Tipos de procedimientos constructivos para la construcción de tableros de puente

El diseño del puente o viaducto está condicionado por múltiples variables que hay que barajar para conseguir la mejor solución y método constructivo:

Vano o luz a cubrir: Este aspecto es fundamental cuando hay que salvar grandes obstáculos naturales como anchos ríos, barrancos o bahías.

Accesibilidad y topografía: Se pueden presentar grandes dificultades de acceso y limitaciones de espacio en los estribos, por no hablar de los puentes en bahías, ríos y lagos que condicionan absolutamente los medios auxiliares a utilizar.

Tipología de los suelos: Los suelos no competentes condicionan el diseño del propio puente y el tipo de cimbra a utilizar.

Altura de las pilas: A partir de cierta altura las cimbras cuajadas dejan paso a las cimbras porticadas y éstas a su vez, también tienen su límite a partir del cual dejan de ser viables.

Afección a otras vías y servicios: La construcción del tablero sobre carreteras y ferrocarriles en servicio se puede resolver mediante cimbras porticadas, soluciones empujadas, avance en dovelas por voladizos sucesivos y soluciones prefabricadas o mixtas.

Geometría de la traza: La solución empujada solo es viable para trazado recto de pendiente uniforme, trazado curvo de radio constante o una hélice de planta circular y paso constante.

Plazos de ejecución: Cuando los plazos son muy reducidos se opta por las estructuras metálicas, mixtas o de vigas prefabricadas de hormigón ya que la prefabricación de los elementos del tablero comienza mucho antes y de manera simultánea con el movimiento de tierras y ejecución de pilas y estribos.

Disponibilidad de medios auxiliares en el lugar: Hay países en los que existe una gran variedad de grúas de todas las dimensiones, tanto autopropulsadas, camiones pluma como grúas torre, transportes especiales para piezas metálicas y prefabricadas, plataformas aéreas de todo tipo, pontonas, medios marinos y bombas de hormigón modernas, pero hay otros lugares en los que su disponibilidad está muy limitada y esto condiciona el diseño y sistema constructivo.

Infraestructuras portuarias y de carretera: Suponen un condicionante para poder llevar al país o lugar los medios auxiliares o las piezas metálicas o prefabricadas.

Industria metálica o de prefabricación de vigas de hormigón: Hay países en los que existe un fuerte tejido industrial de estas dos actividades y que facilitan una buena oferta y competencia, así como una amplia experiencia en el sector, pero no en todos sitios es así.

Disponibilidad de mano de obra especializada: Hay ciertos países con amplia historia, cultura en el sector y otros no tanto lo cual puede llegar a condicionar la tipología del tablero a construir en el proyecto.

Tableros de acero (mixtos)

Este tipo de tableros suele ser más ligero y costoso que los de hormigón. Tiene menores plazos de ejecución ya que las partes metálicas se fabrican en taller mientras se realizan los movimientos de tierras, pilas y estribos del puente.

Las piezas son transportadas por partes hasta la obra donde son izadas con grandes grúas, montadas y soldadas entre sí. Posteriormente se cubren con prelosas de hormigón, se procede al ferrallado y hormigonado de la placa superior y la inferior en aquellos de doble acción mixta.

Se usan aceros tipo corten o convencionales con sus correspondientes tratamientos de pintura y necesidad de mantenimiento.

Las secciones pueden ser de tipo artesa con sus correspondientes mamparos y rigidizadores y de doble viga armada.

Suele ser habitual utilizar algunas torres de apeo provisionales para su montaje y también se puede utilizar la técnica del empuje para su construcción.

Tableros de vigas prefabricados

Este procedimiento constructivo destaca por el menor plazo de ejecución y relativa facilidad de montaje.

Suele ser muy adecuado en zonas donde hay afección a otros viales o servicios al reducirse notablemente los tiempos de interferencia con éstos y no tener que usar cimbras.

Las vigas, tipo doble T isostáticas biapoyadas en los extremos, son típicas, aunque han evolucionado a las vigas artesa de canto constante o variable y unidas entre ellas mediante pretensado y juntas in situ dando lugar a estructuras hiperestáticas.

Lo habitual es que estas vigas se prefabriquen en instalaciones industriales y sean transportadas a obra, aunque a veces resulte más rentable su ejecución a pie de obra en un parque habilitado a tal efecto.

Este tipo de estructuras suele tener más problemas de durabilidad que las estructuras in situ ya que son fabricadas con secciones más estrictas y menores recubrimientos y el tablero tiene más juntas.

Lo habitual es el izado y colocación mediante grandes grúas, siempre y cuando se disponga de medios adecuados para los pesos, alcance y alturas requeridas.

Cuando esto no es posible existe maquinaria especializada en este tipo de trabajo, los llamados lanzadores de vigas que, en diferentes configuraciones, habitualmente grandes estructuras de celosía metálica dotados de apoyos móviles y equipadas con potentes cabrestantes, van avanzando y apoyándose en las pilas y son capaces de recibir las vigas prefabricadas por su parte trasera, transportarlas hasta el nuevo vano y depositarlas en su posición definitiva.

Tableros de dovelas prefabricadas

Esta técnica es válida para pilas de gran altura y una orografía de terreno muy complicada o afección de otros viales.

Esta técnica requiere un parque de prefabricación semi industrial de dovelas situado en la misma obra, una zona de almacenaje o acopio de estas y unos carros de traslación o “elefantes” capaces de manipular estas piezas de más de 100tn de peso.

Esta prefabricación coincide en el tiempo con el movimiento de tierras y ejecución de pilas y estribos del puente con lo cual acorta los plazos totales de ejecución del puente.

Otro de los elementos clave de este técnica es el lanzador de dovelas, en forma de viga en celosía de grandes dimensiones, equipada de potentes cabrestantes y mecanismos de orientación de cada dovela, que apoya y avanza sobre las pilas y que es capaz de recibir cada una de las dovelas prefabricadas, colocarlas en su lugar definitivo, teniéndolas suspendidas para permitir su montaje, aplicación de resinas de estanqueidad, colocación del tesado provisional y tesado de continuidad hasta completar el vano de cada fase.

Tableros construidos "in situ"

A continuación, analizamos los diferentes procedimientos para la construcción de tableros in situ: El cimbrado convencional, aporticada, autolanzable, el empuje y los carros de avance en voladizos sucesivos.

Cimbrado convencional

Este método constructivo es muy utilizado en proyectos de puentes con luces de 5 hasta los 100 metros y consiste en sostener los encofrados para hormigonar y ejecutar el tablero mediante una estructura metálica de apeo llamada cimbra.

Para alturas de hasta aproximadamente 15m se recurre a las cimbras llenas o cuajadas dispuestas a lo largo de la planta del terreno. Es la solución ideal para terrenos que no presentan interferencias viales ni obstáculos topográficos y tienen suficiente capacidad portante.

Tal y como se muestra en la imagen, el encofrado de vigas  para el tablero de puente se apoya sobre estas cimbras. El encofrado se adapta a las distintas secciones de los tableros de puente, pasos superiores e inferiores y otras estructuras horizontales de hormigón armado. Este encofrado está compuesto por riostras o vigas de primera tramada que siguen el perfil del fondo del tablero y de las alas, unidas entre sí mediante regletas, conectores y tensores para dar la forma adecuada al encofrado. Las vigas de segunda tramada, los arriostramientos y elementos de seguridad y la superficie encofrante forman parte del resto de los elementos que componen y dan versatilidad al encofrado de tableros de puente.

En este video se aprecia en qué consiste la solución de cimbra cuajada:

Cimbra cuajada | ULMA (ulmaconstruction.es)

Cuando las alturas son excesivas para las cimbras llenas, existen obstáculos naturales a salvar como ríos, taludes, terreno escarpado o interferencias con otros viales carreteros o ferroviarios se usa la cimbra porticada

También para terrenos no competentes que requieran de cimentaciones de entidad y/o pilotes. Las alturas máximas de cimbrado pueden situarse entre los 40 y 50m.

Este sistema de cimbrado está formado por torres de apeo y un sistema de vigas llenas o de celosía apoyadas sobre estas torres y/o las propias pilas y estribos del puente. Sobre estas vigas se colocan los paños de encofrado.

Es habitual tener dos o tras vanos de cimbra porticada e ir reutilizando y rotando de una vano a otro los encofrados de puente en las distintas fases.

Mediante este video mostramos las características de la solución de cimbra porticada:

Cimbra porticada MK | ULMA (ulmaconstruction.es)

Cimbras autolanzables, autoportantes o autocimbrascesivos

Válidas para grandes alturas y/o terrenos muy abruptos o inaccesibles ya que el sistema de cimbrado se independiza del suelo.  Se puede llegar a ejecutar vanos de hasta 60 u 80m dependiendo de la sección del tablero.

El proceso constructivo de autocimbra, ofrece autonomía con respecto al terreno sobre el que se construye, por lo que no depende de la altura de rasante del tablero a construir. Las autocimbras se apoyan en las pilas en la parte delantera y sobre el tablero ya ejecutado en la parte trasera y en esta posición se cierra el encofrado, se ferralla, hormigona y, una vez adquirida la resistencia de hormigón necesaria, se  pretensa y se procede al desencofrado y avance hasta la nueva posición del siguiente vano.

El proceso constructivo de la autocimbra está muy industrializado y se obtienen rendimientos de 1-2 semanas por fase, en función de la longitud de vano y sección del tablero, mientras que, en el caso de cimbra convencional, los rendimientos se sitúan entre 2-3 semanas por fase ya que esta se tiene que desmontar y volver a montar a medida que va avanzando la construcción.

Empuje

Aunque en su origen se utilizara con estructuras metálicas, en la actualidad también se utilizan con las secciones de cajón de hormigón. Es la solución ideal para puentes de trazado recto de pendiente uniforme, trazado curvo de radio constante o una hélice de planta circular y paso constante.

En este sistema las dovelas se ejecutan y empujan de manera sucesiva en un estribo y el tablero va discurriendo sobre las pilas según va creciendo hasta su terminación sin necesidad de cimbra que lo soporte y sin depender del terreno.

Es interesante para tableros de puente que presentan repetitividad de vanos iguales, pilas muy altas y/o cuando el terreno presenta grandes obstáculos o accidentes topográficos.

Este método exige la instalación de un parque de prefabricación que consta de una zona de premontaje de ferralla, un encofrado con mayor o menor grado de automatización y los medios de empuje detrás del estribo.

En este parque de prefabricación se realizan todas las labores de una manera semi-industrial y con unos ciclos de trabajo repetitivos que permiten construir una dovelas cada una o dos semanas según su tamaño. Una vez que el hormigón adquiere la resistencia necesaria es postesado y empujado deslizándolo sobre las pilas sobre apoyos deslizantes. Este proceso se repite sucesivamente hasta que el tablero alcanza su posición final al llegar al otro estribo.

Este proceso constructivo necesita mucho pretensado lo cual incrementa notablemente la cuantía de acero activo en la sección.

Mediante esta animación puedes ver en qué consiste el método constructivo del puente empujado:

Puente empujado | ULMA (ulmaconstruction.es)

Carros de avance por voladizos sucesivos

Esta técnica se utiliza para la construcción de puentes de grandes alturas, grandes luces y/o en lugares con grandes obstáculos o dificultades orográficas como grandes desniveles, barrancos, afección a otras vías, grandes ríos, lagos o canales de navegación.

Este procedimiento se puede usar en puentes rectos, de arco y atirantados, de hormigón o metálicos. La sección del cajón del tablero puede tener las almas verticales o inclinadas, el trazado puede ser recto o curvo y la altura de la sección constante o variable, con pretensado convencional o extradosado.

El método de voladizos sucesivos consiste en la construcción del tablero apoyando el encofrado en la coronación de las pilas del comienzo del puente, conocida como dovela de pila o dovela “0” que se construye con un encofrado convencional montado sobre la pila y que debe contar con la longitud suficiente para que se puedan montar los carros de avance sobre ella.

A partir de ese momento se puede izar y montar el primero de los carros de avance sobre la dovela cero y de este modo construir la dovela 1 que, una vez finalizada, sirve para desplazar el primer carro sobre ella y así se puede liberar la cabeza de la pila para que pueda recibir al segundo carro.

Una vez los dos carros están montados sobre el tablero, avanzan y trabajan de manera simultánea y equilibrada ejecutando y tesando las nuevas dovelas por parejas hasta ejecutar completamente la “T” correspondiente a esa pila.

Una vez acabadas las diferentes “T”s del viaducto estas son unidas mediante las dovelas de cierre y se realiza el tesado de continuidad, produciéndose la unión de los voladizos contiguos y convirtiendo al tablero en una viga continua,

Este proceso constructivo necesita mucho pretensado en la losa superior lo que incrementa notablemente la cuantía de acero activo en la sección.

Cuando la estructura está compuesta por un gran número de vanos, los carros de avance se reutilizan de vano en vano con los correspondientes desmontajes y montajes.

Mediante estos videos os mostramos en qué consiste el método de construcción de voladizos sucesivos:

Proyectos con Carro de avance CVS - ULMA Construction [es] (youtube.com)

Carro de avance CVS - ULMA Construction [es]

Es frecuente que para grandes puentes se combinen distintas técnicas constructivas en función del terreno o dificultades orográficas que existan en las distintas partes del puente siendo los carros de avance muy ventajosos en las partes centrales de los ríos y las cimbras autolanzables o porticadas en los vanos de acceso del mismo puente.

En ULMA, contamos con una gran experiencia en la construcción de puentes

La ejecución de proyectos de gran magnitud y exigencia técnica como la construcción de puentes y viaductos, reside en el resultado de una buena coordinación entre los diferentes equipos de ULMA Construction encargados de la planificación, la ingeniería y la asistencia en obra. En ULMA contamos con una experiencia avalada en la construcción de puentes y viaductos. Disponemos de sistemas de encofrado de puentes configurables y versátiles, que se adaptan a cada estructura de hormigón.

Disfruta de la tranquilidad de contar con un equipo de profesionales cualificados comprometido con encontrar la solución más óptima, segura eficiente para alcanzar el éxito en tus proyectos de obra civil. Consulta nuestros encofrados y cimbras para la construcción de puentes y viaductos. Solicita asesoramiento sin compromiso, será un placer atenderte.