la isla de Ré, y de Chevire y el viaducto Arrét Darre (Figura 6).

Las aplicaciones más recientes son las del nuevo tren de alta velocidad entre Lyon y Marsella. Los Ferrocarriles

Figura 4.- Autopista de Bangkok, Tailandia: una de las Figura 6.- Instalacibn de dovelas en el puente de la isla de vigas de lanzamiento para suspender dovelas prefabricadas.

Re.

Figura 7.- Los viaductos de Avignon durante su construc- ción sobre el ria Rhone.

Franceses aceptaron el pretensado exterior para varios puentes, incluidos los viaductos de Avignon, que fueron construidos mediante dovelas prefabricadas. La distribución de los tendones externos se ha realizado siguiendo una idea ya utilizada en los años 80 por Jacques Fauchart; los tendones externos no se anclaron en los apoyos, para reducir el peso de las dovelas situadas sobre los pilares, sino que fueron anclados en los vanos en "blisters" de forma que se dupli- caba su número efectivo en la zona de mitad de vano (Figura 7).

Construcción DO^ el método del lanzamiento incremental Para los puentes construidos por el método de lanzamiento incremental se desarrollaron soluciones por etapas

Figura 8.- Tendones internos instalados antes del lanzamiento de la dovela y los tendones externos finales en una disposicibn clásica.

En servicio

La primera etapa consiste en la utilización de tendones internos durante el lanzamiento colocados en los nudos supe riores e inferiores de la sección transversal; en caso necesario pueden instalarse algunos tendones temporales externos con el fin de incrementar las fuerzas de pretensado. Tras el lanzamiento, los tendones externos se colocan de acuerdo con el diseño clásico: anclaje en los soportes y desviaciones en los vanos (Figura 8). En caso de haber sido dispuestos, se retiran los tendones externos temporales organizándose los tendones internos de manera que se eliminen aquellos que sean desfavorables en la situacibn final. También pueden añadirse algunos tendones internos en los nudos más bajos en lo5 vanos o en los nudos m6s altos en los soportes (viaductos de Roquebillere y Poncin).

La solución final es mds eficiente. Una parte de los tendw nes externos permanentes -generalmente la mitad de ellos- se coloca en la sección cajón antes del lanzamiento, equilibra- dos por otros tantos tendones externos temporales de trazado opuesto, que se denominan tendones antagonistas, dando lugar a las fuerzas axiales de pretensado necesarias. Tras el lanzamiento, los tendones antagonistas son daesados y reutiliza- dos, uno a uno, como tendones externos finales con un trazado clásico: anclaje en los soportes y desviaciones en los vanos (Figura 9). Por supuesto, los tendones internos pueden dispo n e m en los nudos superiores e inferiores a lo largo del puente antes o después del lanzamiento, en las zonas en las que

Figura 9.- Tendones externos finales y tendones temporales antagonistas dispuestos antes del lanzamiento, con tendones externos adicionales colocados después del lanzamiento de la sec- ción cajón.

En construcción

En servicio

sean eficaces. El concepto se ha desarrollado por etapas en los viaductos de Val de Durance, Amiens, Charix, en el viaducto no 33 de Marsella, y en los vanos de acceso al puente de Norrnandia, en el que el sistema final se utilizó de forma completa por primera vez (Figura 10). En algunas realizaciones se han utilizado tendones temporales Memos rectos durante el lanzamiento, como en el viaduao de Charix.

~ n s t n i c o ó n Dor vanos Comoletnr . La aparición de grandes proyectos a nivel mundial ha supuesto una evolución en el proyecto y la construcción de puentes, puesto que en ellos se emplean elementos prefabricados de gran magnitud y potentes sistemas de elevación.

Dada la importancia de estos proyectos, y con el fin de alcanzar la mayor eficiencia. surge la idea de construir los puentes por vanos completos prefabricados que puedan ser colocados con la ayuda de equipos adecuados. Si el puente se compone de una serie de vanos simplemente apoyados, los tendones, tanto internos como extemos. pueden colocar- se en el parque de prefabricación con una disposición deter- minada; la situación es más complicada cuando el proyecto contempla el restablecimiento de un tablero continuo a partir de vanos completos.

Cowi-Consult propuso un diseño de estas caractensticas para 10s vanos de acceso al puente oriental de Storebaelt. Los

Figura 10.- Puente de Normandia: lanzamiento de los vanos de accem sur.

elementos prefabricados eran más cortos que los vanos finales y se pretensaban con tendones externos; se izaban entre las pilas y se instalaban sobre apoyos provisionales anclados a las mismas. El espacio entre dos elementos consecutivos se

rellenaba al hormigonarse la sección sobre los apoyos con su viga transversal principal; postenormente se colocaban los tendones de pretensado para equilibrar todas las cargas, principalmente con tendones muy cortos sobre los apoyos para alargar los tendones externos aistentes en ambos extremos de los elementos prefabricados.

Esta solución fue modificada a la vista de la solución utilizada en la parte central del puente de Vasco de Cama

sobre el rió Tajo, en Lisboa. Se recomendó la instalación de los vanos prefabricados sobre apoyos temporales en las

pilas dejando un pequeno espacio entre ellos para formar una junta húmeda. Se dispuso un sistema de atirantamien- to en forma de V centrado sobre los apoyos finales, que se dividía en dos vigas inclinadas una a cada lado de vanos adyacentes. Los tendones externos dispuestos en los e le~ mentos prefabricados se anclaban -en cada extremo- a la

Figura 11.- Construcción y secuencia de pretensado del viaducto central del puente de Vasco de Gama, construido mediante vanos totalmente prefabricados.

Tendonsi ds pretsnrado dirpusrfor en 106 vanos prefabricados

Figura 12.- Vano prefabricado del viaducto central del puente de Vasco de Gama colocado sobre sus soportes. Hay tres tendones externos por alma en la primera serie de vanos laterales.

americanas -como por ejemplo la de Austin bajo la direc- ción de John Breen- as1 como la publicación de un c6digo AASHTO para puentes segmentados, orientado principalmente hacia la utilización del pretensado exterior.

parte más alta de las vigas inclinadas, quedando equilibra- dos -en la situación de apoyo simple- por los tendones internos dispuestos en los nudos inferiores que se anclaban en niimero necesario a los apoyos. Tras la construcción se obtuvo un sistema continuo de pretensado exterior gracias a que los tendones externos de cada vano cruzan por encima de las vigas en V empleadas en el atirantamiento. Algunos tendones internos cortos se tesaron en los apoyos en los nudos inferiores para evitar tracciones en la losa inferior (Figuras I I y 12).

1.2. Extensión del pretensado exterior

El pretensado exterior está actualmente en fase de desarrollo en muchos paises. En los Estados Unidos Jean Muller y Eugene Figg han diseñado por separado muchos puentes y viaductos importantes con tendones externos, construidos principalmente mediante elementos prefabricados. El American Segmental Bridge Institute (ASBI) esta prestando una gran ayuda en el desarrollo de estas ideas y de estas técnicas. El American Concrete Institute (ACI) organizó un seminario en la Convención de Houston de 1998 dedicado expresamente al pretensado exterior y a su desarrollo. De su contenido merece la pena destacar el desarrollo de numerosos estudios e investigaciones en las universidades

En Francia más del 80 Yo de los grandes puentes de carre tera se están construyendo con tendones externos, gracias al incremento en la calidad de construccdn que se obtiene al emplear esta técnica. y al desarrollo del concepto de tendones externos reernplazables.

Los contratistas franceses han exportado estas ideas a otros paises por medio de realizaciones -corno el puente de Bubyan en Kuwait (Bouygues), el puente de Amouguez en Marruecos (Spie Batignol1es)-, asi mrno las oficinas de proyecto a través de originales diseiios corno los viaductm del sistema de transportes de Monterrey (México), lm viaductos de las autopistas de Bangkok (Tailandia), los viaductos de la autopista de Romulo Bettancourt o el puente de Gian en Vietnan.

La idea se desarrolló en Alemania, Suiza y Austria gracias al profesor Eibl. Actualmente existen también ejemplos en Wlgica, Italia, España, Portugal y República Checa, sin olvidar el puente Confederation en Canadá, que será dexrito más adelante.

1.3. Puentes soportados desde abajo

No podemos finalizar este apartado sin dedicarle unas line as a los puentes soportados desde abajo por medio de cables, reproduciendo la solución utilizada durante el Siglo Xu( en los puentes metálicos, con elementos de acero tesados en lugar de cables. El viaducto de Osormort, proyeciado por Javier Manterola, en las proximidades de Barcelona (Figura 13) es un ejemplo excelente.

No se trata en realidad de un pretensado exteflor: se pueden desarrollar unas grandes variaciones de tensión en los cables -dependiendo de la rigidez a flexión del tablero- tan altas o incluso superiores a las de los puentes atirantados, Como en los puentes extmdosados. que se describirán rn6s adelante, estos cables no pueden considerarse como simples tendones.

Figura 13.- Viaducto de Osorrnort, España. dentro de lo técnicamente posibie, con el estableci- miento de unas reglas y de unos requisitos muy simples. Al mismo tiempo, ios códigos que han ido apare- ciendo para estructuras de hormigón han ido siendo cada vez más complicados, exigiendo la realización de costosos análisis y aumentando, a menudo, las cuantias de armado por encima de las realmente necesarias.

2. Desarrollo de las esiruciuras mixtas

Por distintas razones, en muchos paises las estructuras mixtas son económicamente competitivas. En Francia, por ejempio, los puentes mixtos resultan muy competitivos en comparación con los puentes pretensados de hormigón para luces medias, comprendidas entre 40 y 80 metros, especialmente en puentes pequeiios.

La mayor eficiencia económica de los puentes mixtos se debe a una sene de factores.

Una eficiente fabricación en taller, con equipos controla- dos por ordenador. De hecho, la fabricación de elementos metálicos permite optimizar casi en su totalidad los sistemas de producción computerizados.

- Una muy buena eficiencia en la evolución del proyeao de elementos metálicos: rigidez reducida, empleo de planchas mucho más delgadas para los elementos pnn- opales, dando lugar todo ello a una drástica reducción de las longitudes soldadas y a unos sustanciales ahorros en mano de obra.

- La redacción de códigos con la idea de incrementar la competmvidad de las estructuras metálicas y mixtas,

Los puentes mixtos son soluciones interesantes en muchas ocasiones y en algunas otras la única solución posible. Por esta razón debemos profundizar en el desarrollo de dos aspectos: el diseño de las losas de hormigón y el desarrollo de nuevas ideas para una mayor asociación entre el acero y el hormigón.

2.1. Diseiio de losas de hormigón para puentes mixtos

Volviendo a la influencia que tienen los cbdigos es preciso destacar que en muchos paises las especificaciones esta- blecidas para la losa superior de un puente pretensado, fipo viga cajón, son mucho más severas que las correspondientes a la 10% superior de un puente mixto. Esta situacibn no es lógica, puesto que la losa de horrrigón ignora qué es lo que está bajo ella. Las especificaciones para las losas de hormigón de un puente mixto varian considerablemente de un pais a otro. En algunos casos, no se ha prestado la atención sufi- ciente en ellas, produciendose una fisuración importante, lo que pone de manifiesto la necesidad de mejorar el diseno de las mismas e incrementar su durabilidad.

En primer lugar, es preciso distinguir entre losas hormigonadas in situ. losas formadas por elementos prefabricados con juntas húmedas o losas totalmente prefabricadas. Las

losas hormigonadas in situ tienen importantes ventajas: facilidad de construcción y facilidad de conexión. Pero, sin embargo, están expuestas a fuertes tensiones de tracción producidas por efecto de la retracción -con la restricción que suponen las vigas de acero- y de las cargas, incluyen- do los efectos del hormigonado por etapas que pueden ser muy importantes si estas no están adecuadamente organizadas. Además, es muy dificil equilibrar estas acciones desfavorables mediante fuerzas longitudinales de pretensado, puesto que la mayor parte de éstas seria absorbida por las

vigas metálicas lo cual seria desfavorable para su propia estabilidad

Las losas constituidas por elementos prefabricados p re sentan también alguna ventaja, como su bajo coste. La cone xión puede resolverse mediante alojamientos dispuestos sobre la parte superior de los elementos de las vigas longitudinales (Figura 14), con sus problemas correspondientes (densidad de conectores, protección contra la corrosión entre la viga de acero y la zona externa de los alojamientos); o mediante juntas húmedas sobre las vigas longitudinales pnn- cipales y vigas transversales cuando éstas también soportan la losa (Figura 15). Sin embargo, esta solución tampoco llega a ser la mejor puesto que, por un lado, se puede producir una cierta retracción en el hormigón utilizado en las uniones , lo que hace que éstas se conviertan en el punto dbbil del sistema, y por otro lado, todavia resulta complicado el poder intro- ducir un pretensado longitudinal en la losa de hormigón.

La mejor solución, por tanto, serla la prefabricación de la losa superior pretensándola longitudinalmente antes de conectarla con la estructura metálica inferior. De esta forma puede esperarse a que hayan tenido lugar los fenómenos de retracción antes de realizar la conexión a la estructura metáli- ca. siendo de esperar únicamente unas pérdidas de pretensado debidas a la fluencia del hormigón. Por lo tanto, la losa puede estar formada por elementos prefabricados unidos entre si mediante juntas en fresco, para obtener una continuidad longitudinal, antes del pretensado, realizando su conexión a la estructura metálica después de haber realizado esta ope- ración. También puede optarse por colocar la losa pretensada sobre la estructura metálica, como hicieron hace m6s de diez años los ingenieros suizos, antes de proceder a su unibn defi- nitiva con ésta (Figura 16).

Esta última conexión entre la estructura metálica y la losa de hormigón puede resolverse, como ya se ha mencionado. a través de alojamientos, o bien a travb de otras soluciones, como la desarrollada por Michel Placid¡, si bien todavia no estan totalmente optimizadas desde un punto de vista técni- co y económico. La investigación y las innovaciones en este campo deberian constituir en el futuro una de las preocupa- ciones de todos nosotros para avanzar en el diseño y la durabilidad de este tipo de estructuras.

Figura 14.- Losas prefabricadas dispuestas para ser conectadas a las vigas principales por medio de alojamientos y de juntas húmedas.

Figura 15.- Losas prefabricadas dispuestas para ser conectadas a la estructura metálica por medio de juntas húmedas sobre las vigas principales y secundarias.

Figura 16.- Losa prefabricada dispuesta sobre ¡a estructura metálica para ser unida a ésta mediante alojamientos.

Figura 17.- Viaducto de La Planchette en la autopista A75. Figura 18.- Viaducto de La Croix Verte en Aviñón

2.2. Secciones transversales En Francia, hace aproximadamente 15 anos, se trató de reemplazar las almas de homigbn de las vigas cajon clasicas por elementos met6licos. tales como: Por bltimo, 105 ingenieros deben tratar de obtener todas

las ventajas derivadas de uso conjunto del acero, el homig6n y los tendones de pretensado, no debiéndose limitar al empleo de las SolucioneS tradicionales para los puentes mixtos con vigas doble T y losa (Figura 17) o con vigas caj6n y losa (Figura 18).

Figura 19.- Puente de Arbois sobre el río Cuisance.

Planchas rigidizadas clásicas, en el puente de La Fe& Saint-Aubin.

*Tirantes de acero plano, en el puente de Arbois (Figura 19).

Figura 20.- Viaducto de Le Vallon de Maupre en Charolles.

4 '

* Almas onduladas, o más especificamente plegadas, en los puentes de Cognac, Charolles y el parque Wénx (Figura 20).

Figura 21.- Puente de Hontani, en Japón. Construcción de un voladizo mediante carro móvil.

Estas soluciones fueron ligeramente más costosas que las tradicionales y han sido abandonadas salvo las que emplean chapa plegada, que recientemente han sido utilizadas en Japón por Campenon Bernard en la construcción del puente de Dole sobre el rio Doubs. El tablero está formado por una viga cajón construida por el procedimiento de voladizos equi- librados con dos planchas de acero plegado como almas. Este concepto ha servido de inspiración en la construcción del puente de Hontani en Japón (Figura 21).

Recientemente Bouygues ha retomado la idea de tirantes tridimensionaies prefabricados -como, por ejemplo, en el puente de Bubiyan y los viaductos de Sylans y Clacieres- utilizando tubos de acero en sustitución de las diagonales de hormigón, solución utilizada en los viaductos de Boulonais (tres viaductos cuya longitud total supera los 2

kilómetros). Sin embargo, este tipo de solución tiene que resolver dos problemas fundamentales: la transferencia de grandes niveles de tensión de algunas diagonales a las losas de hormigón, y la transferencia del esfuerzo cortante a través de las juntas, limitadas por las losas superior e inferior (Figura 22).

2.3. La fllosofia de la estructura rnlxta

Se han ideado otras muchas combinaciones entre el acero y el hormigón, como por ejemplo un vano OrtótrOpo de acero apoyado simplemente en ménsulas de homigón para dar lugar a un puente pretensado (puente Queen Matilde, en Rouen, o el puente de Cherviré en Nantes). Soluciones similares se han utilizado en España, por ejemplo por Julio Martinez Calzón, en las que se ha dado continuidad entre el acero y el hormigón (Figura 23).

En los puentes atirantados de Tampico, lkuchi y Norrnandia, los vanos de acceso son de hormigón pretensado mientras que la parte central del vano central está resuelta con una viga cajón ortótropa para aprovechar todas las ventajas derivadas de la ligereza de una estructura metálica en el vano central, y de la gran diferencia de peso en relación al

Figura 22.- Pieza prefabricada del viaducto de Echingen en la región de Boulonais.

Figura 23.- Puente sobre el rio Ebro en Tortosa.

Figura 24.- Puente de Tampico (Mexico). Figura 25.- Paso superior de Antrenas en la autopista A75.

hormigón para anclar el tablero a las pilas en los vanos de acceso (Figura 24).

Junto con Jacques Mathivat proyectamos un tablero mixto para dos puentes con arco de hormigón, el puente de Chateaubriand sobre el rio Rance y el puente de Morbihan sobre el do Vilaine en la Roche-Bernard. El peso de este tipo de tablero es menor y, al realizarse por etapas, no genera esfuerzos importantes en el arco durante la construcción.

Para el intercambiador de Antrenas proyectamos un arco formado por una poligonal a base de tubos de acero, coneciado al tablero pretensado de homigón por medio de u r n tirantes tubulares (Figura 25). En la República Checa, Jiri Strasky construyó un puente arco tubular al mismo tiempo con un diseño ligeramente distinto. Recientemente, Jorg Schlaich ha realizado grandes avances en el uso combinado de las estructuras metálicas tubulares y el hormigón pretensado a través de una serie de proyectos entre los que destaca un puente arco con un alineamiento curvo que conduce perfectamente las compresiones centradas.

Por último, los elementos metálicos pueden incorporarse en las estructuras de hormigón pretensado a travhs de un diseno meior y más sencillo. En algunos puentes atirantados (el East Hunthgdon, en Estados Unidos, y el Vasco de Gama, en Portugal) los dos vigas exbemas rectangulares se han conectado por medio de vigas transversales metálicas en lugar de hormigón, obteniéndose un tablero más ligero.

René Greisch y Jean-Marie Crerner emplearon cajas

metálicas en el pilono de hormig6n de los puentes de Ben Ahin y Wandre para el anclaje de los tirantes. Esta idea se utilizó también en el puente de Evnpos en Grecia, y en los puentes de Chálonsur-Sadne (Figura 26), y de Norrnandia - en esta última ocasión con un diseno mucho m6s sofisticado

Figura 26.- Puente de Burgundy en Chalon sur Saone. Elemento metllico de anclaje en la torre de hormigón.

ideado por Jean-Claude Foucnat- (Figura 27) Es evidente que esta excelente solución será utilizada cada vez más en el futuro

Figura 28.- Jabalcones metálicos del viaducto de Piou en la autopista A75.

René Creisch y Jean-Marie Cremer utilizaron también tirantes metdlicos en la viga cajón de los puentes de Wandre y Ben Ahin en sustitución de los tirantes de hormigón pretensado. para transferir la tensión del cable desde el nudo central y el nudo superior de la sección a la parte inferior de las almas. La idea fue también utilizada por Michel Placidi en el puente atirantado sobre el rio Elorn cerca de Brea

Junto con Jacques Mathivat reprodujimos, en los viaductos de Piou y de Rioulong. el diseño utilizado veinte años antes en los puentes de Kochertal y Erschachtal: una viga cajón central con dos almas verticales y con jabalcones inclinados para soportar a ambos lados las ménsulas que conformaban el tablero. Estos jabalcones eran elementos tubulares que daban a la soluci6n elegida una mayar ligereza, elegancia y un toque colorista (Figura 28).

Figura 27.- Puente de Normandia. Primera serie de elementos de anclaje de los tirantes.

En puentes suspendidos desde abajo mediante cables, como el puente de TNC de la Fare, las riostras empleadas como desviadores del cable son también elementos met& cos (Figura 29).

Como conclusión podemos afirmar que una adecuada combinación del acero y del hormigón, con la ayuda adicional que pueden aportar los tendones de pretensado, abren nuevos campos para la creatividad y la imaginación de los proyectistas.

Figura 29.- Paso superior de Truc de la Fare en la autopista A i 5 .

3. Nuevos materiales Figura 30.- Puente de Iroise sobre el rio Elorn.

Los cambios mas importantes acaecidos en el campo de los puentes pretensados de hormigón se han produodo a raíz de la aparición de n u m s matenales y, sobre todo, por la evo lucibn expenmentada por los matenale ya existentes

3.1. HomilQÓn de aitas prestaciones

El desarrollo del hm igón de altas prestaciones es uno de los mayores logros de los últimos anos para la construcción con hormigón. El hormigón de altas prestaciones no sólo es un hor- migón de devada resistencia sino tambien un hormigón que mejora la durabilidad de las esbuduras a brgo plazo gracias a su mayor ampacidad. Para puentes con luce5 ordinarias o medias pocas son las ventajas que pueden obtenerse de una mayor resistencia del hormigón, por lo que el empleo de los hormigones de altas prestaciones vendrá justificado por el deseo de inuementar la durabilidad de la estnictura -que suele ser una de los objetivos principales de los propietarios de los puente^, por lo que es previsible que el empleo de estos

materiales se incremente sustancialmente en el futuro.

Las mayores resistencias mecánicas pueden ser interesantes para puentes de grandes luces en el caso de que las técnicas de construcción utilizadas alcancen unos determina- dos límites; por ejemplo el lanzamiento de una viga caj6n sin apoyos intermedios.

En d puente de Normandía el tablero y las pilas fueron ejecutadas con hormigón de altas prestaciones con una resistencia caracterlsticas superior a 60 MPa. Esta mayor resistencia fue movilizada en la resistencia a la acción del viento. Otra aplicación a destacar seria la del puente Elom en la Bretaña francesa (Figura 30).

El mayor desarrollo del hormigón de altas prestaciones tuvo lugar en Noruega en la construcción de plataformas offs- hore y en puentes de grandes luces. Entre estos últimos puede destacarse el puente atirantado de Skamsund con un vano principal de 530 m de longitud, y los puentes de Raísundet y Stolma, construidos por voladizos, con luces de 298 y 301 m. La parte central del vano principal en ambos casos fue resuelta con hormigón ligero de alta resistencia.

El hormigón de altas prestaciones de resistencia caracte- rística 60 MPa es actualmente lo suficientemente habitual como para poder ser utilizado 5in grandes problemas por contratistas que no tengan una gran experiencia con su emplea. Cada vez es mas frecuente que la resistencia de este tipo de hormigones supere los 80 MPa, como por ejemplo el puente de Joigny en Francia, y en algunos casos se han llegado a utilizar hormigones de 100 MPa. Sin embargo, es recomendable que en este tipo de aplicaciones se vaya poco a poco, de forma que en las primeras realizaciones se trabaje con contratistas especializados a fin de conocer todos los detalles de este tipo de materiales, antes

de comenzar a utilizarlos de forma usual. Entre los aspectos a considerar se pueden citar los siguientes:

* Las estructuras realizadas con hormigones de alta resistencia pueden, lógicamente, recibir grandes fuerzas de pretensado, por lo que hay que cuidar los detalles de las zonas de anclaje para evitar que se produzcan altas con- centraciones de fuerzas y tensiones localizadas.

- Las paredes de los elementos pueden ser mas esbeltas por lo que pueden estar sujetas a efectos de segundo orden.

* La armadura longtudinal y transversal debe proporcionar la ductilidad necesana que compense los efectos de un

diagrama tensión-deformación con una reducidisima resistencia post-pico

Además, los ingenieros deben estar preparados para reac- cionar ante posibles problemas inesperados que puedan p re sentarse cuando se utilizan hormigones con resistencias comprendidas entre 80 y 100 MPa, como por ejemplo la resistencia ante los impactos o ante el fuego.

Todas estas cuestiones aconsejan el ir avanzando por etapas en la utilización de hormigones de alta resistencia, apro- vechando la experiencia adquirida por la industria de la prefa- bricacidn en este campo.

3.2. Nuevos tipos de hormigones

Deben mencionarse otros nuevos materiales como los hormigones de polvos reactivos desarrollados por Bouygues y Lafarge. Los elevados contenidos de cemento de estas mez- clas, el empleo de aditivos, árido fino y fibras (metálicas u orgánicas) pemiten alcanzar unas prestaciones muy elevadas. La conocida pasarela de Sherbrook es una de las aplicaciones pionera de estos nuevos materiales, en los que el problema principal es encontrar nuevos campos y nuevos diselios para su empleo. Todos los detalles que se han descrito para el caso de los hormigones de altas prestaciones -concentración de tensiones en las zonas de anclaje, efectos de segundo orden- son todavía más acusados en este tipo de nuevos hormigo nes con los que pueden alcanzarse resistencias superiores a los 200 MPa.

Se abren por tanto nuevos campos para nuestra imagina- ción.

Como vemos, la tradicional "unicidad" del hormigón desaparece para dar paso a diferentes hormigones, con problemas diferentes y que no pueden ser tratados por igual en los códigos existentes. Los ingenieros especializados en materiales diseñaran hormigones específicos para cada tipo de aplicación: alta resistencia, alta durabilidad, baja retracción, alta resistencia a la tracción, bajo desarrollo de temperaturas durante el endurecimiento para limitar la aparición de fisuras, impermeabilidad, alta resistencia al fuego, alta resistencia a la abrasión, etc. Puede concluirse

que los materiales irán teniendo cada vez una mayor importancia.

3.3. Hormlgón autocompactable

Una de las aplicaciones directas de las nuevas tecnologías del estudio de los materiales 6s el desarrollo de los hormlgo- nes autocompactables, materiales i o n una granulometría selecúonada y unos aditivos adecuados- que pueden fluir y rellenar complejas formas fuertemente armadas alcanzando una adecuada densidad sin necesidad de vibración. lo que supone un grandisimo avance en matena de calidad y de COÍ

te5 de COnstN~dn.

3.4. Materiales no metálicos

Los materiales no metálicos -fibras de vidrio, fibras de carbono, aramida- han despertado recientemente un gran inte- rés habiéndose celebrado una serie de conferencim mono- grdficas sobre los mismos. Sin embargo su empleo no estA exento de algunos aspectos negativos:

Su coste es todavia muy elevado.

* Son quebradizos como consecuencia de que su resistencia es muy elevada (al igual que su módulo de elas- ticidad) pero su comportamiento no es plástico en absoluto, de forma que al alcanzar la tensión máxima el material rompe Esta es una situación muy peligrosa puesto que si se produce una situación de sobre ten- sión no prevista que produzca un posible fallo local, no existe la posibilidad $e que se lleva a cabo una adapta- ción plástica.

* Es muy complicada la unión entre elementos prefab+ cados.

A pesar de todo se han construido una serie de puentes como la pasarela peatonal del Uub de Golf de Akríelcfy, proyectado por Maunsell y Partners. Se bata de un pequeiio puente atirantado totalmente ejecutado con elementos compuestos: plástico armado con fibras de vidrio en el tableroy el pilono, cables de Kevlar y fibras de aramida con recubrimien- to de polietileno (Figura 31).

Figura 31.- Pasarela de peatones en el Campo de Golf Figura 32.- Puente de Carlos Fernández Casado en de Aberfeldy, Escocia. Barrios de Luna, España.

Lentamente los materiales no metálicos est6n comenzando a tener aplicaciones en la industia. como es el caso de las fibras de carbano, cada vez más utilizadas en el refuerzo de estructuras existentes en sustitución de las tradicionales chb pas de acero pegadas. Las planchas de fibra de carbono se estdn utilirando fundamentalmente en el refuerzo de pilares (incluso de sección rectangular) y de forma especifica en el refuerzo de estructuras en zonas sismicas.

4. Evduclón de los puentes atiraniados

Desde los años 50 los puentes atirantados han experimentado una gran evolución. Algunas de las tendencias actua- l- son muy claras: la eficacia de los tableros compuestos, el diseno de tableros más esbeltos, la aparición de los puentes extradosados, la construcción de puentes con mtlltiples vanos atirantados y un rapid0 incremento en la magnitud de las luces.

4.1. Nuevos records de luces

El record mundial de 105 puentes atirantados avanzó muy lentamente en los anos 70 y SO, pero en la d b d a de los 90 su avance ha sido muy rdpido:

* El puente de Saint-Nazaire en Francia (404 m en 1975) con un tablero formado por una viga cajón ortótropa.

- El puente de Barrios de Luna -tambien conocido corno puente de Fernández Casado- en España (430 m en 1963) de hormigón pretensado (Figura 32)

- El puente Alex Frazer -conocido también como el puente de la isla Anacis- en Canadá (465 m en 1986), con un tablero mixto formado por do5 vigas metálicas doble T y una losa de hormigón armado

figura 33.- Puente de ikuchi, Japbn.

- El puente de lkuchi en Japón (490 m en 1991), de estructura mixta con vanos de acceso en hormigón p re tensado y vigas cajón ortótropas gemelas en la parte central del vano principal (Figura 33).

- El puente de Skarnsund en Noruega (530 m en 1991) de hormigón pretensado.

- El puente de Yangpu en Shangai, China (602 m en 1993), con un tablero mixto formado por wgas gemelas doble T con una losa de hormigón armado y pretensado

- El puente de Normandia en Francia (856 m, abierto al tráfico el 20 de enero de 1995), estructura mixta con vanos de acceso en hormigón y una viga cajón ortótrw pa en la parte central del vano principal.

El puente Tatara en Japón, con un tablero de hormigón en la proximidad de los estribos para equilibrar las cargas y que en la actualidad ostenta el record mundial con 890 m de luz (Figura 34), abierto al tráfico el 1 de mayo de 1999.

Los puentes de Normandia y de Tatara han sido los primeros en entrar en el campo de las luces rnuy grandes reser- vado hasta entonces a los puentes colgantes. Este gran avance no es en realidad una gran sorpresa, pues no debe olvi- darse que los grandes puentes alemanes de Colonia y Düsseldorí con un solo pilono y grandes luces -302 m en el puente de Severin en Colonia en 1959; 320 m en el puente Kniebrücke de Düsseldorí en 1969; 368 m en el puente de

Figura 34.- Puente de Tatara, Japón.

Flehe en Düsseldorf en 1979- pusieron en midencia la posibilidad de llegar a luces de 600 a 700 m mediante el empleo de dos donos.

La competencia, de más de 20 anos, entre tableros m& licos ortótropos (Saint-Nazaire, ikuchi, Normandia), de hormi- gón pretensado (Barrios de Luna, Skamsund) y mutos (Ana&, Yangpu) es una dara indicación de que se eM todavía lejos de los limites. Para reducir el coste de los cables es necesario reduár el peso del tablero para luces rnuy grandes, siendo p re fenble el empleo de vigas cajón ortótropas para longitudes superiores a los 800 m.

Est6 claro también que en las próximas décadas se mns- truirán luces aún mayores, por encima de los 1 .o00 a 1.200 rn. Se han redactado ya dos proyectos para luces de estas mag nitudes para el estrecho de Messina, por Fntz Leonhardt, y el puente oriental de Storebaelt, por Cowi-Cons& con una vano principal de 1.200 m de luz Pero será en Hong Kong donde se batirá por primera vez este record en el puente de Stonecutters, donde se rebasarán los 1.000 m de luz.

4.2. Tableros mlxtos

El empleo de tableros mixtos es relativamente reciente y su utilización comenzó en los ailos 60. Los primeros puentes atirantado5 tenlan tableros de hormigón o bien tableros metá- licos ortótropos. Sin embargo, las importantes fuerzas de com- presión a las que se somete el tablero como consecuencia del atirantamiento hizo pensar a los proyectistas de puentes en que la solución con tablero mixto era la más conveniente.

Figura 35.- Puente de Hooghly en Calcuta, India.

Este tip de puentes atimntados con tablero m$o se ha empleado en divenos países como por ejemplo el puente de h h e en Bé$ica, de René Greixh y Jean-Mane Cremer, el puente de Sep.el en Francia. finalizado en 1985 o el puente de Kerknstensalmi en Finlandia. Fern el mayor avance es, sin duda, d Ibado a cabo p r Jorg Milaich en e4 puente de Hwghly en Calm (Figura 35). Su consmicción comenzó a finales de los anos 70 y habría sido un récord mundial en su momento (450 m de luz) si no hubiese sido por los retasos que expenmentá w c w ~ ó n m o consecuencia de condiaones lotales y finamieras. Debido a ello es por lo que todo el mundo conside m al puente de Alex Frazer como el prototipo de este tipo de mlución a pesar de haber sido proyedado vanos anos despub.

4.3. Tableros flexibles

Los últimos aaos muesiran una evolución hacia tableros flexibles en puentes de luces medias.

Debemos de nuevo hacer referencia a los tableros mixtos con sus dos vigas metálicas doble T de canto limitado. Estos pueden ser empleados induso en luces relativamente gran-

des, superiores a los 600 metros, como en el caso del puente de Yangpu. Los limites vienen exclusivamente impuestos por razones de estabilidad aeroeldstica, debido a la forma del tablero que precisa de algunas correcciones aerodinámicaas (carenados en ambos lados para obtener un perfil miis aero-

dinbmico; deflectores entre las Wgas principales para dividir la abertura en la parte inferior del tablero limitando as¡ los efectos torsionales del viento). En estos puentes el problema mas importante es una posible apanabn de fisuras en la l o s de hormigh Esto puede evitarse mediante el pretensado de esta cuando los cables de atirantamiento no introduzcan unas excesivas fuerzas de compresión.

Las 1- pretensadas de hormigón rigidizadas mediante dos vigas rectangulares de canto, siguiendo las ideas de Ulnch Finder-Walder, pertenecen a la misma familia. Con ellas se pueden alcanzar grandes luces como en los puentes de Penang en Malacia y de Dames Point en Jacksonville. Florida (400 m, en 1998). El iihrno ejemplo con esa tipologia de tablero es el puente de Vasco de Gama sobre el rio Tajo en Lisboa, Porngal, proyectado por Lusoponte, un concesionario que induye a Campenon Bernard y Trafalgar (figurn 36).

F p a 36.- Puente de Vasco de Gama en Lisboa, Portugal

PUENTE PRINCIPAL

62.00 10.10 12.00 210.00 210.00 pY"T 3

w

Figura 37.- Puente de Evripos, Grecia Figura 38.- Puente de Burgundy sobre el río Saóne at Chalon.

La mayor flexibilidad se alcanza con las losas rectangulares proyectadas por René Walther, siendo la primera aplicación el puente de Dieppoldsan sobre el rio Rhine (97 m en 1985). La idea fue de nuevo utilizada por Jorg Schlaich en el puente de Evripos, en Grecia (215 m, en 1993), con una losa rectangular de 45 cm de espesor (figura 37).

Desde que el código francés introdujo requisitos extrema- damente severos para las estructuras pretensadas de hormigón en Estado Límite de Servicio no es posible proyectar este tipo de losas. Sin embargo, en el puente de Chilon-sur-Sabe, Francia, -también llamado el puente de Borgoña- se proyectó una sección transversal con dos costillas principales conectadas por medio de una losa superior sobre la que iba la calzada, y con una losa en voladizo a cada lado en la parte inferior como zona de viandantes. De esta forma obtuvimos en ambos casos

una estructura abierta, de fáci y económica construcción, y una relativamente importante inercia a flexión con un espesor limitado, inferior a 1 m (Figura 38).

Se han proyectado también losas nervadas con formas aerodindmicas con el fin de evitar carenados y deflectores. El espesor de los nervios es limitado y su anchura aumentada, y las vigas transversales que conectan los nervios entre si y soportan la losa superior -y que preferiblemente se trata de vigas metálicas de sección doble T para tableros m6s ligeros- son de canto variable (Figura 39).

4.4, Puentes extradosados

La noción de los puentes extradosados es algo controvertida. El concepto procede del famoso puente de Canter, proyectado por Christian Menn: muros pretensados de hormigón a cada lado del tablero trabajando como elementos a tracción, como cables atirantado8 dgidos (Figura 40). Jacques Mathivat sustituyó estos muros por cables en su proyecto del viaducto de Arr& Darré, un proyecto que

Figura 40.- Puente de Canter, Suiza.

Figura 39.- Sección transversal de la solución propuesta para el puente de Ting Kau, en Hang Kong.

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Figura 41.- Puente de Odawara Blue.

desafortunadamente no fue elegido. Aprovecho la ventaja de la altura limite del pilono para considerar los cables como tendones y no como cables de atirantamiento con el fin de beneficiarse de unas especificaciones mas favorables, denominándolos cables extradosados.

El proyecto original de Christian Menn tuvo algunas aplicaciones en Portugal (el puente de Socorridos, de Antonio Reis), en Estados Unidos (el puente de Barton Greek) y en Bahrain (puente de Shaikh Isa bin Salman). La solución de Mathivar tuvo un amplio eco en iapán con la construcción de varios puentes, algunos algo pesados y otros rnuy elegantes como los puentes de Odawara Blue (Figura 41) y Tsukuhara.

Es preciso insistir en las especificaciones para los cables. En algunos de estos puentes -con una longitud limitada de vano y, especialmente, con una conexión rigida entre las pilas y el tablero- las variaciones de tensiones producidas por las cargas del tráfico son limitadas siendo aceptable adoptar especificaciones más cercanas a las de los tendones que a la de los cables de atirantamiento. Sin embargo, para luces más largas y estructuras simplemente apoyadas en los pilares, las variaciones de tensión pueden ser tan elevadas como las que aparecen en puentes atirantados, por lo que es mucho mejor limitar las tensiones al menos como en los puentes atirantados.

Entre las úkirnas aplicaciones merecen destacarse el puente de Soniberg (Figura 42), de nuevo de Christian Menn, y los puentes sobre los rios Ibi y Kiso, ambos en Japón. Estos

Figura 42.- El puente de Soniberg en Suiza.

iiltimos están por encima del dominio normal de los puentes extradasados con luces de 270 y 275 m, y que ilustran perfectamente el atractivo real de este nuevo concepto

4.5. Vanos rnúltloles atirantados

Debe hacerse mención a una última y novedosa tendencia el proyecto de puentes con vanos múltiples ahrantados

Las realizahones llevadas a cabo son muy limitadas, segUn la informacibn de la que disponemos: el puente de Kwang Fu, en Taiwán, con dos vanos sucesivos atirantados (1 34 m, en 1978); el puente de Colindres, en Espaiia, también con dos vanos sucesivos (125 rn, en 1993); el puente de Macao, recientemente construido, también con dos vanos sucesivos atirantados pero con doble pilono y que trabaja como si se tratase de dos clásicos puentes atirantados sucesivos. El único puente existente que realmente es de vanos múltiples atirantados es el viaducto de La Arena en España (Figura 43). Este puente consia de 5 vanos atirantados de longitud rnuy limitada (105 m, en 1993). Existen tan sólo dos ejemplos con grandes luces: el puente de Mezcala, en México (312 m, en

1993). con dos vanos atirantados y el puente de Ting Kau, también de dos vanos principales atirantados (475 m de luz en vano mayor, 1998). Como en todos los puentes con dos vanos principales atirantados, los pilonos laterales esián estabilizado8 por medio de tirantes posteriores; únicamente el pilono central está "libre"; Jorg Schalich obtuvo la rigidez deseada mediante la colocación de cables "diagonales" anclados en la cabeza del pilono central y en la base de 105 pilonos laterales (Figura 44).

5. El desarrollo de los grandes prefabricados

5.1. El desarrol lo de los grandes proyectos y conces iones

Una de las mayores tendencias en los últimos años ha sido el desarrollo de grandes proyectos impulsados gracias a

la formación de importantes asociaciones de capitales (joint ventures) para su construcción, y en ocasiones también para su proyecto y posterior explotación, lo que ha supuesto la realización de grandes avances en los métodos y técnicas de construcción.

Esta situación ha sido posible gracias a una sene de factores:

* El avance producido en la capacidad de construcción ha hecho posible la realización de proyectos muy grandes y audaces que no hubieran podido ser planteados hace tan sólo 20 años.

Entre los años setenta y ochenta se construyeron en 105 paises desarrollados la mayor parte de las infraestruch- ras necesarias, quedando pendientes Únicamente aqué- llas cuya rentabilidad no estaba garantizada.

* La necesidad de mitigar los efectos del desempleo en los paises desarrollados j u f i c a la realización de proyectos de envergadura para reactivar el Sector de la Construcción.

* Dada la dificultad de incrementar el gasto público los gobiernos comienzan a buscar la pariicipación de capitales privados en la realización de infraestructuras.

Comienza as¡ la construcción de autopistas y enlaces de peaje encuadrados en contratos globales en los que las joint ventures se hacen cargo del proyecto, la constnic- ción y la explotación de estas nuevas obras.

Algunos ejemplos recientes de ems grandes proyedos son los siguientes: el puente de M i bib, en JaNn, el mbs largo del mundo con un vano principal de 1991 m de longitud; d proyecto de StorebaeR en Dinamarca, en el que su puente oriental es el segundo m6s largo del mundo (1.624 m); el puente de Oresund que enlaza Suecia y Dinamarca, etc

En la mayoría de estos proyectos los contratos de cons- trucción han sido preparados y adjudicados a grandes joint ventures internacionales. En algunos caso se han creado fuertes organismos para la g&ón y el control de los proyectos, tales como la Honshu-Shikoku Bridge Authorv (HBSA) en Japón, o para los proyectos de StorebaeR y Oresund.

5.2. L a gran prefabricación

Estos grandes proyectos tienen una enorme influencia en las técnicas de construcción, sobre todo por la presión financiera de que las obras sean rdpidamente puestas en servicio para comenzar a rentabilizar las inversiones realua- das a través del cobro de los peajes correspondientes. Para conseguirlo, se acude al empleo de la prefabricación de grandes elementos y al desarrollo de sofisticados medios de construcción. La rentabilidad de estas medidas tan sólo es posible en medios maritimos donde es factible el empleo de grandes grúas flotantes, capaces de izar y colocar estas grandes cargas.

El concepto de "gran prefabricauón" se acuñó hace más de 30 años, por parte de la industna japonesa del acero, en la construcoón de grandes puentes con la ayuda de grúas flo tantes (figura 45).

La gran prefabricación comprende todos los elementos del puente: cimentación, pilas y tablero. Comenzando con la cimentación y las pilas. la primera gran aplicación fue la construcción de las pilas del puente oriental de Storebaelt por Ballast Nedam. Éstas fueron prefabricadas junto can su zapata, botadas al mar y recogidas por una gigantesca grúa

Figura 43.- El puente de La Arena, Espaiia

I

flotante, especialmente construida para ello, llamada Svanen, que las trasladaba hasta el lugar de emplazamiento y procedia a su colocación (Figura 46)

la posición final (Figura 47). El pesa de estas zapatas prefabricadas estaba comprendido entre 600 y 2.000 toneladas, Las pilas se levantaron posteriormente por medio de ele-

Figura 44.- El puente de Ting Kau, Hong Kong.

mentos prefabricados con juntas realizadas in situ

Las zapatas y las pilas del puente Confederation, en Canadá, y posteriormente el puente de Oresund, fueron prefabricadas y colocadas empleando las mismas técnicas.

La gran prefabricación y los sistemas de elevación se han empleado fundamentalmente en la construcción de puentes prefabricados por vanos completos. La primera aplicación fue llevada a cabo por Ballast Nedam en el Bahrain

Figura 45.- Construcción del vano lateral de un puente Figura 46.- Svanen recogiendo una zapata prefabricada y atirantado en la carretera de Kojima Sakaide. Dinamarca.

una pila del puente Oeste de Storebaelt,

Figura 47.- Transporte de una zapata para ser colocada en una gabarra para el segundo cruce entre Gales e Inglaterra.

coastway. Se construyeron e instalaron dos tipos de vano: vanos soporte, colocados entre dos pilas consecutivas y que se prolongaban en voladizo a cada lado de ellas; y vanos wportados, simplemente apoyados en los voladizos de los anteriores La posici6n de las juntas se eligid de forma que los momentos se distribuyesen como en una viga contlnua (Figura 48).

En el puente Onental de Storebaelt, Dinamarca, los vanos prefabricados se colocaron por medio de la griia Svanen en forma de voladizos, realizándose la ]unta húmeda in smi (Figura 49)

El puente de la isla del Prinope Eduardo (puente Confederation, Canada), construido por GTM, Ballast Warn y sus asociados americanos, se resuelve por medio de voladizos prefabricados atados a las pilas. Sin embargo, dada la gran longitud de los vanos (250 m), los voladizos no pude ron ser construidos de forma que con dos de ellos se abar- case toda la luz, siendo precisa la utllización de una pieza intermedia Los elementos prefabricados, de más de 7.000 toneladas, fueron colocados con la ayuda de la grúa empleada en Storebaelt, que fue adaptada para poder iransportar mayores cargas y que 5e le denominó Swann Se emple6 tambien para la colmcrón de las zapatas y pilas prefabnca- das Figurns 50 y 51).

Figura 48.- Colocación de un vano "corto" entre dos voladizos extremos en el Bahrain Coastway.

La historia de Svanen/Swann no ha terminado: ha sido de nuevo empleada para la construcci6n del puente de Oresund, para la colocacidn de las zapatas, pilas y del enorme vano mixto previsto para alojar una via de ferrocaml y una autopista (Figura 52). Estos vanos compuestos -dos lows de hormi- g6n conectadas entre si por medio de dos grandes celosías metálicas- es un ejemplo excelente de la asociación entre el hormigbn y el acero.

Está muy claro que estos grandes proyectos abren una nueva familia de temicas de construccibn que será mejorada con la experiencia y para la que se desarrollariln sistemas de pretensado adaptados, a m o previamente hemos visto.

6. Arqulieciuia de puentes

6.1. Una peligrosa tendencia actual

No podemos abordar las nuevas tendencias en la consirucción de puentes sin poner aten& a la arquiteaum de los puentes. En la actualidad algunas propieda& y algunas Administraciones consideran que los puentes deben ser proyectados por arquitectos y que el papel de los ingenierm debe limitarse a su cálcdo: los arquitectos son considerados como artistas, sin que se le attibuya talento alguno al ingeniero.

Figura 49.- Construcción de un puente por medio de voladizos prefabricados con junta humeda en mitad del vano.

Colocaci6n de la zapata y pila prefabricadas

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Colocacidn de un voladizo p

Cierre de un vano intermedio mediante dos voladiros prefabricados

Figura 50.- Puente Confederation. Canadá, una pila con perfil rompehielos a nivel del mar en el parque de prefabricación.

Este punto de vista se ha visto justificado, en muchas ocasiones, por la actitud de algunos ingenieros que, demasiado a menudo, han proyectado puentes sin ningun tipo de inspiración o incluso feos. Los ingenieros, en general, son también responsables por no haber sido capaces de comprender que es precisa explicar y dar a conocer los proyectos en un mundo en el que la información y la comunicación son más importantes que la capacidad real y la competencia. Y finalmente, quiz& en reacción a la situación existente, algunos ingenieros -incluso algunos verdaderamente buenos- aceptan trabajar para el desarrollo de proyecios ilógicos propuestos por arquitectos y ellos mismos desarrollan sofisticados proyectos que son más bien "curiosidades" que creaciones ~tructumles.

Los tngenieros deben proyectar puentes bonitos, explicar sus proyeaos para que éstos puedan ser comprendidos y apoyados por las autondades y el público, y mostrar que el proyecto de un puente debe ser encargado a ellos por razones de eficiencia, economía y elegancia

Figura 51.- Colocación de un voladizo sobre una pila en el puente Confederation, Canadá.

Los proyectistas de puentes deben, al mismo tiempo, ser modestos ya que cualquier fallo es inmediatamente sancionado por fisuras, accidentes y colapsos en grandes puentes. Deben aprender de la experiencia y evitar ser autosuficientes y arrogantes. Pero esta necesaria modestia es una desventaja en el momento en que la reputación personal es un factor decisivo a la hora de realizar una elección, lo que supone una serie ventaja para los arquitectos gracias al sistema establecido entre ellos. Los ingenieros deben, por tanto, comprender el proceso de toma de decisiones actual y adaptarse al mismo.

6.2. Estructura y arquitectura

Vamos a tratar de mostrar con un ejemplo la diferencia existente entre un genuino puente arquitectónico -al que Nervi denominó arquitectura estructural y Davil Billington arte estructural- y algunas modernas modas inspiradas en la conexión intelectualidad-politica-medios de comunicación. Para evitar cualquier tipo de implicación personal tomaremos. el ejemplo de dos puentes construidos con ocasión de la Exposición Universal en Sevilla.

Figura 52.- Colocación de un vano en el puente de Oresund, entre Dinamarca y Suecia.

Figura 53.- Puente del Alamillo en Sevilla, España.

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Figura 54.- El puente de la Barqueta en Sevilla, España.

El primero es el puente del Alamillo, un puente atirantado con un único pilono inclinado hacia atrás, sin ningún ahrantamiento posterior (Figura 53). Es, desde luego, algo ilógico y hasta provocativo. Las tensiones del cable en el vano

principal est6n parcialmente equilibradas por el peso del pilono, gracias a la inclinación de &e, y parte por elevados momentos Rectores. Ha sido necesario reforzar y regruesar el pilono mediante una estructura mixta, para resistir este sistema de fuerzas ilógico. así como construir una cimentación muy importante.

Fue necesaio construir en primer lugar el tablero, sobre cimbras, y ejecutar por separado el pilono inclinado, sin aprovechar en ningún momento la ventaja derivada de tener un pilono previamente construido para proceder a la COnstNCflbn del tablero por el método de voladiros, como es habitual en todos los puentes atirantados del mundo. El resultado: un puente extraordinariamente caro, que necesitó de un plazo de construcci6n muy largo. Al ver este ejemplo, todo ingeniero se siente incómodo. Finalmente, excepto por la pérdida de "provocación", ¿cuál habría sido la desventaja de la disposición de atirantamiento posterior? El pilono podrla haber sido más esbelto, el tablero podria haberse construido por el método de los voladiros y a un coste mucho menor.

Por el contrario, el puente de la Barqueta, proyectado por Juan José Arenas, es una estructura en la que las formas están en completa armonla con el diagrama de fuerzas. El arco central divide cada lado en dos ramas, con un soporte debajo de cada una de ellas, un puntal incorporado al tablero dirige las tensiones desde éste a los apoyos, y un atado horizontal recoge los dos puntales en cada extremo del puente. La reacci6n vertical resultante pasa de forma simple a los pilares inferiores. Este puente se muestra puro, simple, evidente (Figura 54). Fue muy satisfactorio que la televisi6n española mostrase en la Navidad de 1991 este puente como una imagen de España, evidenciando así una clara comprensión de su valor estructural.

La condusión m6s importante que puede obtenerse es que debe darse preferencia hacia las estructuras claras, en las que lac formas responden al diagrama de fuerzas, alcanzando una gran eficiencia estructural. Deben evitarse las provocaciones innecesarias, formas elegidas exclusivamente para ser vistosas, con una originalidad que no estd justificada ni por la eficiencia, ni por la economía.

Pero debe quedar claro que no nos oponemos a los arquitectos. Por el contrario, siempre trabajamos con ellos cuando proyedamos un puente, pues consideramos que su aportacitm puede ser muy importante dado su conocimiento de las formas, luces y sombras, completando así nuestro amocimiento estructural y alcanzando una aproximación más global a las formas ectructurales.

Un buen ingeniero debe ser capaz de elegir el mejor concepto estruciural, adaptado a las condiciones de la obra, tanta estética corno técnicamente. Pero, por lo general, no es capaz de mejorar los detalles de las formas para alcanzar la amn ia entre ktos y el concepto estructural. Un buen arquhedo puede hacer esto, y la única condici6n que ha de pedlmie es que sea también mdesto, como lo ha de ser un ingeniero, y acepte servir al sistema estructural siguiendo el diagrama de fuerzas e inspirandose en el mismo.

Por último, no se puede dejar de destacar que en un momento en el que en Europa la tasa de desempleo es superior al 10 %, cuando hay paises e incluso Continentes sumidos en una gran miseria, es totalmente inaceptable pagar el doble, el triple. o incluso hasta cuatro veces más de los costes habituales en un puente por'una moda o una fantasia. Es aceptable, e incluso recomendable, pagar un coste adicional -5, 10 o incluso un 15 %- por una estNctum más agradable, m6s bonita o mas adaptada al entomo, pero es un esdndalo ir más allá cuando millones de personas mueren de hambre.

6.3. Efecto ecalo

Debido a estos aspeaos económicos y morales, está claro que esta situación no es la misma para 10s grandes puentes que para 105 pequeiios El coste adicional de und solua6n excepcional es evidentemente mds limitado en el caso de los puentes pequefios, y por tanta mas fácilmente aceptable incluso aunque la relación con el coste normal sea elevada.

Por esta razón, está elaro que las pasarelas -que únicamente deben soportar cargas ligeras- son un elemento muy bueno para abordar diseños estructurales originales sin qw supongan unos costos prohibitivos Pueden tratarse de

grandes exitos como algunas pasarelas atirantadas Figura 55.- Pasarela de Max-Eyth See, Alemania. proyectadas por Jorg Schlaig, por ejemplo para cruzar el valle

Créteil, proyectada por Santiago Calatrava, un puente arco de Neckar cerca de Stuttgart (Figura 55), o la pasarela de -,

ineficientes buscando la provocauón o la originalidad- debemos reconocer que algunos de ellos tienen ciertas inspiraciones esculturales. Pero la moda a la que conducen producen el peor de los casos: las autoridades locales deciden, en ocasiones, tener su propio concurso de ideas, a menudo para puentes pequeños, y llaman a arquitectos sin

Figura 56.- Un puente "fortaleza" en la autopista RN 7.

En el peor de los casos, proyectan soluciones "ridiculas"

que a menudo son aceptadas e incluso defendidas por las autoridades locaies. Como ejemplo, un proyecto en el norte de Francia en el que el arquitecto propuso i o n fundamentos

absurdos- un tablero mixto con dos vigas, cuyas almas estaban organizadas como "persianas de tablillas" para desorganizar la estructura. Cuando se le indicó que las almas tenian que ser continuas para transferir el esfuerzo cortante, decidió -con el apoyo de los ingenieros locales- proyectar vigas con una discontinuidad en el elemento inferior ien la zona de apoyos! Finalmente su proyecto fue abandonado,

pero muchos otros no, desafortunadamente, de forma que algunos proyectos son un verdadero engario, con formas que no se corresponden con el verdadero comportamiento estructural (Figura 57).

Figura 57.- Un verdadero engaño: el arco es tan sólo

decorativo. Area de descanso de los Volcanes de Auvergne, en la Autopista A75.


Quizás alguno pudiera pensar que estas consideraciones esth fuera del campo de la ingenieria estructural, pero es necesario criticar este tipo de tendencias. No existe razón alguna para gastar el dinero público en construcciones ridiculas y sin ninguna inspiración, y debemos señalar las peores de ellas como evidencias de una orientación ilógica en la concesión de contratos de proyecto.

Figura 58.- Puente de Normandia.

Como claramente establecib Jorg Sdiaiaich hace algunos anos. uno de los objetivos principales de la arquitectura moderna de puentes es la variedad o diversidad, debiéndose evitar que se produzcan aburridas repeticiones de estructuras similares

Pero esta necesaria variedad debe saber adaptarse a los requisitos económicos. Debemos alcanzar una buena arquitectura, una perfecta integración en el entorno y en los aspecios estéticos sin abandonar las técnicas clásicas y eficientes de construcción con las que podrán obtenerse unos costes razonables. Además, la búsqueda de la variedad y la diversidad no nos debe conducir a la excentricidad, como ya se ha mencionado: cualquier puente no puede ser una excepción, una "señal" como demandan tantas propiedades y pollticos. La búsqueda de la variedad puede conducir a estructuras originales pero con la imica condicibn de que sean eficientes, elegantes y estructuralmente lógicas.

No hay necesidad de .proyectar "curiosidades". Existe tal variedad de estructuras de puentes, formas, colores y materiales, que los ingenieros creativos pueden fácilmente proyectar puentes elegantes y agradable, adaptados a cada emplazamiento.

Figura 59.- Aceras a lo largo del arco del puente de Morbihan sobre el rio Villaine.

Pcdrlamos citar muchos de los puentes ya mencionados en este articulo como ejemplos de esta variedad los puentes y viaductos de la isla de Ré, Chwiré, I'Arret Darre. Avignon, CharU, Vasco de Cama sobre el rio Tajo, Norrnandia (Figura 58), Tatam, Lixhe, Seyssel, Dieppoldsau, Bourgogne en Chalon-sur-Sabne, Canter, Socorridos, Bahrain, Soniberg, Arena, Ab is , Cognac, Vallon de Maupré, Chateaubriand, Morbihan sobre el rlo Vilaine con su acera a lo largo del arco (Figura 59), el puente Kintai, Antrenas, Ben Ahin, Wandre, Brotonne, Piou, Rioulong Trut de la Fare, la Barqueta, Max-

.. - . E@-See, Kerkinstensalmi. ' ) . '

Podemos añadir algunos puentes más que no han sido citados, tales como el puente arco de Sallanches, de Jean Tonello y Pierre Xercavins (Figura 60), el puente arco que cruza al autopista Brno-Vienna en la Republica Checa, el puente sobre el rio Sacramento, de Jiri Strasb, el viaducto de Auray, el viaducto de Bouran en Rodez, el puente sobre el rio lsere en la autopista A49, de Jean Muller (figura 61), puente curvo de Kelheim, de Jorg Schlaich, la pasarela del Lago Suizo en la República Checa, de Jiri Strasky (Figura 62), el puente de Beaucaire y el puente de Pontevedra de Javier Manterola (Figura 63).

Figura 60.- Puente arco de Sallanches.


6.5. Algunas conclusiones sobre la arquitectura de los puentes

Como conclusi6n, los ingenieros deben buscar la elegancia estructura y la eficiencia, en una ecnnornla razonable, con una buena integraci6n en el entorno y una gran calidad en las formas colores, materiales y detalles, tratando de alcanzar la diversidad y la variedad.

Deben evitar la originalidad en beneficio de la originalidad, estructuras ineficientes, decoraci6n adicional sin ninguna

Figura 61 .- Puente sobre el río IsAre en la autopista A49.

Figura ú 2 . Puente del Lago Suizo, Republica Checa. Figura 63.- Puente de Pontevedra, Espana.

conexión con la estructura y el comportamiento estnictural, y soluciones caras En una palabra, los ingenieros deben mantenerse modestos y evitar construir su reputación con el dinero de otros.

Los ingenieros y los arquitectos deben servir a la estructura antes que a ellos mismos.

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