rev13, premol

EL PREMOLDEADO REDUCE EL TRABAJO DE CONSTRUCCIÓN DE 44
PILAS DE PUENTES
Revista Cemento Año 3, Nº 13
Las protecciones cónicas contra el hielo se proyectan
para resistir las corrientes en el estrecho
Conectando dos gigantes de hormigón premoldeado debajo del
nivel del mar, un contratista está levantando pilas de puentes en
siete días en el agua hasta 30 me profundidad. Las fundaciones a
gravedad eliminan las pilas y mantienen el trabajo marino a un
mínimo en el Cruce del Estrecho de Northumberland de 12,9 km en
Canadá.
El equipo proyectista desarrolló para el cruce las técnicas de elevación que
permiten a los trabajadores colocar a los dos componentes, el más pesado
que pesa 5.400 t dentro de las tolerancias de ajuste vertical y horizontal
para asegurar la alineación de las vigas de doble cajón cantilever
premoldeadas del puente.
Debido a que el estrecho entre la Isla del Príncipe Eduardo y New
Brunswick se congela en el invierno, los pilares se construyen con
aislaciones en forma de cono para resistir las masas de hielo flotante
luego de la llegada de la primavera.
En este momento, el contratista está levantado pilares y vigas cantilever y
espera abrir el puente a mediados de 1997.
Cuatro compañías son dueñas del consorcio que tiene el contrato de
construcción: Strait Crossing Inc, Calgary tiene el 15%; Northern
Constraction Co, Ltd, Vancouver B.C, el 36 %; GTMI Canadá Inc,
Nanterre, Francia, el 29 % y Bailas Needam Canadá Ltd, Edmonton, Alta
el 20%.
El alto costo de los pilares para las 44 pilas en el estrecho, excluyendo los
tramos de aproximación en el agua superficial, condujo a la firma que
desarrollara el diseño preliminar a optar por las fundaciones de gravedad.
La consultora con base en Calgary, Stanley Atlantic Inc. también decidió
premoldear tantos pilares como fuera posible.
La decisión para premoldear se llevó a cabo y el contratista Strait Crossing
Joint Venture construyó un lugar de moldeo importante en la Isla del
Príncipe Eduardo y una más pequeña en New Brunswick.
Cuando el propietario SCDI firmó un contrato final con el Gobierno
Canadiense en 1993, comprometió a J. Muller International-Stanley Joint
Venture para completar el diseño detallado, preparar la documentación
para la construcción y controlar la calidad del trabajo.
Aunque los tramos de aproximación son solamente de 93 m, los
43 tramos importantes son de 250 m, imponiendo una carga pesada a los
pilares.
Esto impide el colado de los pilares en una pieza porque el peso excedería
la capacidad de carga del equipo marino. SCJV alquiló el catamarán
Svanen para elevar las vigas con un peso de 7.500 t cada una.
El barco fue usado previamente en el Cruce del Gran Cinturón de
Dinamaca. "Su configuración limita el máximo ancho de un componente
premoldeado de 22 m", dice Walter Eggers. JMS diseñó dos tamaños de
pilares, uno con un diámetro de base de 22 m y un tipo más grande para
aguas profundas que exceden los 30 m. Estas bases rectangulares grandes están proyectadas en 22 m x 28 m.
Las bases están unidas al lecho del mar que, combinadas con cargas
muertas pesadas, aseguran los pilares contra el deslizamiento. Para el
dragado para el asiento. SCJV usó una grúa de campana con una
capacidad de 500 t sobre una barcaza. Los trabajadores retiraron primero
hasta 10 m de sobrecarga. Luego con una cuña circular ellos excavaron un
surco a través del barro blando del lecho, la arcilla y la arena hasta
alcanzar la arena separada por lo menos 1,5 m del barro subyacente.
Para asegurar que la base premoldeada descansará sobre un piso
nivelado, los proyectistas tuvieron en cuenta tres puntos fijos sobre la
fundación. Para esto el contratista construyó un trípode de entramado de
acero para fijar los puntos a la línea y al nivel.
Los puntos fijos consisten de una cáscara de hormigón premoldeado con
10 bolsas de nylon para "grout" vacías asentadas en el lado inferior.
Con las bolsas yacentes sobre la roca, el contratista bombea "grout" en
cada bolsa que levanta la cáscara contra el pie del trípode. Los pies del
trípode están fijos a la altura deseada de manera que proveen un techo
rígido para la cáscara del punto fijo.
Los inspectores verifican que la ubicación de los puntos fijos cumplan la
tolerancia horizontal de 150 milímetros sobre los ejes X e Y. Sin embargo,
la precisión de los datos está entre 25 mm y 50 mm. Para completar la
fundación, el contratista colocó 400 m3 de hormigón en la excavación en
una operación continua.
El contratista colocó un buzo en cada vertedor para asegurar que el
hormigón alcance la parte superior de la fundación. No hay posibilidad de
un falso fraguado del hormigón, ni tampoco ha habido un lavado luego de
la colocación del hormigón. Los tres testigos superficiales indican una
buena densidad y resistencia del hormigón.
Columna que une la protección octogonal con la parte
rectangular
DEFENSA CONTRA EL HIELO
SCJV cuela los pilares huecos en dos componentes, una columna alta de
29 m con una protección contra el hielo y una sección base que varía en
altura. La altura de la columna aumenta para los pilares en la sección
transversal más alta sobre el canal de navegación.
Sección típica de una pila que comprende la be en rojo, la
columna en verde y la cuña de hormigón en amarillo
La protección del hielo, un cono truncado de 12,3 m de altura,
disminuyendo desde 2 m a 8 m en diámetro, se moldea monolíticamente
con la columna del pilar. La pendiente "más baja de 52º " se diseña para
permitir que los trozos de hielo floten en vez de chocar horizontalmente
contra los pilares. Cuando el frente de un hielo flotante está sobre la
protección, su cuerpo no soportado se romperá bajo su propio peso,
minimizando el impacto.
El contratista coló una docena de defensas recubiertas por acero, pero el
costo, incluyendo la protección catódica contra la corrosión, probó ser
demasiado alto. De esa manera la compañía ahora cuela las protecciones
con un hormigón de 1000 kg/cm2.
Por arriba de la protección, la columna es un octógono de 8 m hueco que
cambia en sección transversal a un rectángulo hueco de 10 m x 5 m en la
parte superior. Las paredes son de 600 mm de espesor. Los cambios en la
sección transversal mejoran la apariencia pero su propósito principal es
estructural. La dimensión de 10 m en la parte superior resiste los
momentos longitudinales de las vigas, mientras solamente se necesitan
5 m para los momentos transversales más pequeños. El octógono de 8 m
provee una resistencia aumentada .transversalmente para los momentos
generados por las cargas de los vientos y una reducida sección
longitudinal cerca del punto de inflexión de los momentos longitudinales.
Un cono tapado hueco en la parte superior de la columna del pilar fija el
tronco tapado encima de una base para conectar los dos componentes
bajo el agua sin empalmar refuerzos y sin un entramado mínimo. Eggers
compara la junta a "un ajuste obturador en el cuello de un decantador de
cristal". Llaves de corte cubren las superficies de apareamiento para
aumentar la unión cuando se bombea el "grout" en el vacío entre ellos.
Para prepararse para la conexión marina, los trabajadores en el lugar de
colado se enganchan una plataforma de trabajo semicircular sobre la
columna de 9 m por arriba de la protección contra el hielo. Una puerta da
acceso a la plataforma en la columna hueca.
Los trabajadores de SCJV sobre una base instalada posicionaron ocho
gatos sobre la parte superior y los ajustaron al nivel dentro de una
tolerancia de 50 mm y colocaron un sello de "grout" inflable sobre un
voladizo en el que se asentaba la parte inferior de la protección del hielo.
Luego el Svanen baja la columna sobre los gatos y la hace rotar para la
alineación final.
Si la elevación de la parte superior de la base es incorrecta, el sello
permite al contratista ajustar la elevación para bombear más, o menos,
"grout" en él. Pero, dice Gilmour, "Hemos sacado un sello, de manera que
hay necesidad de mantener su altura a un mínimo".
El sello de compresión también permite a los trabajadores ajustar la
alineación vertical de la columna. La parte superior de la columna se
puede rotar 0,57 min alrededor de su línea central en cualquier dirección.
La rotación puede afectar el espacio entre la conexión macho y hembra
que se diseña para estar entre 30 mm y 220 mm.
Después de hacer los ajustes finales, SCJV bombea "grout" en la junta
horizontal y cuando alcanza la resistencia requerida los trabajadores
retiran los gatos. Entonces insertan tendones postensados en cuatro
ductos en lazo que se extienden desde la parte superior de la defensa del
hielo en la base, lista para anclar la columna a la base.
El próximo paso en la conexión, colocando "grout" en el espacio entre las
superficies con pendiente de los dos componentes, es "una actividad de
tolerancia cero," dice Gilmour. SCJV cuela entre 30 m3 a 40 m3 de "grout"
a través de entradas y salidas moldeadas en cada base. Cuando se ha
fijado todo el "grout", SCJV tesa los tendones.
El catamarán Swanen transporta la base hasta la pila y la
hace descender hasta la fundación
CUÑA
El puente se recuesta sobre cada lado del canal de navegación, de manera
de simplificar la colocación de las vigas. Para corregir la posición y la
alineación en la parte superior de los pilares, los proyectistas diseñaron un
modelo fabricado con una llave para conectar las vigas a los pilares.
SCJV usa las cuñas de 10 m x 5 m como moldes inferiores para los
segmentos de los pilares de las vigas. Daniel Tassin, el director del
proyecto Muller, dice que las cuñas premoldeadas son inclinadas en la
dirección longitudinal del lecho de colado antes de moldear los segmentos
de los pilares.
Las cuñas se separan del segmento y se almacenan erectos sobre un pilar.
Gilmour resume la importancia de una cuña," Donde se posa en el espacio
es donde la viga estará".
Desde la barcaza, los trabajadores bajan una cuña de 100 t sobre cuatro
gatos en la parte de arriba del pilar. Después del "grouting" de la cuña al
pilar SCJV tesa barras postensionadas que evitan el desplazamiento
cuando se instalan las vigas. Los tensores últimos son fileteados a través
de la viga en los duelos enlazados en el eje.
Extractado de Engineering News Record, Dic. 11, 1995.