Un nuevo record de longitud en pasarelas colgadas de banda tensa

En Portada / Pasarela sobre el río Pisuerga
PASARELA PEATONAL “PEDRO GÓMEZ BOSQUE” SOBRE EL RÍO
PISUERGA EN LA CIUDAD DE VALLADOLID.
Un nuevo record de
longitud en pasarelas
colgadas de banda tensa
El río Pisuerga, a su paso por Valladolid, cuenta con la nueva pasarela peatonal “Pedro Gómez Bosque”,
cuyas dimensiones son un nuevo record mundial en longitud dentro de las estructuras en banda tensa
sustentadas con chapas de acero. Esta obra, presentada recientemente, fue concebida de esta manera
por el desnivel de 2 m que existía entre ambas márgenes. En este artículo se comentan algunas de las
particularidades de este proyecto y de su obra.
Antonio Javier Narros
Ingeniero Técnico Obras Públicas
pág 16 / mayo-agosto 2011
Cimbra
Detalle uniones roscadas.
l Ayuntamiento de Valladolid ha promovido una nueva
conexión peatonal y ciclista
sobre el río Pisuerga entre los
barrios de Arturo Eyries y La
Rubia, separados hasta entonces por
una distancia de unos 2 km, los que
separan a los puentes de la División
Azul y el de la Hispanidad. El proyecto
y la dirección de obra han sido realizados por las oficinas Carlos Fernández
Casado S.L. (Javier Manterola Armisen,
ICCP y Javier Muñoz-Rojas, ICCP) y
Consulting de Ingeniería Civil S.L.P.
(Juan Alonso-Villalobos, ICCP y Antonio Javier Narros, ITOP). El contratista
de la obra ha sido la U.T.E. COLLOSA –
PAVASAL, siendo el coste para el Ayuntamiento de Valladolid de 1.680.919,10 €
para la pasarela y 469.881,90 € para las
actuaciones en las márgenes. La supervisión municipal corrió a cargo de Pablo
Gigosos, ICCP y Francisco Pérez Nieto,
ICCP.
Refuerzos en los micropilotes.
E
La obra presenta diversas innovaciones que la convierten en una obra
única en España, y en record mundial
dentro de las estructuras en banda tensa sustentadas con chapas de acero.
Entre ambas márgenes existe un desnivel de unos 2 m lo que llevó a los
proyectistas a plantear una pasarela
colgada del tipo “span band” o banda
tensa. De esta forma la pasarela salta el
cauce del río limpiamente de una a otra
orilla con un perfil esbelto siguiendo
una línea curva muy suave. Hay que
Cimbra
Perforaciones estribo.
tener en cuenta que los cálculos se realizaron para avenidas con periodo de
retorno de 500 años, por lo que había
que salvar una subida en el nivel de las
aguas de 6,3 m. La longitud de la obra
entre extremos de los estribos es de 100
m, con un vano principal de 85 m. Esta
luz constituye la más grande hasta la
fecha realizada para esta solución con
pletinas de acero.
La obra se comenzó en febrero de
2009 y se terminó en abril de 2011. Esta
duración que efectivamente parece excesiva, pero está justificada por las diferentes paralizaciones que sufrió para realizar
los diferentes ensayos y comprobaciones
que se mencionan más adelante.
CIMENTACIONES:
La Pasarela se sitúa en una curva
pronunciada del río Pisuerga. Tras estudios específicos de las laderas de las
riberas del río en fase de ejecución, realizados mediante la técnica de “Down
Hole”, se constató que la situación de
las mismas era mucho más precaria
que la inicialmente prevista. Se llegó a
la conclusión de que las cimentaciones
deberían suplementarse, para soportar
las grandes solicitaciones a que estría
sometida. En el proyecto original, la cimentación se solucionaba con micropilotes con armadura de acero de 125 t de
capacidad portante, los cuales trabajaban
en parte a tracción. La solución adopmayo-agosto 2011 / pág 17
En Portada / Pasarela sobre el río Pisuerga
Más refuerzo en micropilotes.
Ultrasonidos en la soldadura.
tada fue la de realizar inyecciones en
el terreno, del tipo “Inyección Repetitiva
Selectiva I.R.S.” que hiciese mejorar el
factor de seguridad al deslizamiento (de
1, 15 a 1,30 en el peor caso). Este procedimiento de IRS consiste en la inyección
de lechadas de cemento de diferentes
dosificaciones, a diferentes presiones y
alturas, hasta alcanzar una presión de
cierre que garantiza la mejora del terreno por la creación de“lajas”que se introducen como“lenguas en el terreno”.
Durante la obra, se realizaron 3 ensayos de los micropilotes a tracción, para asegurar la transmisión de las cargas
exigidas en el proyecto. Igualmente, y
a dado que se trataba de un elemento
crítico para garantizar la transmisión
de las cargas, las uniones roscadas de
la armadura fueron ensayadas en el
departamento de materiales de la Escuela de Ingenieros de Caminos de la
Universidad de Madrid. Los resulta-
dos que se obtuvieron en todos estos
ensayos se alejaron de las previsiones
iniciales que se habían considerado en
proyecto. El motivo era la falta de capacidad resistente de las uniones. En su
dimensionamiento se habían seguido
las recomendaciones de la Guía del
Ministerio de Fomento para el dimensionamiento de micropilotes, donde se
establecen unos factores de minoración
del área de la armadura tubular en función del tipo de unión (Fe). En nuestro
caso son del tipo de rosca machihembrada, su sección ensanchada y con
contacto a tope en ambos extremos. En
este caso la unión solicitada a tracción
tiene un coeficiente de 0,50. En la de
compresión no hay reducción y se puede adoptar Fe= 1.0. Los ensayos realizados en la ETS ICCP de Madrid, pusieron de manifiesto que de esta forma
se está sobrevalorando la capacidad de
la unión. La resistencia del cálculo de
los micropilotes (para cargas en ELU)
debería ser de 2269,6 kN a tracción y
1629,9 a compresión.
En el cuadro 1 se incluyen los valores obtenidos para las distintas probetas, para cargas de rotura a tracción. Como se han realizado ensayos
a rotura, el valor obtenido debería
corresponder con la carga última de
la sección (fu= 750 MPa).
Se observa que la capacidad real
oscila entre el 72% y el 91% de la que
debería garantizarse según la Guía del
Ministerio con la sección del tubo ensayado. Si estos se comparan además
con los que debería obtenerse con el
tubo de espesor 10 mm, tal como se
requería en la obra, la reducción es
aún más acentuada (del 63% al 84%).
Aplicados estos coeficientes reductores a la resistencia de cálculo de la
sección (fy= 610/1.10), la resistencia
Cuadro 1. CAPACIDAD ULTIMA A TRACCION DE LAS UNIONES ROSCADAS SEGÚN LA GUIA DEL Mº DE FOMENTO (Fe=0.50)
Espesor Tubo
(mm)
(1) Carga
Ultima
fu=750 Mpa
(kN)
(2) Carga
Elastica
fy=610 Mpa
(kN)
(3) Resist.
Calculo
fy=610/1,10 Mpa
(kN)
Carga Rotura
Ensayada (kN)
Carga Rotura /
Carga Ultima (I)
(%)
Carga Rotura /
Carga Ultima
(%)
(3) Resist.
Calculo
corregida por (I)
(kN)
10,0
1258,0
1242,8
1129,8
/
/
/
/
Probeta 1
9,0
1385,8
1127,1
1024,7
993,1
72%
65%
734,3
Probeta 2
9,5
1457,2
1185,2
1077,4
1279,1
88%
84%
945,3
Probeta 3
9,2
1414,4
1150,4
1045,8
1286,9
91%
84%
951,5
Probeta 4
9,1
1400,1
1138,8
1035,2
1134,0
81%
74%
838,5
Probeta 5
8,2
1270,3
1033,2
939,3
955,1
75%
63%
706,2
NOMINAL
pág 18 / mayo-agosto 2011
Cimbra
Distintas fotografías muestran la colocación de la pletina de estructura.
Cimbra
Se ralizó una prueba de carga en la pasarela para comprobar su resistencia.
mayo-agosto 2011 / pág 19
En Portada / Pasarela sobre el río Pisuerga
Fotos de los acabados finales.
que en sentido estricto nos garantizarían los tubos a tracción oscilaría entre
706 kN y 951,5 kN.
La diferencia tan importante proviene, en nuestra opinión, de que el
coeficiente de reducción de 0,50 en este
tipo de uniones roscadas no se ajusta
al mecanismo real de transmisión de la
carga. El valor de 0,50 está considerando que se puede contar con la mitad de
la sección del tubo, pero en realidad el
mecanizado de la rosca implica reducirlo siempre más de la mitad. Como
se puede observar en las probetas ensayadas, la rotura se produce siempre al
final de la unión roscada, pues esta es
la sección más solicitada del tubo por
donde debe pasar toda la carga antes de
irse perdiendo por las sucesivas roscas.
Midiendo el espesor de la pared del
tubo en esta sección se observó que
tiene valores entre 2,5 y 3,9 mm, esto es,
llega a ser la cuarta parte del espesor del
tubo, y desde luego inferior a la mitad
pág 20 / mayo-agosto 2011
Mirador sobre el Pisuerga.
que supone la Guía del Ministerio de
Fomento.
Calculando la carga de rotura de
la sección tubular con estos espesores
de pared se obtienen valores que se
aproximan mucho mejor a las de las
cargas de rotura de los ensayos y explican los resultados obtenidos.
Hay que indicar además que los pequeños espesores a los que se puede
llegar después del mecanizado del tubo
son mucho más sensibles a la precisión
con que se realice éste y a las reducciones del espesor de la pared por la corrosión. Perder 1,5 mm en una pared de 10
mm puede ser admisible. Perderle en
una de 2,5 o 3,0 mm supone perder el
50% de capacidad. A todo esto hay que
añadir las desviaciones que suelen aparecer entre el espesor real y el nominal del tubo, se detectaron en no pocas
muestras diferencias de hasta 2 mm.
Por dicho motivo, nuestra opinión
es que en este tipo de micropilotes
parece prudente completar (o suplementar) la capacidad del pilote con
barras tipo GEWI de diámetro relativamente grande en el interior de la
armadura tubular, que tendrán una
barrera de protección adicional que
garantice su integridad.
Fue fundamental la comprobación
geométrica del espesor de la armadura del micropilote y sobre todo de las
uniones roscadas. Se llegó a la conclusión de que debían ser suplementados
con otras unidades de 80 t para asegurar
la transmisión de hasta 2.000 t horizontales que se pueden llegar a generar.
En resumen se realizaron 2.596 m
de micropilotes y 1.632 m de inyección
de mejora del terreno, con un aporte
de cemento de 330 t para la misma.
Cimbra
ESTRUCTURA
Se realiza con acero estructural
del tipo autopatinable o “cortén”, de
límite elástico y tipo en una única
banda tensa de unas 80 t de peso,
de aproximadamente 94 m. largo, 3,6
m de ancho y un espesor de 3cm.
La banda se realizó con 24 piezas
de 1,80 metros de ancho por 8 m de
largo. Al objeto de realizar las mínimas soldaduras en obra, se realizaron
todas las soldaduras longitudinales
en taller (las de 8 m) y las transversales en obra. Otro ensayo que se convirtió en fundamental fue el ensayo
de tracción del acero estructural según la norma UNE EN 10002-1:2002,
que nos dio un nivel real del límite
elástico de nuestro acero. Se realizó
además un ensayo de doblado según
la norma UNE EN ISO 7438:2006
y otro de resiliencia según la UNE
EN 10045-1:1990. Una vez realizados los ensayos correspondientes con
“Gammagrafías”, ultrasonidos (con
la exigente norma americana AWG
D1.5M:08) y una exhaustiva comprobación geométrica con “regla invar”,
se dejó lista para la fase de lanzamiento y colocación en su posición
definitiva. Para colocarla se realizó
una estructura auxiliar con castilletes
provistos de rodillos para poder así
tener movilidad en la misma.
La estructura auxiliar “no colaborante” que da forma a la plataforma
de 4 m de anchura, se realiza con piezas prefabricadas de 0,75 m de ancho,
de hormigón armado aligerado con
arcilla expandida, de 1.640 kg/m3,
más ligero que el hormigón convencional.
Los dos estribos llevan una cuantía de unos 35.000 kg de acero B500S.
SISTEMA DE LANZAMIENTO
O PUESTA EN SITUACIÓN
SOBRE EL RIO.
Una vez realizados los estribos, se
efectuó el tendido de los cables auxiliares de cuelgue y tensado de los
Cimbra
Equipo de dirección de la obra.
mismos. En este punto se comprobó
que la fuerza de tensado de los torones una vez ancladas las cuñas era
de 7,23 t en cada uno de ellos, 86,52
t en cada uno de los cables para un
total de 173,52 t. El tensado se realizó individualmente, iniciándose por
los torones centrales y realizándose
de forma simétrica, hasta alcanzar la
carga indicada.
La pletina se encontraba apoyada hasta este punto sobre los apeos
provisionales dispuestos en obra.
Una vez dispuestos y comprobados
los elementos auxiliares para el cuelgue y tiro se procedió a iniciar la
maniobra de lanzamiento. Se dispuso en primer lugar el primer carro
de cuelgue fijado a la pletina a una
distancia de 1,30 m desde el inicio
de la misma. Se fijó el cable de tiro
al extremo inicial de la pletina y se
inició el tiro con la ayuda de grúa
en Estribo 1 para permitir el levantamiento del carro y la pletina sobre
las ménsulas de anclaje de los cables
auxiliares, una vez superada la ménsula se apoyó el primer carro sobre
dichos cables. Se controló la fuerza
en cada uno de los gatos de tiro para
que nunca excediera el valor de 11,5
t, para evitar daños en la ménsula de
apoyo de los mismos. Este procedimiento se sigue sucesivamente colocándose la totalidad de los carros
según avanza la pletina.
Se contrastó la deformación con
las fuerzas teóricas en el cable también resultante de los análisis matemáticos previos. En cada medida se
procedió a verificar la posición del
punto de la pletina que marcará, una
vez en posición definitiva, la flecha
máxima de la pletina. Con este control se verificó si la posición que alcanzaba era la adecuada y las posibles
correcciones al alza o la baja.
En este punto se inicia el descenso
del extremo de pletina en Estribo 2.
Mediante grúa se sustenta la pletina
desde orejetas dispuestas a tal efecto y se procede a la retirada del primer carro de cuelgue y descenso del
segundo carro, hasta que la pletina
apoya sobre la superficie superior del
estribo. Comprobadas las alineaciones se ejecutó la soldadura de unión
pletina-estribo, con las correspondientes inspecciones en la totalidad
de su longitud. Simultáneamente se
colocó en el extremo final de la pletina la viga de tensado, así como los
gatos para el tensado de la pletina.
Se procedió entonces al descenso de
la pletina en Estribo 1 con ayuda de
grúa como en Estribo 2, retirándose
el último de los carros de cuelgue y
descendiendo el anterior, hasta que
la pletina apoyó sobre el estribo y se
ajustaron los gatos de tensado a la
pletina y al estribo.
mayo-agosto 2011 / pág 21
En Portada / Pasarela sobre el río Pisuerga
Planos de tablero y alzado.
Plano diseño puente.
pág 22 / mayo-agosto 2011
Plano de situación.
Cimbra
Acabados finales del puente.
Una vez colocados la viga y los
gatos, se bloquearon éstos y se inició
el proceso de destensado de los cables auxiliares. Según se destensaban
los cables, la carga de los carros fue
disminuyendo, empezando a entrar
en carga la pletina, fijada en ambos
extremos, por soldadura en Estribo 2
y en los gatos en Estribo 1. El destensado de los cables se realizó de forma
gradual, por escalones de carga. En
cada escalón de carga se destensaron
los torones uno a uno, de forma simétrica y empezando por los exteriores.
Contrastada la posición definitiva de la pletina bajo peso propio, la
temperatura de la pletina y las fuerzas
en los gatos de tensado se fijó definitivamente por soldadura la pletina
al Estribo 1 según Proyecto, con las
correspondientes inspecciones en la
totalidad de la longitud de la unión.
Cabe destacar la gran importancia
de la temperatura de la chapa, ya que
la inercia térmica de la misma, provocaba variaciones importantes de
geometría. Una vez comprobadas las
soldaduras se comenzó el cerrado de
los gatos para soltar, de forma gradual y simétrica, la carga a las soldaduras. Finalizada esta transmisión,
se retiraron los gatos de tensado y la
Cimbra
parte sobrante de pletina con la viga
de tensado. La maniobra duró en total unas 12 h.
ACABADOS FINALES
Dada la geometría de la pasarela
y la ligereza y esbeltez de la estructura, se quiso dar continuidad a la
misma utilizando acero inoxidable en
la barandilla unido a cristal. Para el
pavimento se eligió una solución con
pavimento flexible de caucho, que
aumenta la comodidad al paso así como pone de manifiesto la preocupación medioambiental en la solución
adoptada. En total se usaron 13 t de
caucho de los cuales 7 t provenían de
cauchos reciclados. La iluminación se
resuelve en la misma línea, colocando
tiras de iluminación LED RGB en el
pasamanos de la barandilla. Se completa la iluminación con 5 proyectores
en un poste de 25 m de altura en la
margen derecha y 18 proyectores ornamentales bajo los estribos.
Se trata pues, de una estructura
muy esbelta con un comportamiento marcadamente no lineal, donde la
rigidez y resistencia está asegurada
por la pletina y sus fuertes cargas de
tracción. Por eso ha sido necesario un
detallado estudio y una monitorización continua durante su construcción
de su comportamiento dinámico, para
asegurar que los fenómenos de amplificación de vibraciones por el paso de
los peatones o por el viento no afectan
a su funcionalidad. Una vez concluida
la Pasarela, se ha realizado, además
de la correspondiente prueba de carga
(realizada con contenedores de agua),
una prueba dinámica con peatones,
realizando diversas mediciones y comprobaciones de su comportamiento
dinámico para asegurar que el confort
de paso es el adecuado. Se adoptaron
diversos detalles para mejorar la respuesta dinámica de la estructura, como
el propio pavimento, la conformación
de la barandilla y la disposición de una
platabanda auxiliar.
La obra se ha completado con un
acondicionamiento de las márgenes
en el entorno de la obra y en una mejora de la urbanización de las zonas
próximas, incluyendo un nuevo acceso
peatonal y para situaciones de emergencia hacia las márgenes desde el
paseo de Zorrilla con un mirador en
voladizo de 13,5 m sobre una curva del
río que permite unas despejadas vistas
de éste y de la nueva obra. ■
mayo-agosto 2011 / pág 23