Semana 5. Procesos Constructivos: Puentes. Puentes Colgantes

Procesos constructivos 2. Puentes. Puentes Colgantes.

Tras estar parado el blog durante unas cuantas semanas debido a la carga de trabajo, vuelve con el segundo volumen de Procesos Constructivos. Esta vez, sobre la construcción de los puentes colgantes.

 Es muy cierto, que los puentes colgantes son estructuras muy complejas y que en todas las fases de proyecto se tienen que cuidar los detalles al máximo para aumentar la durabilidad.

Tsing Ma Daqiao Durante su construcción.

Existen diversos métodos constructivos para la ejecución de este tipo de puentes. Sin embargo, en la mayoría se ejecutan siguiendo los mismos pasos y con pequeñas variantes, ya que hay que adaptarse a la morfología del terreno y las condiciones que se presentan.

La construcción de este tipo de puentes es secuencial, y cada elemento se construye por separado, como se explica a continuación.

¿Cómo se construyen las torres?

Las torres son los primeros elementos que se construyen, normalmente se encuentran apoyadas en el fondo del río, aunque hay ejemplos como el puente de Brooklyn en las que una de las torres se encuentra sobre tierra.

Lo más importante, como en cualquier estructura de este calibre,  es la cimentación. Una mala elección o ejecución de la cimentación hará que la estructura no trabaje como debe, que es a compresión en el caso de las torres. 

Construcción de las torres. En este caso de hormigón.

La cimentación de las torres se prepara de tal manera que se excava profundamente en el suelo hasta llegar a un macizo rocoso. Esto es mucho más simple si se hacen en tierra firme y no en el fondo del río o accidente geográfico que se quiere sortear.

Con mayor probabilidad tendremos que luchar contra la acción del agua en la construcción. Para ello, se introduce en el agua un cilindro de hormigón y acero que actuará como una presa circular. Este cilindro se ancla en el fondo, y se empieza a drenar con el fin de vaciarlo de agua. Esto permite que los trabajadores puedan trabajar en un ambiente seco, y sean capaces de excavar.

Cuando la excavación se completa, se comprueba que no haya filtraciones, y se encofra la zona donde se van a colocar las armaduras y se va a echar el hormigón. Al estar trabajando en seco, el curado se puede hacer de manera correcta. Otros métodos de construcción de cimentaciones para pilares incluyen la inyección de cemento y su propia ascensión haciendo la capa superior inservible. Sin embargo, necesita trabajadores muy especializados y un control más exhaustivo que el mencionado anteriormente.

Cuando esto está terminado, se comienza con la construcción de las torres. Éstas pueden ser, de hormigón, bloques o acero. Todas ellas, se hacen con elementos trepantes, sean grúas o encofrados.

¿Cómo se construyen los anclajes?

Los anclajes son igualmente importantes en la estructura, se puede decir que críticos para la estabilidad de la misma. Actúan como los estribos del puente, pero además tienen función de muro de contención y anclaje de los cables.

Esquema de un anclaje

Generalmente son enormes bloques de hormigón que se encuentran firmemente empotrados en formaciones de roca, con lo que se asegura que no se moverán. Algunos se hacen para que resistan por gravedad otros se anclan mediante pilotes. Cualquiera que sea el método, es importante que éstos no se muevan, porque harían que la base del concepto del puente colgante se tambalee.               

Excavación para un anclaje

Construcción de un anclaje.

¿Y el cable principal?

Si bien las torres y los anclajes eran muy importantes, el cable principal juega un papel extremadamente vital en el comportamiento estructural del puente. Estos se comienzan a construir y colocar a la misma vez que se construye el anclaje. 

Primero se lanza un cable piloto que pasará por donde el cable principal tendrá su posición final. Este cable va desde el anclaje 1 pasando por las torres hasta el anclaje 2. Para posicionar este cable piloto existen varios métodos, actualmente, se usa un helicóptero para hacerlo o en su defecto se usa un barco que cruza el accidente geográfico y el cable se eleva hasta las torres. Cuando este cable se coloca, una pasarela se construye para toda la longitud del puente, un metro por debajo del cable piloto. Esto se hace con el fin que los trabajadores puedan operar con el cable principal.

Polea que sube el cable principal.

Para empezar a enrollar el cable, una bobina de alambre se coloca en el anclaje. El final del cable se coloca en un extremo de la polea anclada. El alambre se engancha sobre otra polea que se monta en el cable piloto. Esta otra polea lleva el alambre hasta el otro lado, donde se ancla en la otra polea. Este proceso se repite hasta que se consigue un cable del grosor deseado. Puede tener de 125 a 400 alambres. Durante este paso, los trabajadores que se encuentran en la pasarela velan porque los alambres se vayan deslizando de manera correcta y no se generen nudos.

Si se gasta una bobina, el extremo del cable de la bobina gastada y el de la bobina nueva se empalman. Cuando se consigue el grosor adecuado, se van colocando diferentes bandas en intervalos definidos para conservar la sección. Cuando se completa el proceso, el cable principal se asegura en los anclajes. Este proceso se ha de repetir en el otro lado, ya que existe otro cable principal que colocar.

Finalmente, los cables se revisten de acero para que se protejan y se mantengan compactos. Alrededor de este revestimiento se colocan presillos de los que cuelgan los tensores verticales que se unirán a la cubierta.

El tablero, ¿de qué manera se coloca?

Después de que los cables verticales se coloquen es su posición, se puede comenzar con el tablero. La estructura se debe construir en ambas direcciones para mantener las fuerzas que se aplican en las torres estables y equilibradas.

Tableros prefabricados.

Tablero siendo elevado por una grúa en el cable principal.

Una de las técnicas utilizadas se basa en una grúa que se desplaza enrollada por el cable principal y eleva las diferentes secciones del tablero. Hay que mencionar, que lo más normal es que se prefabriquen estas unidades, lo que hace el proceso más simple. Al colocarlas en el punto preciso en el espacio, los trabajadores las enganchan a los tensores. Esto se repite hasta que se completa toda la longitud.

Esquema de grúa elevadora sobre el tablero.

Existe otro caso en el que la grúa de montaje se encuentra en la cubierta y avanza a medida que las secciones prefabricadas son colocadas.

¿Cuáles son los trabajos finales?

Los trabajos de finalización son variados y depende de los acabados y servicios que se le quieran dotar al puente. Cuando se completa el tablero, se le coloca una capa base, que normalmente es de placas de acero y luego se pavimenta, y finaliza. Esto se produce en todos los casos, ya que nuestra intención es que lo cruce un tráfico rodado, y normalmente peatonal.

A partir de aquí, el puente puede tener servicios de iluminación, por lo que las líneas de tensión son necesarias; o puede estar diseñado un acabado con pintura, por lo que trabajos de imprimación, anti-óxido y pintura son necesarios.

Lo que está claro, es que el mantenimiento es crítico para la supervivencia de las estructuras. Es imprescindible que se programen las tareas de mantenimiento a la vez que se redacta el proyecto, y debe ser revisado cada cierto tiempo. El “Brooklyn Bridge” ha estado en reparaciones durante todo el 2013 con el fin de conservar una estructura crítica para las conexiones con la isla de Manhattan.

Reparaciones en el Brooklyn Bridge. 2013

Espero que la próxima entrada no tarde tanto en llegar y que el blog se vaya actualizando de manera periódica. Todo depende de la carga de trabajo que tenga. ¿Cuál será el siguiente tema? Muchos llaman a la puerta, pero ninguno ha sido elegido. ¿Apuestas?

Un saludo, y ¡hasta la siguiente entrada!

Semana 4. Puentes de Madera. Capítulo 1.

Semana 4. Puentes de Madera. Capítulo 1.

Hace dos semanas que no escribo en el blog, principalmente por la falta de tiempo para documentarme. Sin embargo, rebuscando entre la bibliografía que tengo, he encontrado un libro muy interesante sobre puentes de madera. En la universidad, normalmente este tipo de estructuras, las de madera, no se enseñan en ningún momento y tienen unas peculiaridades que hay que tener en cuenta a la hora de diseñar y hacer la puesta en obra.

Puente de madera en un Parque

He decidido dividirlo en una serie de varios capítulos, empezando como no, con una introducción de lo que ha sido la historia y el cambio de uso que se le ha dado a los puentes de madera.

La madera como elemento constructivo.

La madera siempre ha sido un recurso que ha estado a mano, se obtiene fácilmente, es relativamente abundante y versátil. Y sus desventajas, su baja resistencia al fuego, insectos y desastres naturales.

Probablemente, el primer puente de la historia se construyó de madera, sino de piedra. A lo largo de los siglos, y como explicaré en un apartado posterior, se puede decir que ha sido el principal material para los mismos. Sin embargo, con la introducción del acero y el hormigón, su papel se ha visto relegado a puentes con pequeñas luces.

Es cierto que he mencionado que la madera tiene una baja resistencia al fuego, sin embargo, los grandes elementos de madera aguantan con calidad resistente a algunos fuegos severos. Además, aguantas sobrecargas en cortos periodos de tiempo sin efectos adversos, y es competitiva económicamente. Otro aspecto positivo de los puentes de madera es que se pueden construir en casi cualquier condición meteorológica, sin pérdida en la calidad de material, y tampoco se ve afectada al hielo/deshielo. Y lo que es una pasada, ¡no hace falta mano de obra altamente cualificada para construirlos! ¿No es genial?
La madera parece tener más ventajas de las que se suelen conocer. Es más, a la madera se la trata como un material con una corta vida de servicio. 

Si la madera se protege de la humedad y otros elementos, es muy probable que dure. Como ejemplo están los edificios del siglo XIX que fueron capaces de aguantar 100 años

¿Qué pasó con los puentes desde que los primeros "homo sapiens" se dedicaron a construirlos hasta que los bárbaros deshicieron el Imperio Romano?

Pues como se puede imaginar, el primer puente fue un tronco caído en un bosque apoyado a ambos lados de un arrollo. En otros lugares seguramente, se comenzó con puentes colgantes primitivos o puentes-pasarela como los que vemos en la típica película de Indiana Jones, al que le cortan las cuerdas.

Puente de madera colgante. Sólo falta Indiana Jones.

Se dice que uno de los más importantes estuvo en Babilonia, y el diseño no varió mucho hasta los tiempos de la conquista de Germania, con el puente de Julio César, y 100 años más tarde con el puente de Trajano. En ambos diseños, primaba la durabilidad de los mismos, por lo que los conservantes jugaron un papel importante.

¿Qué pasó con los puentes desde que los bárbaros se pasaron a la dieta Mediterránea  hasta que los Franceses dijeron eso de Libertad, Igualdad y Fraternidad ?

Los datos de los que se disponen hasta que Colón descubre América, no son muy fiables ni completos. Sin embargo, se sabe que hasta que Palladio redactó el libro Arquitectura, y puso sus diseños de puentes en él, poco se desarrolló.

Palladio, introduce el puente de celosía y el de arco el que se muestra en la imagen.

Puente en Celosía.

Sin embargo, en el siglo XVIII, el rápido desarrollo de las tecnologías y más importante, de la Ingeniería Civil, cuando esta profesión se reconoció realmente; fue cuando los Franceses crearon los puentes en varios pisos y arcos planos.

Los suizos por su lado se dedicaron a construir puentes con techos, pero los puentes más importantes de madera en este tiempo fueron construidos por los Estadounidenses y los Rusos.

Puente de Madera cubierto para paso de vehículos.

Para cruzar los grandes ríos, o expandir el ferrocarril, los americanos necesitaron desarrollar el concepto de celosía a los pilares. Así nació el típico puente de madera que le ponen la dinamita y estalla justo cuando va a pasar el tren.

Maqueta de un puente de madera de celosía ferroviario

Los puentes cubiertos se hicieron necesarios en estas latitudes.

Actualmente.

Es bien sabido que el siglo XX ha sido el más importante para el desarrollo del hormigón y el acero. El acero pudo competir en precios con la madera, tanto que la hizo más cara, lo que la relegó a un segundo plano.

Puente de Madera reforzado con un diseño arquitectónico moderno.

El nuevo tratamiento de la madera, la laminada y otros nuevos tipos han hecho que se vuelva a usar como material constructivo para puentes

¿Qué pasará ahora con este material?

Hay muchos puentes de madera deteriorados, por lo que habrá que construir nuevos o reparar los existentes. El principal impedimento para la utilización de la madera es que el acero y el hormigón se estudian profundamente en las universidades, sin embargo la madera se relega a un material auxiliar. Existe un potencial de mercado muy grande para los proyectistas, sin embargo, éstos no cuentan con la formación adecuada para ello.

Puente de Madera cubierto

En el próximo capítulo (que no sé si siguiente entrada), que prometo no será tan pesado, intentaré clasificar los tipos de puentes de madera. Espero que esta entrada sea punto de partida para aquellos que desconocen la madera y se animen a conocer algo más sobre ella.

Un saludo, y ¡hasta la siguiente entrada!

Semana 1. ¿Qué es la Ingeniería Civil?

¿Qué es la Ingeniería Civil?

Creo que es importante comenzar mencionando qué hace realmente un Ingeniero Civil, partiendo de la base que dependiendo en la región del globo en la que esté tendrá unas competencias u otras, debidas a la legislación de cada país y a los colegios profesionales que las suelen regular.

Puente Ting Kau. Hong Kong. Fuente. Wikipedia

Sin embargo, básicamente lo que es la Ingeniería Civil, es una disciplina de la Ingeniería que se encarga del diseño, construcción, mantenimiento y demolición de todos las infraestructuras que están situadas en el entorno, aplicando los conocimientos de cálculo, mecánica, hidráulica, química y estadística. Estas infraestructuras incluyen, carreteras, puentes, ferrocarriles, canales, estructuras marinas, presas, aeropuertos, cimentaciones. 

Terminal de Contenedores del Puerto de Rotterdam. Fuente:  marygerencia.com

¿Cómo te afecta la Ingeniería Civil? 

Realmente la ingeniería está en todo lo que tocas, en sus diferentes disciplinas, en los tejidos de tu ropa, en la mesa en la que has puesto el ordenador o tablet del que puedes estar leyendo este blog; la misma pantalla, la estructura sobre la que pisas o te cobijas. En definitiva, vivimos rodeados de ingeniería.

La ingeniería civil te permite ir a clase o al trabajo por carreteras o calles, sin tener que pasar por zonas de tierra, te permite tener agua potable en casa mediante tuberías y conducciones. Es el soporte para el resto de las actividades del ser humano. 

¿Cómo trabaja un Ingeniero Civil?

Existen altos grados de especialización, y la mayor parte de los ingenieros se especializa en alguna rama y en algún punto de la cadena productiva.

Primero, se detecta una necesidad, tal como la falta de infraestructuras que conecten dos núcleos poblacionales; o que la cantidad de tráfico en un punto, sobre todo en grandes ciudades, es imposible de abarcar por las estructuras existentes.

Entonces, el Ingeniero, junto con otros profesionales, que dependerán de la magnitud de la obra, se dedica a analizar la situación y a diseñar posibles soluciones. Intentará elegir la mejor tanto técnica como económicamente. Para poder hacer un buen análisis, la fase de recogida de información es básica y los estudios geotécnicos vitales para el desarrollo de la posterior redacción del proyecto. Todos los cálculos se basan en estos estudios.

Dibujos Cimentaciones y Muros. Fuente. carolmartinmart.blogspot.com

La Ingeniería civil se apoya en la tierra, el terreno, por lo que los datos geotécnicos y topográficos determinarán el tipo de estructura y materiales a utilizar.

Comienza la fase de redacción del proyecto, el cual dependiendo de su destino, tendrá que pasar concursos públicos, que se podrán detallar en una entrada siguiente.

Cuando el proyecto está terminado, revisado y aprobado, se procede a actuar sobre el terreno. El papel normalmente lo aguanta todo, pero el terreno no. Los ingenieros que se encargan de la obra se encontrarán con problemas que deberán solucionar en el momento, y que por supuesto no están recogidas en el Proyecto. Por eso, existen modificaciones de planos casi diariamente, con el fin de adaptar la estructura a las necesidades. 

Podemos decir que un terreno es granular, pero por cualquier motivo, éste puede haber variado o no ser homogéneo, que harán que el ingeniero en obra tenga que acondicionar la estructura para que no se generen futuros problemas.

Presa Hoover. Fuente. http://www.dipdiario.com

El fin último de los encargados, es llevar la obra a buen puerto, con los mínimos costes y los máximos beneficios, porque sí, la ingeniería también se basa en el dinero, la que parece la más importante de las variables.

Por lo tanto, la Ingeniería Civil, es básica para el desarrollo de una sociedad, ya que la conecta y le da infraestructuras para que se desarrollen el resto de las actividades. Normalmente, las mejores ciudades se miden por la calidad de sus construcciones, que han sido hitos en la historia de la Ingeniería. A cualquiera le vienen a la cabeza alguna de las Siete Maravillas del Mundo Antiguo, o el Coliseo Romano, o el Túnel del Canal de la Mancha, los puentes colgantes como el Golden Gate, el puente-túnel del estrecho de Öresund, la torre Eiffel.

Puente de Brooklyn nevado.

En las próximas semanas intentaré acercarme a aspectos técnicos interesantes sobre cimentaciones, puentes, estructuras marinas, estudios, que son muy importantes para el desarrollo de la profesión. Además de plasmar un tema cada día, va hacer que inconscientemente me dedique a reciclarme y a aprender más sobre los mismos.

Un saludo y hasta la semana que viene

Primera entrada. Presentación

Saludos a todos,

Hoy comienza mi andadura en este blog, que espero no sea efímera. En las sucesivas entradas, intentaré ir plasmando aspectos de la Ingeniería Civil que considero relevantes, siempre desde la humilde visión de un servidor, que acaba de salir de la Universidad como titulado y con muy poca experiencia laboral, pero con muchísimas ganas de aprender y comerme el mundo.

Siempre quise empezar un blog, pero nunca supe de qué hacerlo. Bueno, siempre acabo hablando de ingeniería, por lo que, creo que es un buen tema para empezar, aunque no interese a todo el mundo.

Oficialmente queda inaugurado el Blog

Puente de Brooklyn, Nueva York, Estados Unidos.