puentes atirantados continuos
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Tesis Ingeniería CivilTRANSCRIPT
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DEPARTAMENTO DE MECNICA DE LOS MEDIOS CONTINUOS Y
TEORA DE ESTRUCTURAS
ESCUELA TCMCA SUPERIOR DE INGENIEROS DE CAMINOS, CANALES Y
PUERTOS
UNIVERSIDAD POLITCNICA DE MADRID
COMPORTAMIENTO Y OPTIMIZACION DE
PUENTES ATIRANTADOS CONTINUOS
TESIS DOCTORAL Mwm.'^Kjmrm
AUTOR:
DIRECTOR:
JUAN RODADO LPEZ
Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos
JAVIER MANTEROLA ARMISEN
Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos
ANO 1999
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A mis padres
PONTEM PERPETUIMANSURUMIN SAECULA
Inscripcin grabada en el arco triunfal del Puente de Alcntara (Espaa, ao 98 A. de C.)
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AGRADECIMIENTOS
En primer lugar deseo expresar mi ms sincero agradecimiento a mi Director de
Tesis el profesor Javier Manterola Armisn por su dedicacin, estmulo, consejos y
explicaciones, as como por la cantidad de informacin que me ha proporcionado. Sus
comentarios, siempre acertados y su gran categora, no slo profesional y tcnica, sino,
sobre todo, personal, han hecho posible la realizacin de esta tesis, que de otra forma no
hubiera podido ser llevada a cabo.
En segundo lugar, debo agradecer a la empresa Ibrica de Estudios e Ingeniera,
S.A. (BERINSA), en la cual desarrollo mi actividad profesional como ingeniero del
departamento de puentes, el haberme proporcionado los medios y recursos necesarios,
sobre todo informticos, para la realizacin de esta Tesis. Especialmente agradecer al
servicio de copias y encuademacin la labor prestada.
Tambin deseo destacar el inters mostrado por Marisa Marco como responsable
del Servicio de Documentacin del Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y
Puertos en la bsqueda de informacin relacionada con el tema de la tesis, as como por
Mariano Sanz, jefe de Biblioteca del Instituto de Ciencias de la Construccin Eduardo
Torroja. Un agradecimiento especial a Jos Luis Serra, de Freyssinet, por la
documentacin facilitada con respecto a los puentes de Macao y Kwang Fu.
Igualmente doy las gracias a mi hermana Ana Mara por su dedicacin en la
bsqueda, no siempre fructfera pero con resultados igualmente interesantes, de
informacin en Internet; y a mi hermano Jos Antonio por la labor desempeada en la
preparacin de la documentacin grfica.
Por ltimo, dedicar un especial agradecimiento a todos aquellos amigos a los
que, de alguna manera, les he robado parte del tiempo que deba y hubiera querido
dedicarles para dedicrselo a esta Tesis.
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Coinxjrtamiento y optimizactn de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
NDICE
CAPITULO 1
INTRODUCCIN Y ANTECEDENTES
1.1. EL CONCEPTO DE PUENTE ATIRANTADO CONTINUO 2
1.2. OBJETO DEL PRESENTE ESTUDIO 4
1.3. REALIZACIONES 7
1.3.1. PUENTE GENERAL RAFAEL URDANETA SOBRE EL LAGO MARACAIBO
(VENEZUELA) 7
1.3.2. VIADUCTO DE LA POLCEVERA EN LA AUTOPISTA GNOVA-SAVONA
(ITALIA) 12
1.3.3. PUENTE DE KWANG FU SOBRE EL RO HSIN-TEN(TAIWAN) 15
1.3.4. VIADUCTO DE COLINDRES SOBRE LA RA DE ASN (ESPAA) 18
1.3.5. SEGUNDO PUENTE SOBRE EL MAR DE CHINA DEL SUR ENTRE
LA PENNSULA DE MACAO Y SU ISLA TAIPA 22
1.3.6. PUENTE SOBRE EL RO MEZCALA EN LA AUTOPISTA CIUDAD DE MXICO-
ACAPULCO (MXICO) 26
1.3.7. VIADUCTO DE LA ARENA EN LA AUTOPISTA DEL CANTBRICO (ESPAA) 30
1.3.8. PUENTE TING KAU (HONG KONG) 33
1.3.9. VIADUCTO DE RENNES (FRANCIA) 37
1.3.10. PUENTE SOBRE EL LAGO DE GINEBRA (SUIZA) 39
1.3.11. VIADUCTO MILLAU EN EL VALLE DE TARN (FRANCIA) 42
1.3.12. PUENTE RION ANTIRION SOBRE EL GOLFO DE CORINTO (GRECIA) 44
1.3.13. NUEVO PUENTE EN POOLE (INGLATERRA) 47
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Comportamiento y oplimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
1.4. COMENTARIOS SOBRE LAS REALIZACIONES DE PUENTES ATIRANTADOS
CONTINUOS 49
1.5. CONCLUSIONES SOBRE LAS EVOLUCIN Y TENDENCIAS ACTUALES DEL PROYECTO DE PUENTES ATIRANTADOS CONTINUOS 58
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Conportaniiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctofal Juan Rodado Lpez
CAPITULO 2
MODELOS CLSICOS DE ATIRANTAMIENTO Y VINCULACIONES ENTRE
PILA Y TABLERO
2.1. INTRODUCCIN 60
2.2. DESCRIPCIN DEL MODELO 63
2.3. ESTUDIO COMPARATIVO DEL ATIRANTAMIENTO TIPO ARPA Y TIPO
ABANICO EN PUENTES ATIRANTADOS CONTINUOS 69
2.3. L MODELOS UTILIZADOS EN EL ESTUDIO 69
2.3.2. VARIABLES CONSIDERADAS 73
2.3.3. RESULTADOS DEL ESTUDIO 75
2.3.3.1. Presentacin de los resultados 75
2.3.3.2. Deformacin vertical del tablero bajo sobrecarga alternada. (Grfico 2.1) 76
2.3.3.3. Axiles en el tablero bajo sobrecarga alternada. (Grfico 2.2) 78
2.3.3.4. Momentos flectores en el tablero bajo sobrecarga alternada. (Grfico 2.3) 80
2.3.3.5. Axil en tirantes bajo sobrecarga alternada. (Grfico 2.4) 81
2.3.3.6. Deformaciones de la pila bajo sobrecarga alternada. (Grfico 2.7) 84
2.3.3.7. Momentos flectores en pila y pilono bajo sobrecarga alternada. (Grfico 2.7) 85
2.3.4. CONCLUSIONES 108
2.3.5. APLICACIN AL CASO DEL MODELO 2 DE PUENTE CONTINUO 118
2.3.5.1. Introduccin 118
2.3.5.2. Anlisis de resultados 119
2.3.5.2.1. Hechas en el tablero (Grfico 2.13) 119
2.3.5.2.2. Axiles en el tablero (Grfico 2.14) 120
2.3.5.2.3. Momentos flectores en el tablero (Grfico 2.15) 122
2.3.5.2.4. Axiles en tirantes (Grfico 2.16) 122
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Conportamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
2.3.5.2.5. Deformacin y esfuerzos en el pilono (Grfico 2.17) 123
2.3.5.3. Conclusiones 129
2.4. ESTUDIO PARAMTRICO DEL PUENTE ATIRANTADO CONTINUO.
MODELO 1 DE VINCULACIN PILA-TABLERO 130 2.4.1. DESCRIPCIN DEL MODELO 130
2.4.2. PROCESO SEGUIDO EN EL ESTUDIO PARAMTRICO 131
2.4.3. MODELO DE REFERENCIA: PUENTE DE TRES VANOS. 132
2.4.4. RESULTADOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO 134
2.4.4.1. Modelo con pila corta 134
2.4.4.1.1. Flechas en el tablero (Grfico 2.18) 134
2.4.4.1.2. Esfuerzos en el tablero (Grficos 2.19 y 2.20) 135
2.4.4.1.3. Cargas en tirantes (Grfico 2.21) 137
2.4.4.1.4. Desplazamientos y esfuerzos en la pila y el pilono (Grfico 2.22) 138
2.4.4.1.5. Estado tensional bajo carga total en pila y tablero 139
2.4.4.2. Modelo con pila larga 148
2.4.4.2.1. Flechas en el tablero (Grfico 2.25) 148
2.4.4.2.2. Esfuerzos en el tablero (Grficos 2.26 y 2.27) 149
2.4.4.2.3. Cargas en tirantes (Grfico 2.28) 150
2.4.4.2.4. Desplazamientos y esfuerzos en la pila y el pilono (Grfico 2.31) 151
2.4.4.2.5. Estado tensional bajo carga total en pila y tablero 151
2.4.5. CONCLUSIONES AL MODELO 1 DE VINCULACIN PILA-TABLERO 160
2.5. ESTUDIO PARAMTRICO DEL PUENTE ATIRANTADO CONTINUO.
MODELO 2 DE VINCULACIN PILA-TABLERO 161
2.5.1. DESCRIPCIN DEL MODELO 161
2.5.2. PROCESO SEGUIDO EN EL ESTUDIO PARAMTRICO 162
2.5.3. MODELO DE REFERENCIA: PUENTE DE TRES VANOS 162
2.5.4. RESULTADOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO 162
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Comportamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lrtpcz
2.5.4.1. Flechas en el tablero (Grfico 2.32) 163
2.5.4.2. Esfuerzos en el tablero (Grficos 2.33 y 2.34) 164
2.5.4.3. Cargas en tirantes (Grfico 2.35) 165
2.5.4.4. Desplazamientos y esfuerzos en la pila y el pilono (Grfico 2.38) 166
2.5.4.5. Estado tensional bajo carga total en pila y tablero 166
2.5.5. CONCLUSIONES AL MODELO 2 DE VINCULACIN PILA-TABLERO 175.
2.6. ESTUDIO PARAMTRICO DEL PUENTE ATIRANTADO CONTINUO.
MODELO 3 DE VINCULACIN PILA-TABLERO 176
2.6.1. DESCRIPCIN DEL MODELO 176
2.6.2. PROCESO SEGUIDO EN EL ESTUDIO PARAMTRICO 176
2.6.3. MODELO DE REFERENCIA: PUENTE DE TRES VANOS. 177
2.6.4. RESULTADOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO 178
2.6.4.1. Modelo con pila corta 178
2.6.4.1.1. Flechas en el tablero (Grfico 2.39) 178
2.6.4.1.2. Esfuerzos en el tablero (Grficos 2.40 y 2.41) 179
2.6.4.1.3. Cargas en tirantes (Grfico 2.42) 181
2.6.4.1.4. Desplazamientos y esfuerzos en la pila y el pilono (Grfico 2.45) 181
2.6.4.1.5. Estado tensional bajo carga total en pila y tablero 182
2.6.4.2. Modelo con pila larga 191
2.6.4.2.1. Flechas en el tablero (Grfico 2.46) 191
2.6.4.2.2. Esfuerzos en el tablero (Grficos 2.47 y 2.48) 192
2.6.4.2.3. Cargas en tirantes (Grfico 2.49) 193
2.6.4.2.4. Desplazamientos y esfuerzos en la pila y el pilono (Grfico 2.52) 194
2.6.4.2.5. Estado tensional bajo carga total en pila y tablero 195
2.6.4.3. Efecto de la variacin trmica 204
2.6.5. CONCLUSIONES AL MODELO 3 DE VINCULACIN PILA-TABLERO 220
2.7. CONCLUSIONES ACERCA DE LAS TIPOLOGAS CLSICAS 221
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Coinwrtamiento y optinzactn de puentes atirantados continuos
Tesis doctoral Juan Rodado Lpez
CAPTULO 3
ESTUDIO DE DIFERENTES CONFIGURACIONES DEL ATIRANTAMIENTO
3.1. INTRODUCCIN 230
3.2. PUENTE CONTINUO CON ALTURA DE PILNOS VARIABLE. 233
3.2.1. DESCRIPCIN GENERAL DEL MODELO 233
3.2.2. RESULTADOS DEL ESTUDIO DEL PUENTE CONTINUO DE 6 VANOS. 237
3.2.2.L Hechas verticales del tablero (Grfico 3.1) 237
3.2.2.2. Axiles en el tablero (Grfico 3.2) 238
3.2.2.3. Momentos flectores en el tablero (Grfico 3.3) 238
3.2.2.4. Axiles en tirantes (Grfico 3.4) 238
3.2.2.5. Flechas horizontales y momentos flectores en pila y pilono (Grfico 3.5) 239
3.2.2.6. Conclusiones 245
3.2.3.. ESTUDIO DEL PUENTE ATIRANTADO CONTINUO DE CUATRO VANOS 246
3.2.3.1. Descripcin de los modelos 246
3.2.3.2. Resultados del puente continuo de cuatro vanos con luz = 200 m. 250
3.2.3.2.1. Flechas verticales del tablero (Grfico 3.6) 250
3.2.3.2.2. Axiles en el tablero (Grfico 3.7) 251
3.2.3.2.3. Momentos flectores en el tablero (Grfico 3.8) 251
3.2.3.2.4. Axiles en los tirantes (Grfico 3.9) 251
3.2.3.2.5. Flechas horizontales y momentos flectores en pila y pilono
(Grfico 3.10) 252
3.2.3.2.6. Conclusiones sobre el puente de cuatro vanos con luces iguales
(200 m). 258
3.2.3.3. Resultados del puente continuo de cuatro vanos con longitud = 582 m. 258
3.2.4. PUENTE CONTINUO DE CUATRO VANOS CON VANOS LATERALES
DESCOMPENSADOS. 264
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Comportamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis doctoral Juan Rodado Lpez
3.2.4.1. Descripcin general 264
3.2.4.2. Comparacin de los modelos. 267
3.2.4.2.1. Flechas verticales en el tablero (Grfico 3.16) 267
3.2.4.2.2. Axiles en el tablero (Grfico 3.17) 267
3.2.4.2.3. Momentos flectores en el tablero (Grfico 3.18) 268
3.2.4.2.4. Axiles en tirantes (Grfico 3.19) 268
3.2.4.2.5. Flechas horizontales y momentos flectores en el pilono
(Grfico 3.20) 268
3.2.4.3. Conclusiones respecto a los modelos de vanos descompensados 275
3.2.4.4. Estudio particularizado del puente de Mezcala (Mxico) 283
3.2.4.4.1. Introduccin 283
3.2.4.4.2. Descripcin del modelo 284
3.2.4.4.3. Resultados del estudio 288
3.2.4.4.4. Conclusiones sobre el puente de Mezcala 296
3.3. TIRANTES ADICIONALES DE RIGIDIZACIN DE PILNOS 297 3.3.1. DESCRIPCIN GENERAL 297
3.3.2. FUNCIONAMIENTO DE LOS TIRANTES DE RIGIDIZACIN 300
3.3.3. RESULTADOS DEL ESTUDIO DE LOS MODELOS DE ATIRANTAMIENTO 303
3.3.4. CONCLUSIONES SOBRE LA UTILIZACIN DE TIRANTES ADICIONALES DE
RIGIDIZACIN 313
3.4, PUENTE CONTINUO CON TIRANTES ADICIONALES CRUZADOS 315
3.4.1. DESCRIPCIN GENERAL DE LOS MODELOS 315
3.4.2. COMPARACIN ENTRE LOS DIFERENTES TIPOS DE ATIRANTAMIENTO
CRUZADO 320
3.4.2.1. Cuanta de acero en tirantes 3 20
3.4.2.2. Flecha vertical en el tablero (Grficos 3.28a y 3.28b) 328
3.4.2.3. Axiles en el tablero (Grficos 3.29a y 3.29b) 329
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Comportamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
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3.4.2.4. Momentos flectores en el tablero (Grficos 3.30a y 3.30b) 330
3.4.2.5. Axiles en tirantes (Grficos 3.31a, 3.31b y 3.32) 330
3.4.2.6. Flechas horizontales y momentos flectores en pila-pilono
(Grficos 3.33a y 3.33b) 331
3.4.2.7. Carga horizontal y vertical en tirantes 344
3.4.3. COMPARACIN ENTRE LOS MODELOS DE TIRANTES CRUZADOS Y
LOS DE PILA-PILONO RIGIDIZADA 355
3.4.4. CONCLUSIONES SOBRE LOS MODELOS DE TIRA>rrES CRUZADOS 357
3.5. PUENTE CONTINUO CON ATIRANTAMIENTO ADICIONAL INFERIOR 359
3.5.1. DESCRIPCIN GENERAL 359
3.5.2. DIMENSIONAMIENTO DE LOS TIRANTES INFERIORES 365
3.5.3. RESULTADOS DE LOS MODELOS DEL PUENTE CONTINUO CON
ATIRANTAMIENTO INFERIOR 374
3.5.3.1. Flechas verticales del tablero (Grficos 3.41, 3.47 y 3.53) 374
3.5.3.2. Axiles y momentos flectores en el tablero
(Grficos 3.42, 3.43,3.48, 3.49, 3.54 y 3.55) 375
3.5.3.3. Axiles en tirantes superiores e inferiores
(Grficos 3.44, 3.45, 3.50, 3.51, 3.56 y 3.57) 375
3.5.3.4. Flechas horizontales y momentos flectores en pila-pilono
(Grficos 3.46, 3.52 y 3.58) 382
3.5.4. COMPARACIN DEL ATIRANTAMIENTO INFERIOR CON OTROS SISTEMAS
DE RIGIDIZACIN DEL PUENTE 401
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Conpjrtamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis doctoral Juan Rodado Lpez
CAPTULO 4
CONCLUSIONES GENERALES
CONCLUSIONES GENERALES 405
BIBLIOGRAFLV
BIBLIOGRAFA 415
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Comportamiento y optimizacin de pientes atirantados continuos
Tesis Doaoral Juan Rodado Lpez
CAPITULO 1
INTRODUCCIN Y ANTECEDENTES
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Coinxjrtamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
1.1. EL CONCEPTO DE PUENTE ATIRANTADO CONTINUO
La mayor parte de los puentes atirantados construidos hasta la fecha consisten
en uno, dos o tres vanos atirantados. En el caso de tener el puente un solo vano, existe
un pilono que recoge los tirantes que sostienen dicho vano y desde el cual parten los
tirantes de compensacin que unen el pilono con un punto fijo en el terreno. Cuando existen dos vanos, puede ser uno de ellos el principal y funcionar como el puente
atirantado de un solo vano o bien ser dos vanos simtricos con un pilono central que se
ancla a los estribos fijos por medio de tirantes. El caso ms habitual es el del puente de tres vanos, de los cuales el central es el vano principal con mayor luz que los dos vanos
laterales, y dos pilnos situados uno a cada lado del vano principal. En estos dos
pilnos se anclan todos los tirantes del vano central y a su vez de ellos parten nuevos
tirantes que unen los pilnos a puntos fijos en los estribos del puente o en pilas intermedias que pueden estar situadas dividiendo los vanos laterales en luces menores.
Vemos pues que la mayorfa de los puentes atirantados que se han descrito
esquemticamente en el prrafo precedente tienen en comn el hecho de que los
pilnos, que sustentan el vano o vanos principales por medio de los tirantes, estn, a su
vez, unidos a puntos fijos, generalmente los estribos, por medio de cables de compensacin que limitan su deformacin y por tanto hacen eficaz el sistema de trabajo de los tirantes para soportar las sobrecargas que puedan actuar en el vano principal del
puente.
Sin embargo, en ocasiones, surge la necesidad de superar longitudes importantes
con una estructura de grandes luces, que obligan a recurrir al empleo de puentes de ms
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Comportamiento y optimizadn de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
de tres vanos. Este condicionante vendr marcado por distintos tipos de accidentes
topogrficos como son la existencia de grandes cauces fluviales o martimos donde los
glibos de navegacin impongan estas luces, o bien por el cruce de amplios valles con
alturas considerables del tablero sobre el fondo del valle, lo que conduce a pilas de gran
altura. Es en estos casos donde el puente atirantado continuo puede presentar
ventajas con respecto a otros tipos de puentes: ahorro de material en los cables con respecto a un puente colgante de igual luz, disminucin del coste de las cimentaciones
frente a un puente continuo de menor luz, reduccin del coste del tablero para uno de
igual luz, etc.
El puente atirantado continuo consiste en ms de tres vanos atirantados sin
presencia de bloques intermedios para anclaje de los cables de atirantamiento que romperan la continuidad. La problemtica en el estudio de este tipo de puentes se
plantea cuando se analiza su comportamiento frente a sobrecargas alternadas.
Como se deduce de la somera explicacin dada anteriormente, en la mayora de
los puentes atirantados existentes, de uno, dos o tres vanos, las sobrecargas actuando en
el vano principal ponen en carga los cables de atirantamiento de dicho vano, que a
travs de las pilas y pilnos transmiten dicha carga a los tirantes de compensacin
anclados en puntos fijos. En un puente atirantado continuo, sin embargo, los vanos centrales no disponen de estos puntos fijos, por lo que, mientras para peso propio o cargas permanentes un puente continuo de vanos iguales est perfectamente
equilibrado, para sobrecargas actuando en vanos altemos el puente necesita algn otro
mecanismo que lo equilibre.
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Coinxjrtamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
1.2. OB.TETO DEL PRESENTE ESTUDIO
En un puente atirantado continuo todos los cables se anclan por un lado en las
pilas y por otro en el tablero, siendo todos ellos elementos deformables. Son estos tres
elementos: tablero, pila y tirantes, los mecanismos de que dispone el puente para hacer
frente a las sobrecargas. La presente tesis analizar la influencia de estos elementos en
el comportamiento del puente continuo y su eficacia como sistema atirantado fi-ente a
sobrecargas alternadas.
Se estudiarn, en primer lugar, los sistemas tradicionales de atirantamiento, en
arpa o en abanico, con distintos modelos de vinculaciones entre pilas y tablero
(empotramiento rgido, tablero suspendido slo por tirantes, tablero apoyado en las
pilas y con el pilono rgidamente unido a l, etc.), resaltando las ventajas que presentan unos modelos frente a otros. Asimismo se determinar la influencia de los distintos
elementos que forman parte de la estructura resistente del puente en la respuesta de ste
frente a las sobrecarga alternadas, con el propsito de alcanzar la optimizacin de
dichos elementos.
Adems, la tesis abarcar otros sistemas de atirantamiento no convencionales
como pueden ser, la rigidizacin de las pilas por medio de tirantes que las anclen entre
s, el atirantamiento con cables que se cruzan a lo largo de los vanos principales o en
parte de su longitud, el tablero con atirantamiento no slo superior sino tambin
inferior, etc. En todos ellos se analizarn las ventajas o inconvenientes que presentan frente a los sistemas tradicionales. A continuacin se indican de manera esquemtica
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CoinxHtamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctor al Juan Rodado Lpez
las principales fases del estudio, anteriormente descritas, que se desarrolla en la
presente tesis:
1.- Comparacin de los sistemas de atirantamiento tradicionales, arpa o abanico, con
distintos tipos de vinculacin entre pila, pilono y tablero:
2.- Estudio paramtrico de los tipos clsicos de atirantamiento para cada uno de los
distintos tipos de vinculacin entre pila, pilono y tablero, variando los valores de
rigidez de estos elementos resistentes.
3.- Anlisis de la influencia de alternar pilnos de distinta altura a lo largo del puente:
4.- Estudio de la rigidizacin de los pilnos del puente por medio de tirantes
adicionales que los unan entre s:
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Comportamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
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5.- Estudio de la influencia en el comportamiento del puente de la presencia de tirantes
adicionales cruzados en todo el vano o parte de l:
6.- Estudio de la influencia en el comportamiento del puente de la presencia de tirantes
adicionales situados en la parte inferior del tablero:
En resumen, se podra decir que el objetivo principal de la presente tesis es
tratar de establecer qu tipologas de puente atirantado son mas adecuadas para el
puente continuo, desde el punto de vista de la eficacia del sistema de atirantamiento.
En este primer captulo y como introduccin se ha incluido una relacin de
puente continuos construidos hasta el momento, as como de otros que nicamente
estn en fase de proyecto. Adems de la descripcin de estos puentes, en los apartados
que siguen se comentan las soluciones adoptadas y se hace un resumen de las
principales tendencias que marcan el proyecto de los puentes continuos atirantados en
la actualidad.
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Comportamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
1.3. REALIZACIONES
En este apartado se va a incluir una breve descripcin de puentes atirantados
continuos existentes actualmente, as como de algunos cuya construccin todava no ha
sido llevada a cabo, existiendo solamente en fase de proyecto. Se han ordenado
cronolgicamente, de forma, que adems muestran la evolucin que han experimentado
los puentes atirantados y que se ha reflejado en esta tipologa en particular.
1.3.1. PUENTE GENERAL RAFAEL URDANETA SOBRE EL LAGO
MARACAIBO (VENEZUELA)
Proyecto: Ricardo Morandi, Roma (Italia)
Periodo de construccin: 1957 - 1962.
El puente sobre el lago Maracaibo est situado entre Punta de Piedras y Punta
Iguana, con una longitud total de 8678,60 m distribuida en 135 vanos y un pedrapln.
De estos, slo los 7 centrales corresponden al puente atirantado mientras que el resto
son de otras tipologas. Los primeros vanos desde Punta de Piedras, con luces de 22,6 +
2x46,6 + 65.8 + 15x85,0, corresponden a vanos simplemente apoyados de hormign
pretensado y pilas en V y X tipo mesa, de la misma tipologa son los ltimos vanos con
luces de 11x85,0 + 65,8 + 77x46,6 + 20x36,6.
El tramo central consiste en 7 vanos atirantados con luces de 160 + 5x235 + 160
m y 45 m de altura libre sobre el nivel del mar. Estos vanos se configuran por medio de
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Conxrtaniiento y optimizadn de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
unos prticos de 189 m de longitud que estn unidos por el elemento comn de todo el
puente que son las vigas de 46 m, las cuales se apoyan simplemente en las vigas
transversales extremas de los prticos.
Los prticos constan de una viga mesa con una seccin transversal de cajn
celular de 17,40 m de anchura que, con una longitud de 189 m, apoya en dos dobles X.
Se trata de una estructura de hormign pretensado formada por una losa superior de 17-
27 cm, cuatro nervios principales de 25-60 cm y una losa inferior continua de 20 cm.
Esta viga tienen un canto constante de 5,0 m entre las secciones de anclaje de los
tirantes y variable de 5,0 m a 1,85 m entre dichas secciones y las juntas.
Las pilas en doble X proporcionan cuatro apoyos a la viga mesa con distancias
de 15,51 m, 13,37 m y 15,51 m. Todas las columnas de las X tienen seccin en doble T,
con almas de 5,25 m situadas en sentido transversal y alas variables desde 2,57 m en
sentido longitudinal. Los extremos de las vigas mesa se hallan sostenidos por una pareja
de tirantes que se anclan a 57,33 m del primer apoyo de la doble X, quedando por tanto
15 m en voladizo hasta el extremo de las vigas mesa donde se apoyan las vigas
simplemente apoyadas. Los tirantes oblicuos estn formados por 16 cables de acero
cada uno de los cuales tienen un dimetro de 74 mm y una carga de rotura de 570
toneladas. Los cables estn protegidos por una capa de yute bituminoso revestida a su
vez de un fleje de hierro galvanizado por ambas caras. El conjunto de cables que
forman el tirante se recubre con una proteccin de hormign.
Los pilnos, con una altura de 92,50 m, constan de 4 columnas de seccin
variable y cinco vigas que en conjunto forman un prtico espacial de hormign armado
con forma de A en sentido longitudinal. Las columnas y vigas tienen una seccin
rectangular a excepcin de la viga superior que es de seccin trapezoidal. La seccin de
CABLE1.DOC 8
-
Comportamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
las columnas es variable disminuyendo desde 5,5 (longtudinal)x2,2 m (transversal) en su
base.
Las vigas simplemente apoyadas que completan el vano se componen de cuatro
almas de canto variable y una losa superior, adems dispone de vigas riostras
transversales sobre los apoyos y tres intermedias. El canto de las vigas vara desde 1,80
m en apoyos hasta 2,44 m en el centro del vano.
Figura 1.1
Vista general
CABLFJ.DOC
-
Comportamiento y (^imizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
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Figura 1.2
Vista de la pila-pilono
CABLE] .DOC 10
-
Compottamiaito y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
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Figura 1.3
Akado y planta de la pila-pilono
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Figura 1.4
Seccin transversal del tablero atirantado
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CABLE1.DOC 11
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Con^xjrtamiento y oplimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado L6t)ez
1.3.2. VIADUCTO DE LA POLCEVERA EN LA AUTOPISTA GNOVA-
SAVONA (ITALIA)
Proyecto: Ricardo Morandi, Roma (Italia)
Periodo de construccin: 1965 -1967
El viaducto principal que es la parte que nos interesa, tiene una longitud total de
1100 m y se eleva una media de 45 m sobre el nivel del suelo. Comprende 11 vanos de
con las siguientes luces (desde el lado de Savona): 43,0 + 5x73,20 + 75,313 + 142,655
+ 207,884 + 205,50 + 65,10. De estos vanos, nicamente los 4 finales corresponden al
puente atirantado, los vanos restantes consisten en tableros de hormign pretensado
simplemente apoyados sobre pilas en V tipo mesa. El ancho del tablero es 18,0 m.
El esquema estructural del puente atirantado es bsicamente el mismo que el del
puente sobre el Lago Maracaibo. Cada una de las pilas principales esta constituida por
unas vigas mesa de 171,784 m de longitud. Estas vigas mesa se unen al resto de la
estructura en cuatro puntos. Los dos centrales situados a una distancia de 41,64 m son
los fustes inclinados de las pilas en X. El tablero consiste en una seccin cajn celular
de hormign pretensado con un canto de 4,50 m. Cada apoyo se hace sobre cuatro
fustes de seccin variable entre 2,0x1,20 m y 4,50x1,20 m empotrados en su base en el
macizo de cimentacin. Los dos apoyos extremos de las vigas estn situados a una
distancia de 151,872 m y son los anclajes de los tirantes que se anclan en el pilono.
Sobre los extremos de estas vigas mesa apoyan las vigas simplemente apoyadas que son
el elemento comn en toda la obra con una longitud de 36 m.
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Comportamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
El pilono tiene una altura de 90,20 m, de los cuales 45,0 m quedan por encima
del tablero, y est formado por dos elementos en V invertida unidos por vigas
transversales a mitad de altura y en coronacin. Cada tirante est formado por 465
torones de 12,7 mm de dimetro cubiertos por una proteccin de hormign.
Figura 1.5
Vista general
CABLE1.DOC 13
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Comportamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Dodoral Juan Rodado Lpez
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Figura 1.6
Alzado de la pila-pilono
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15.10
Figura 1.7
Alzado general y seccin transversal del tablero
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Comportamiento y optimizadn de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
1.3.3. PUENTE DE KWANG FU SOBRE EL RO HSEV-TEN (TAIWAN)
Proyecto: TY Liri International (USA)
Periodo de construccin: febrero 1975 - octubre 1977.
El puente principal atirantado tiene un longitud total de 402,0 m que se cubre con
4 vanos de luces 67,0 + 134,0 + 134,0 + 67,0 m. Se completa con dos viaductos de
acceso de 163 m y 147 m de longitud respectivamente. El ancho total es de 20,4 m, con
una calzada de 15 m y dos aceras de 2,50 m.
El tablero consiste en una losa de hormign sobre 6 vigas en T prefabricadas de
hormign pretensado con un canto total de 1,60 m y 33 m de longitud. Se disponen
diafragmas transversales en el centro del vano y a cuartos de la luz para transmitir la
carga del tablero hasta los tirantes. El espesor del alma de las vigas es de 0,80 m en las
vigas ms prximas a Iqs pilnos, 0,60 m en las siguientes y 0,50 m en las centrales.
Estas vigas funcionan como simplemente apoyadas para el peso propio y continuas para
la sobrecarga. En el centro del vano se dispone una rtula de hormign que permite la
rotacin y el desplazamiento longitudinal del tablero, y que transmite el cortante entre los
dos semitableros.
El pilono de hormign en forma de prtico, se encuentra empotrado en la pila y
tiene una altura de 17,50 m. En su parte superior recoge los cuatro tirantes que vienen
desde cada vano. Cada uno de estos tirantes est formado por 14 cables de 12T13 de los
cuales 10 son continuos sobre el pilono apoyando en unas sillas y los otros 4 se anclan
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Comportamiento y optnizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral . Juan Rodado Lpez
para transmitir al pilono las fuerzas debidas a la sobrecarga alternada. El atirantamiento
es lateral en abanico con los tirantes iguabnente espaciados a lo largo de la luz del vano.
Las pilas son de hormign con seccin celular y alturas variables de 8,10 m a
8,79 m.
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402,00 1
Figura 1.8
Alzado general
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Figura 1.9
Seccin transversal del tablero
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Comportamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
Figura 1.10
Vista general
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Con^rtamiento y opmizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
1.3.4. VIADUCTO DE COLINDRES SOBRE LA RA DE ASN (ESPAA)
Proyecto: PROES - Proyectos y Estructuras S.A., Madrid (Espaa)
Periodo de construccin: 1989 -1993
Este viaducto sirve de paso de la Autova del Cantbrico sobre la Ra de Asn
que desemboca en el Mar Cantbrico entre Santoa y Laredo. El puente atirantado tiene
6 vanos de luces 34 + 50 + 2x125 + 50 + 34 m de los cuales slo los dos centrales de
25,0 m estn atirantados. La rasante se sita a poca altura sobre la ra, entre 9 y 13 m
sobre el nivel medio de la marea.
La plataforma del tablero tiene una anchura total de 29,40 m. El tablero es de
hormign con seccin en cajn tetracelular y canto constante de 2,20 m., que se
completa con dos voladizos laterales. La seccin posee tres almas verticales; una central
de 80 cm de ancho, en cuyos laterales se anclan las parejas de tirantes, y dos laterales
simtricas de 60 cm de ancho. En sentido longitudinal y coincidiendo con los ejes de
los tirantes se dispone cada 16 m una traviesa de 25 cm de espesor.
Los tres pilnos son de fuste nico de hormign armado de 40,0 m de altura y
estn situados en el eje del tablero y empotrados en el mismo por medio de un
travesano. En la base el pilono tiene una seccin rectangular de 2,0x3,30 m. El
desarrollo en altura del pilono se configura como macla de dos cuerpos: una mnsula en
sentido longitudinal del puente que va disminuyendo su seccin desde 4,50x0,60 m en
la base segn gana altura, y un elemento de anclaje de tirantes que va aumentando de
dimensin transversal desde 2,0x3,30 en la base. El conjunto pilono-tablero se sita
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Comportamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
sobre las pilas que tienen forma troncopiramidal con base hexagonal constituyendo
unos tajamares que son a su vez el encepado de los pilotes de cimentacin. El apoyo del tablero se realiza por medio de dos lneas de apoyo separadas 4,0 m en las pilas
laterales y con un empotramiento rgido en la pila central. La altura libre del tablero
para la marea ms alta es de 7,0 m.
El atirantamiento se dispone segn dos planos paralelos separados entre s 1,70
m y simtricos respecto al eje longitudinal del puente. Su disposicin es en arpa corregida en los dos vanos de 125,0 m, disponindose 6 parejas de tirantes por pilono que se anclan en el tablero a intervalos iguales. En los dos pilnos laterales el
atirantamiento no es simtrico, anclndose los tirantes por un lado en los vanos
centrales, en la forma descrita, y por el otro en la pila lateral, rigidizando los pilnos
extremos. Los tirantes se anclan a las alturas de 20,0; 25,0 y 30,0 m sobre el tablero.
Cada tirante est constituido por un haz paralelo de cordones de acero de alto lmite
elstico y 15 mm de dimetro, cuyo nmero vara entre 48 y 83 por tirante, protegidos
con una vaina metlica.
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Comportamiarto y t^timizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
Figura ]. 11 Vista general
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Figura 1.12
Alzado y planta general
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Comportamiaito y t^timizacin de puentes atirantados CMitinuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
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Figura 1.13
Seccin transversal del tablero
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Figura 1.14
Vista inferior del tablero
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Comportamiento y opUmizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
1.3.5. SEGUNDO PUENTE SOBRE EL MAR DE CHINA DEL SUR ENTRE LA
PENNSULA DE MACAO Y SU ISLA TAIPA
Proyecto: Schlaich, Bergermann und Partner, Stuttgart (Alemania) &
I. L. Cancio Martins, Lisboa (Portugal)
Periodo de construccin: 1989 -1994
El segundo puente de unin entre Macao y la isla de Taipa consiste en dos
tramos principales de longitudes 182,0 y 329,0 m respectivamente sobre los canales de
navegacin unidos por tres tramos de aproximacin formados por vanos de 35,0 m de
luz resueltos con vigas prefabricadas de hormign en doble T con 1,70 m de canto y un
losa hormigonada in situ de 20 cm de espesor.
Los dos tramos principales sobre los canales de navegacin son dos puentes
atirantados, el primero de ellos de 3 vanos de luces 35 + 105 + 35 m y el segundo con
cinco vanos de luces 35 + 105 + 35 + 105 + 35 m. Todos los vanos se componen de
vigas prefabricadas de 35 m iguales a las empleadas en los vanos de aproximacin y
por ello las luces son siempre mltiplo de 35 m. Los pilnos de los tramos atirantados
consisten en fustes simples situados a ambos lados del tablero, de los que parte un
tirante hacia cada lado. De esta forma los dos tirantes por vano dividen este en tres
tramos de 35 m, sosteniendo unas vigas longitudinales que se unen por medio de otras
vigas transversales en las que apoyan las vigas prefabricadas. El ancho del tablero es de
19,30 m y se disponen seis vigas prefabricadas separadas 3,20 m.
CABLE1.DOC 2 2
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Comportamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
Las pilas-pilono tienen un espesor de 1,80 m y un ancho variable desde 4,15 m
en la base a 2,0 m en la parte superior, donde se le da una forma especial para el anclaje de los cables y se aumenta este ancho. Las vigas longitudinales sostenidas por los
cables son de seccin rectangular con 1,40 m de ancho y 1,975 m de canto teniendo
hueca una parte de su longitud. Los tirantes consisten en tendones de acero de alta
resistencia similares a los usados en hormign pretensado.
Aunque ninguno de los dos puentes principales atirantados puede ser
considerado realmente un puente continuo, se ha querido incluir este puente por la
forma en que ha sido resuelta la continuidad en el tramo de cinco vanos. La solucin
adoptada consiste en situar las dos pilas-pilono centrales muy prximas (35 m) de
forma que los tirantes de cada uno de los pilnos se anclan en la base del otro, creando
dos puntos fijos de anclaje y transformando el puente continuo en dos puentes de tres vanos con uno de los vanos laterales en comn.
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Confortamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
Figura 1.15
Vista general
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Figura 1.16
Alzado general
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Confortamiento y optimizadn de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
Figura 1.17
Vista de la pila-pilono lateral
Figura 1.18
Vista de las pilas-pilono centrales
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Conqxntamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
1.3.6. PUENTE SOBRE EL RO MEZCALA EN LA AUTOPISTA CroOAD DE
MXICO-ACAPULCO (MXICO)
Proyecto: COMEC, EUROPE EXUDES GECTI (EEG), STRUCTURES
Consulting Engineers (Francia).
Periodo de construccin: 1991-1993
El puente de Mezcala tiene una longitud total de 939 m, con 6 vanos de
longitudes 79,36 + 311,44 + 299,46 + 83,84 + 67,37 + 39,44 de los cuales slo estn
atirantados los 4 primeros.
El tablero es de seccin mixta con una anchura total de 18,50 m y est
compuesto por dos vigas laterales metlicas con un canto de 2,59 m, y vigas
transversales sobre las que se sita la losa de hormign.
Las tres pilas principales son de hormign en seccin cajn rectangular con ancho
en direccin transversal de 21,0 m y canto longitudinal variando desde 5,6 m y 8,0 m
hasta 3,5 m en las pilas laterales respectivamente y desde 11,0 m hasta 6,0 m en la pila
central. Esta pila central tiene una altura desde cota de cimentacin hasta tablero de
159,0 m, siendo las laterales de 53 y 123 m de altura respectivamente.
Rgidamente unidos a las pilas se encuentran los pilnos en forma de prtico
transversal, siendo el central el de mayor altura con 76,5 m sobre el tablero frente a los
56,0 y 50,5 m de los pilnos laterales. La seccin de los pilnos es en doble T con almas
en direccin longitudinal de 3,5 m y alas en direccin transversal de 1,75 m en los
pilnos laterales, y seccin variable en el pilono central con almas desde 6,0 m a cota de
CABLE1.DOC 2 6
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Comportamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
tablero hasta 3,5 m en el extremo superior. El tablero tiene apoyo simple en las pilas
estando libre longitudinalmente en la pila central y en el estribo final y fijo en el resto de
pilas. En el estribo inicial el tablero est empotrado.
El atirantamiento es por medio de dos planos de cables en semi-abanico que se
anclan cada 12 m en tablero. El nmero total de tirantes es de 140, situndose 28 a cada
uno de los lados del pilono central, de mayor altura, y 22 y 20, respectivamente a cada
lado de los pilnos laterales.
Figura 1.19
Vista general 1
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Figura 1.20
Alzado general
CABLE1.DOC 27
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Con^orUmieoto y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
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Figura 1.21
Seccin transversal del tablero
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Comportamiento y optimizacin de puentes atirantados ctsitinuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
Figura 1.23
Vista general 2
Figura 1.24
Vista general 3
CABLE1.DOC 29
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Comportamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
1.3.7. VIADUCTO DE LA ARENA EN LA AUTOPISTA DEL CANTBRICO
(ESPAA)
Proyecto: APIA XXI, Santander (Espaa)
Periodo de Construccin: 1992-1993
Este puente situado sobre la zona de marismas inmediata a la Playa de La Arena
en la Autopista del Cantbrico tiene una longitud total de 560 m, con doble curvatura
en planta de 400 m de radio y 7 % de peralte en los extremos. Se compone de 5 vanos
de 105 m de luz ms dos extremos de 70 m.
La seccin del tablero es mixta de contomo trapecial, con un cajn metlico y
losa superior de hormign, la anchura total es de 27,30 m y el canto de 2,50 m. La losa
superior de hormign tiene un espesor de 24 cm. La seccin de acero con un fondo de
720 cm de ancho, incluye dos almas centrales que definen un pasillo donde se van a
alojar los anclajes de los tirantes. Adems dispone de diafragmas transversales
espaciados 458 cm.
Empotrados en el centro del tablero se encuentran los pilnos monofuste de
acero estructural con seccin en cruz variable a lo largo de su altura que es de 29,10 m.
El tablero apoya sobre pilas verticales con seccin octogonal hueca de hormign por
medio de apoyos elastomricos. El ancho de las pilas es de 720 cm y el espesor de las
paredes de 35 cm.
El atirantamiento es central en arpa con doce tirantes por pilono, seis a cada
lado del mismo.
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Comportamiento y oplimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan RoHJado Lpez
Figura 1.25
Vista general
Figura 1.26
Vista del pilono y tablero
CABLE1.DOC 31
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Confortamiento y optimizacin de puentes atirantados ccsitinuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
Figura 1.27 Alzado de pila y pilono y seccin transversal del tablero
Figura 1.28 Planta y alzado de pilono lateral
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Con j^ortamiento y optiirazacin de puentes atirantados continuos Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
1.3.8. PUENTE TING KAU (HONG KONG)
Proyecto: Schlaich, Bergermann und Partner, Stuttgart (Alemania).
Periodo de construccin: 1994-1998
El puente Ting Kau est situado sobre el Rambler Channel uniendo la isla de
Tsing Yi con la zona oeste de los Nuevos Territorios de Hong Kong. El puente
atirantado consta de cuatro vanos de luces 127 + 448 + 475 + 127 m con una altura del
tablero sobre el canal de unos 65 m.
Las tres torres son de fuste nico de hormign con rigidizacin transversal por
medio de cables y puntales metlicos. Se componen de tres secciones diferentes con
seccin rectangular de esquinas muy redondeadas, cuya dimensin transversal va
reducindose en altura desde 10,0x18,0 m en el tramo inferior hasta 10,0x5,50 m en el
superior. Las alturas de dichas torres son de 167, 194 y 159 m respectivamente,
situndose el tablero entre 70 y 80 m sobre el nivel del mar. Los tirantes se anclan en
unos primas metlicos situados en la parte superior.
A cada lado de los pilnos se disponen los dos tableros de seccin mixta con
ancho variable entre 18,80 m y 32,0 m y canto tambin variable entre 1,40 y 2,00 m,
estn compuestos por un emparrillado de vigas metlicas con una losa superior de
hormign. Los dos tableros se unen cada 13,5 m, coincidiendo con el anclaje de los cables, por medio de una viga transversal, en prolongacin de las vigas transversales del
emparrillado que se sitan cada 4,5 m. Las vigas longitudinales tienen un canto de
l,50m. La losa de hormign consiste en placas prefabricadas de dimensiones 4,18x4,25
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Con^ortanuanto y qjtimizacin de puentes atirantados continuos Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
m conjuntas hormigonadas in situ y un canto de 24 cm, que se incrementa hasta 30 cm
en las cercanas de la torre central.
El tablero es flotante a su paso por las torres con el movimiento longitudinal
relativo impedido en la torre central y el transversal impedido en todas ellas. El
atirantamiento es en abanico con cuatro planos de cables situados en los bordes de los
dos tablero donde se anclan a intervalos de 13.50 m. Estn formados por cordones de
0,6 pulgadas cuyo nmero vara entre 17 y 58. Adems longitudinalmente la pila central
se rigidiza por medio de cables que van desde su extremo superior hasta las pilas
laterales, aproximadamente, a la altura del tablero. Los cordones son galvanizados y el
cable se protege con una vaina de poiietileno.
Figura 1.29
Vista general 1
CABLE1.DOC 34
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Comportamitaito y optimizacici depuaites atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
Figura 1.30
Vista general 2
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Figura 1.31
Alzado general
CABLE1.DOC 35
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Conpottamiento y optimizaD de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
CAflEZA X INCUC
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Figura 1.32
Alzado y secciones de la pila pilono
Figura 1.33
Seccin transversal del tablero
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Conqjortamiento y qrtimizacin de puentes atirantados continuos Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
1.3.9. VUDUCTO DE RENNES (FRANCU)
Proyecto: Norman Foster
Periodo de construccin: 1998
Este viaducto tiene una longitud total de 210 m con luces de 20 a 50 m. Las
torres o pilnos son metlicos con forma muy apuntada. El tablero es de hormign. El
atirantamiento es por medio de dos planos en arpa, cada uno de ellos con 6 tirantes por
pilono, cruzndose los tirantes a lo largo de los vanos atirantados.
Figura 1.34
Vista general durante la construccin
CABLE1.DOC 37
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Comportamiaito y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
Figura 1.35
Recreacin fotogrfica
Figura 1.36
Alzado general
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Comportamieiito y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
1.3.10. PUENTE SOBRE EL LAGO DE GINEBRA (SUIZA)
Proyecto: Jean Frangois Klein, Fierre Moa, Bemard Houriet
Proyecto no construido, elegido en concurso en octubre de 1994.
El proyecto consiste en un puente atirantado continuo de planta curva y de
hormign pretensado. Las luces son de 160,5 + 3x350 + 160,5 m. A cada lado del
puente atirantado se dispone un viaducto de acceso de dos vanos de 72,0 y 63,5 m de
luz. La longitud total de la obra es de 1642 m con un radio de curvatura en planta
constante de 5000 m. El alzado presenta pendientes del 6 % en los accesos al puente
principal. El ancho total del tablero es de 33,5 m.
El puente se concibe con tablero flotante rgidamente unido a los pilnos y pilas
sin juntas intermedias de dilatacin. Los pilnos, con una altura de 75,25 m, son
excntricos transversalmente para compensar el desvo de los tirantes debido a la
curvatura del puente. La seccin del pilono tiene un ancho de 4,0 m en sentido
transversal y es variable en sentido longitudinal. En la confluencia con el tablero el
pilono se divide longitudinalmente en dos fustes.
El tablero consiste en un cajn de hormign pretensado tricelular con canto
constante de 3,50 m. El espesor de las almas principales vara desde 35 a 75 cm. La
parte horizontal de la losa inferior con un espesor de 25 cm se incrementa hasta 70 cm
en la zona de los pilnos. El tablero se pretensa transversal y longitudinalmente.
El atirantamiento es central en arpa corregida. Se compone de 18 tirantes a cada
lado del pilono. Los tirantes son de 89 y 127 torones TI5 en los tres vanos principales y
de 89 y 138 torones en los laterales. Se protegen individualmente por una galvanizacin CABLEI.DOC 39
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Cotnpoitamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
y una vaina de polietileno de alta densidad inyectada con cera. El espaciamiento de los
tirantes en el tablero es de 8,0 m. En el pilono los tirantes se anclan por medio de un
elemento metlico.
Las pilas se configuran como dos fustes en sentido longitudinal de forma que
reducen la coaccin fi-ente a las deformaciones longitudinales del tablero que no tiene
juntas intermedias de dilatacin. Las secciones de los fustes de la pila son casi semicirculares con un canto de 3,0 m en sentido longitudinal y ancho transversal de 6,30
m, ambos fustes se encuentran separados 3,0 m.
Figura 1.37
Alzado y planta general
CABLE1.DOC 40
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Compoitamiaito y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
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Figura 1.38
Pila-pilono y seccin transversal del tablero
CABLE1.DOC 41
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Confortamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
1.3.11. VIADUCTO MILLAU EN EL VALLE DE TARN (FRANCIA)
Proyecto: Norman Foster
Proyecto no construido, elegido en concurso en julio de 1996.
Este puente se sita en la A 75 entre Clermont Ferrand y Beziers (Francia). La
solucin ganadora del concurso consta de 8 vanos con luces principales de 350 m. La
altura de las pilas vara entre 90 y 250 m. Las pilas y pilnos se sitan en el centro del
tablero con un solo plano de atirantamiento en semi-arpa. La pila tiene una seccin que
le proporciona gran rigidez en sentido longitudinal separndose en dos fustes al llegar
al empotramiento en el tablero. El pilono, tambin fijo al tablero, tiene una altura de 90
m con forma de A muy apuntada longitudinalmente dando continuidad a los dos fustes
en que se ha dividido la pila por debajo del tablero. El tablero es de dovelas de
hormign de seccin trapezoidal con la losa inferior de anchura muy reducida
quedando una forma casi triangular y con un canto de 4,50 m.
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Comportamiento y optimzaci.Mi de puaites atirantados continuos Tesis Doctoral Juap Rodado Lpez
Figura 1.39
Recreacin fotogrfica
Figura 1.40
Detalle de la pila-pilono
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ConpHlamiento y optintzacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
1.3.12. PUENTE RION ANTIRION SOBRE EL GOLFO DE CORINTO
(GRECIA)
Proyecto: Alain Pecker, Jean-Paul Theyssandier, Thierry Guyot, Jacques
Combault (Francia)
Proyecto no construido, elegido en concurso.
El Puente Rion Antirion unir la Pennsula del Peloponeso (sur de Grecia) con el
resto del pas cruzando el extremo occidental del Golfo de Corinto al norte de la ciudad
de Patras. La solucin elegida consiste en un puente atirantado de 5 vanos con dos
tramos de acceso no atirantados. Las luces del puente atirantado son 305 + 3x560 + 305
m, situndose en una zona con profundidades de agua de hasta 60 m.
El tablero es mixto de acero y hormign y se encuentra rgidamente unido a la
pila, de seccin circular, por medio de un capitel. Tambin unidos al tablero se
encuentran los pilnos formados por cuatro fustes que se unen en la parte superior en
forma de pirmide para formar un fuste nico donde se anclan los tirantes. El tramo
central de cada vano de 560 m con una longitud de 50 m se encuentra simplemente
apoyado en los dos tramos de tablero empotrados en las pilas.
El atirantamiento se hace en dos planos que conectan el fuste nico del pilono
con los bordes del tablero por medio de 29 tirantes por vano desde cada pilono a cada
lado del tablero. Los tirantes se sitan equiespaciados desde una distancia del pilono de
unos 50 m excepto en las proximidades del vano biapoyado donde se concentran.
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Coiiqjoilamiaito y optimizacin de puaites atirantados continuos Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
moH OUlPiN
Figura 1.41
Alzado general
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Figura 1.42
Recreacin fotogrfica
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Comportamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
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Figura 1.43
Alzado de la pila-pilono
Figura 1.44
Perspectiva en detalle de la pila-pilono
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Comportamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
1.3.13. NUEVO PUENTE EN POOLE (INGLATERRA)
Proyecto: Flint & Neill Partnership (Reino Unido),
Ramb(l)ll (Dinamarca),
Dissing and Weitling Arkitekfirma (Dinamarca),
Terence O'Rourke (Reino Unido)
Proyecto no construido, elegido en concurso el 6 de junio de 1997.
La solucin ganadora para el puente tiene una longitud de 720 m y consta de 6
vanos atirantados, 4 vanos principales de 141,75 m y dos vanos laterales de 71,85 m
con cinco pilnos intermedios.
Los pilnos se configuran en forma de A con tubos metlicos de 1,20 m de
dimetro y con espesores variables desde 35 a 50 mm. Las alturas de los pilnos son
variables siendo el ms alto de 53 m. Todos los pilnos se unen en su cota superior por
medio de un cable de rigidizacin.
El tablero, con seccin metlica, tiene apenas 0,22 m de canto, disponindose
vigas transversales de canto variable y perfil curvo cada 3,50 m. El glibo de
navegacin en el cuarto vano es de 19,90 m.
El atirantamiento es en semi-abanico con dos planos laterales, cada uno de ellos
con 12 tirantes por pilono.
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Conpoitamiento y (^imizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Dtxtoral Juan Rodado Lpez
1
1 -'-2=rT
Figura 1.45
Alzado general y recreacin fotogrfica
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Comportamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
1.4. COMENTARIOS SOBRE LAS REALIZACIONES DE PUENTES
ATIRANTADOS CONTINUOS
En este apartado se va a comentar la fonna en que ha sido resuelto el problema
de la continuidad en los puentes descritos en el apartado anterior, de acuerdo con las
conclusiones obtenidas en esta tesis y que se exponen en los captulos 2 ,3 y 4 de la
misma.
En primer lugar trataremos los dos puentes de Morandi, el del General Rafael
Urdaneta en el lago Maracaibo (Venezuela) y el de la Polcevera (Italia). Estos dos
puentes responden a una misma tipologa estructural consistente en el proyecto de unas
pilas-pilono de gran rigidez transversal y sobre todo longitudinal que es la que interesa
a los efectos de estabilizar el puente longitudinalmente. Esta pilas, formadas por una
serie de elementos dispuestos en A y X, configuran una estructura que determina el
punto fijo que necesita el puente para anclar los tirantes de los voladizos atirantados.
Como se explica en el captulo 2 de esta tesis, el aumento de la rigidez de la pila y el
pilono es el factor ms decisivo para lograr una respuesta estructural adecuada del
puente continuo.
La tipologa de estos dos puentes atirantados, los primeros continuos, no resulta
actual, siendo excesivas las dimensiones de las pilas para los puentes que se proyectan
hoy en da. El tablero tambin es de una rigidez importante debido a que se disponen
slo dos puntos de apoyo flexible en tirantes por vano, con lo cual la luz que debe
salvar el tablero entre apoyos obliga a un aumento de canto. No obstante y como ya se
ha indicado no es el tablero el elemento rigidizador del puente continuo, sino que lo son
las grandes estructuras de las pilas. CABLE1.DOC 49
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Confortamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
El puente de Kwang Fu (Taiwan) utiliza una solucin similar aunque con
pilas y pilnos de menor rigidez longitudinal, nunca comparable a las grandes
estructuras proyectadas por Morandi. En este puente el pilono de hormign es
monoltico con la pila con lo cual se aprovecha la rigidez a flexin de ambos elementos
para resistir los efectos de la sobrecarga alternada. Para que el funcionamiento sea
eficaz se deben anclar los tirantes en la parte superior del pilono, ya que de otro modo
es el tablero el que colabora con su rigidez, por ello 4 de los 14 cables que forman cada
tirante se anclan en el pilono siendo el resto continuos. El pequeo nmero de tirantes
anclados en el pilono y por tanto eficaces para el puente continuo reduce la
colaboracin del pilono y los esfuerzos a que est sometido y hace que aumente la
influencia de la rigidez del tablero. De cualquier manera, es cierto que los tirantes
continuos tambin transmitirn carga al pilono por medio de las fuerzas de rozamiento
con las sillas de apoyo. La junta en el centro del vano tiene como finalidad permitir las
deformaciones del tablero que se encuentra fijo en las pilas. Vemos pues que se utiliza
una solucin que pone en funcionamiento tanto la colaboracin de las pila-pilono como
la del tablero, solucin que, quizs, esta influida por el hecho de disponer de un tablero
bastante rgido consecuencia de la presencia de pocos tirantes a lo largo del vano. En el
captulo 2 de la presente tesis se ver la mayor eficacia que tiene en el comportamiento
del puente continuo el aumento de rigidez de las pilas-pilono frente a la del tablero. En
este puente, perteneciente a una primera generacin de puentes continuos, se han
tratado de aprovechar todos los elementos para lograr un comportamiento adecuado del
puente continuo, pero sin tener en cuenta la ventaja que supone un mejor
aprovechamiento de la rigidez de las pilas-pilono.
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Con^wrtamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
El viaducto de Colindres (Espaa) presenta un caso particular de puente
continuo de cuatro vanos, cuya solucin no sera, en principio extrapolable a puentes
ms largos. En este caso, los pilnos estn rgidamente empotrados al tablero de
hormign que adems tiene un canto importante. El tablero, a su vez, es monoltico con
la pila central del puente. Esta pila es realmente un encepado de pilotes al que se ha
dado forma de tajamar con lo cual su rigidez longitudinal es muy grande. De esta forma se consigue dotar al conjunto tablero-pilono de una rigidez muy grande frente a flexin longitudinal en el centro del puente. Los dos pilnos laterales estn tambin fijos en el tablero, pero en este caso el apoyo sobre las pilas-encepado se hace por medio de
apoyos simples, situando dos en sentido longitudinal. Este desdoblamiento de apoyos
unido a los tirantes de compensacin, que existen en los vanos laterales, proporciona la
rigidez longitudinal necesaria a los pilnos laterales. Vemos que la solucin particular
aplicada en este caso slo sera aplicable para un puente de sus caractersticas, esto es:
puente de cuatro vanos y con rasante muy prxima al nivel de encepados, es decir con
inexistencia de pilas propiamente dichas. Si el puente necesitara ser ms largo con ms
de un pilono central, la solucin de empotrar en el encepado no sera aplicable mas que
a uno de los pilnos centrales, no siendo fcil proporcionar rigidez longitudinal al otro
pilono. Una de las posibles soluciones podra consistir en mantener el desdoblamiento
de lneas de apoyo desdoblando igualmente en dos fustes flexibles la pila en sentido
longitudinal y empotrando rgidamente en ellos el tablero. De esta forma se conserva
una alta rigidez a flexin longitudinal ofreciendo las pilas una coaccin pequea frente
a las deformaciones del tablero.
El puente de Macao (China) como ya se indic anteriormente no rene las
caractersticas de un puente continuo como el resto de los tratados ya que la
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Comportamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
continuidad se ha roto al disponer una pila doble intermedia que divide el puente
continuo en dos puentes de 3 vanos con uno de los vanos extremos en comn. De esta
forma, los tirantes de compensacin de uno de los puentes se anclan en la pila del
puente contiguo y viceversa, cruzndose los tirantes entre estas dos pilas, como se
aprecia en la figura 1.18. De este tipo de puentes existen otros muchos ejemplos, varios
de ellos en Japn, que no se han incluido en esta tesis por no tener un inters especial
para la misma.
El puente de Mezcala (Mxico) tiene como particularidad la disposicin de
pilnos de diferente altura sobre el tablero con abanicos simtricos desde todos ellos lo
que da lugar a una mayor descompensacin entre los vanos laterales y los dos centrales.
Como se ver en el captulo 3, la existencia de pilnos de altura variable no aade
ninguna ventaja en cuanto a la rigidez longitudinal se refiere, sino todo lo contrario. El
pilono central es el ms alto y por tanto el que tiene mayor nmero de tirantes
sosteniendo, por tanto, un tramo mayor de tablero. Por tratarse del pilono central no
dispone de tirantes de compensacin siendo el ms flexible lo que implica que la
deformabilidad del tablero es mayor en los vanos centrales que si se tratara de un
puente con pilnos de igual altura. Sin embargo, como se ver en el captulo 3, en el
caso en que la posicin de las pilas obligue a disponer vanos laterales descompensados,
como en este caso, resulta interesante la configuracin de los pilnos con alturas
variables (Ver captulo 3), ya que apenas supone mayor cuanta de acero en tirantes,
con respecto a otro puente de iguales luces y pilnos de igual altura, y proporciona un
aspecto ms armonioso, sobre todo en el caso del puente de Mezcala en el que la forma
del valle da lugar a pilas de alturas importantes y variables.
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ComportaniieiUo y optiinizacin de puentes aantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
La rigidez longitudinal de este puente no es muy grande ya que slo dispone de
la rigidez de las pilas y la del tablero que no son monolticos. Este puente es un caso
interesante precisamente porque no tiene elementos claros de rigidizacin longitudinal.
Debido a esta razn, en el captulo 3 se ha hecho un estudio particular de este puente
para analizar cul es su comportamiento frente a las sobrecargas alternadas. Las
conclusiones, como ya se ver, muestran que el puente es excesivamente flexible con
grandes deformaciones en los vanos centrales por la presencia de la sobrecarga
alternada, por lo que no puede considerarse que la solucin est optimizada.
Para el viaducto de la Arena (Espaa) se ha adoptado la tipologa de tablero
rgido simplemente apoyado en las pilas. En este caso el pilono est empotrado en el
tablero metlico y el conjunto de ambos apoya en las pilas que quedan por tanto inutilizadas para estabilizar longitudinalmente el puente. Frente a sobrecargas
alternadas, como ya se ver en el captulo 2, el nico elemento que colabora es la
rigidez a flexin del tablero, ya que el pilono, al estar empotrado en l, gira con ste.
Este giro es ms acusado en este tipo de puentes ya que el tablero se apoya en la pila
con un apoyo simple que no ofrece ninguna coaccin al giro. Esta tipologa resulta
inadecuada para un puente continuo precisamente porque no aprovecha la rigidez de la
pila que es el elemento ms eficaz en estos casos. El mecanismo utiUzado en este caso,
es como ya se ha dicho, el aumento del canto del tablero para lograr rigidez a flexin
llegando a un canto de 2,50 m para vanos de 105 m, con una relacin canto/luz de 1/42,
excesiva para un puente atirantado con atirantamiento mltiple. En este caso concreto,
el proceso constructivo de este puente, es una muestra de la elevada rigidez a flexin
del tablero, ya que el tablero se construy como vanos simplemente apoyados de 105 m
bajo la accin de su peso propio, sin ser necesario el atirantamiento en esta fase.
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Con:5'or'"6n'o Y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
El puente de Ting Kau (Hong Kong) es un caso muy interesante de puente
continuo de cuatro vanos con elementos, tablero y pilas-pilono, de gran flexibilidad y
esbeltez. Al igual que en el puente de Mezcala, en este puente se utiliza la
configuracin del atirantamiento en abanico con pilnos de diferente altura, siendo el
mayor el central, condicionado por las restricciones de localizacin de las pilas debido
a las dificultades geotcnicas y respeto de los glibos del Rambler Channel. Sin
embargo, y debido a la elevada esbeltez de las pilas-pilono, que son continuas desde
cimentacin, se utilizan unos tirantes de rigidizacin del pilono central que unen su
extremo superior con los pilnos laterales a cota del tablero. Como se ver en el
captulo 3 al tratar el tema de los tirantes de rigidizacin de pilnos, para puentes de
muchos vanos resulta bastante ms econmico el empleo de cables que unan los
extremos superiores de los pilnos entre s, sin embargo para puentes de cuatro vanos
ambos sistemas resultan muy similares por lo que su empleo en este caso est
justificado. Con el empleo de estos tirantes el puente se puede proyectar con tableros de
canto muy reducido, 2,0 m mximo para una luz de 475 m lo que da una relacin
canto/luz de 1/237.5. Asimismo, las pilas-pilono, que tambin colaboran en la rigidez
longitudinal del puente, son tambin de dimensiones muy reducidas lo que da al puente
una sensacin de gran ligereza.
El puente del Val de Rennes (Francia) aunque con luces muy pequeas para el
rango de los puentes atirantados (50 m mximo) utiliza una tcnica innovadora en el
atirantamiento de los puentes continuos. El sistema de cruce de tirantes de ambos
pilnos a lo largo del vano principal, como ya se ver en el captulo 3, resulta muy
eficaz para lograr una rigidez del tablero frente a sobrecargas alternadas, a costa de un
incremento de coste con respecto a lo que supondra conseguir esa rigidez por medio
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Conportamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
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del aumento de inercia de las pilas-pilono. En este puente el cruce de tirantes se realiza
a lo largo de todo el vano lo que resulta innecesario y da lugar a un encarecimiento del
puente. En cualquier caso, no parece ser este un puente en el que se haya buscado la
economa sino que, el proyectar un puente atirantado para luces tan pequeas con un
sistema innovador de atirantamiento, parece que, ms bien, trata de crear una obra ms
artstica o emblemtica que funcional.
En cuanto a los puentes que estn solo en fase de proyecto sin haberse
construido todava comenzaremos comentando el puente sobre el Lago de Ginebra
(Suiza). En este puente las cuatro pilas pilono son monolticas con el tablero, por ello
se ha diseado la pila con doble fuste en sentido longitudinal para ofrecer una menor
coaccin a los desplazamientos longitudinales del tablero. El pilono arranca con doble
fuste en prolongacin de las pilas desde el tablero y termina en fuste nico a la altura
del atirantamiento que es central en semi-abanico. Desde el punto de vista del
comportamiento longitudinal como puente continuo frente a sobrecargas alternadas, la
solucin que se ha adoptado puede considerarse como una de las mejores, ya que la
pila-pilono colabora eficazmente al ser monoltica en toda su altura, adems el diseo
de la pila con doble fuste en sentido longitudinal le proporciona la rigidez necesaria sin
crear un elemento que coaccione excesivamente las deformaciones longitudinales del
tablero. El empotramiento entre la pila-pilono y el tablero dota al conjunto de mayor
rigidez frente a las deformaciones verticales debidas a la sobrecarga. El tablero no tiene
una esbeltez excesivamente grande dada por una relacin canto-luz de 3,5/350 = 1/100,
que hace que tambin el tablero colabore como elemento rgido. En resumen, podemos
decir que este puente se ha proyectado tratando de optimizar al mximo los elementos
resistentes de que dispone como puente continuo logrando una solucin muy
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Comportamiento y optimizactn de puentes atirantados continuos
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interesante y que marca la direccin en la que debe orientarse el proyecto de este tipo
de puentes.
El viaducto de Millau (Francia) sigue la misma lnea tipolgica que el puente
sobre el lago de Ginebra: pilas-pilono monolticas rgidamente unidas al tablero con un
diseo adecuado para permitir los desplazamientos longitudinales de este y un tablero
no excesivamente flexible, con rigidez suficiente para colaborar eficazmente en la
rigidez del puente fi-ente a sobrecargas alternadas. La relacin canto/luz de este puente
es de 4,5/350 = 1/78, algo elevada para un puente atirantado con atirantamiento
mltiple, pero que puede resultar adecuada para el puente continuo si la rigidez de las
pilas no es muy alta como en este caso.
El puente Rion-Antirion (Grecia) se ha proyectado igualmente con la misma
tipologa resistente de los dos anteriores. En este caso la pila es cilindrica y est
rgidamente empotrada en el tablero. Del tablero, y tambin fijo en l, parte el pilono
con cuatro fustes en forma de pirmide que se unen para recoger el atirantamiento en su
parte superior. Esto da lugar a un pilono bastante rgido tanto en sentido transversal
como longitudinal. El tablero en este caso es ms esbelto que los casos anteriores
siendo de estructura mixta. Dada la rigidez de la pila en sentido longitudinal, ya que no
se ha diseado con una forma adecuada para permitir las deformaciones del tablero, es
preciso introducir juntas en el tablero que permitan estas deformaciones, por ello, se ha
dejado en cada uno de los vanos un tramo central biapoyado de 50 m. Vemos por tanto
que la solucin adoptada en estos tres puentes es la misma bsicamente, siendo este
ltimo algo diferente al presentar pilas ms rgidas y tablero ms flexible con juntas
intermedias. El aprovechamiento de la pila como elemento rigidizador es, de cualquier
modo, una solucin ptima.
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Comportamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
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Por ltimo el puente de Poole (Inglaterra) presenta una solucin realmente
esbelta y flexible. La pilas pilono se configuran desde su cimentacin con forma de A
con tubos metlicos de dimetro mnimo, y el tablero que apoya nicamente en los
tirantes pasando entre los dos tubos de la A del pilono tiene un canto de apenas 0,22 m
con luces de unos 150 m, lo que da lugar a una relacin canto/luz de 0,22/150 = 1/682,
un valor excesivamente pequeo incluso para un puente atirantado de tres vanos
perfectamente compensados. Hasta aqu el puente es a todas luces inestable ante
cualquier sobrecarga alternada. La forma en que se resuelve su comportamiento como
puente continuo consiste en la disposicin de un tirante horizontal superior que une los
extremos de los pilnos y los ancla a los estribos fijos. Esta solucin de rigidizar el
puente por medio de tirantes adicionales es la que se ha empleado con xito en el
puente de Ting Kau, que tambin tienen elementos muy esbeltos, y en el puente del Val
de Rennes, a otra escala. En el puente de Poole la solucin de tirante superior horizontal
es la ms adecuada dada la existencia de cuatro vanos principales, como ya se explicar
en el captulo 3 de la presente tesis.
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Comportamiento y optimizacin de puentes atirantados continiros
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1.5. CONCLUSIONES SOBRE LA EVOLUCIN Y TENDENCIAS
ACTUALES DEL PROYECTO DE PUENTES ATIRANTADOS
CONTINUOS
Despus de analizar en el apartado anterior las soluciones adoptadas en los
puentes continuos existentes podemos resaltar una serie de puntos principales que
indican la evolucin de este tipo de puentes desde su aparicin hasta el momento actual
as como la lnea que marca las tendencias futuras:
Los primeros puentes, Maracaibo y Polcevera, parten de la idea de pila-pilono como
elemento muy rgido desde el que parte el tablero rgidamente empotrado. La
existencia de pocos tirantes es una de las lneas bsicas del proyecto de esta primer
generacin de puentes no slo en el caso de los continuos.
En los puentes modernos aparecen dos direcciones claras para lograr la eficacia del
sistema de atirantamiento en el puente continuo:
- Puente con pila-pilono rgida como elemento principal estabilizador del puente.
Se trata de una pila monoltica con el pilono y en la mayor parte de casos fija
tambin al tablero. La rigidez de esta pila no llega a ser comparable, en ningn
caso, a la rigidez de las pilas de los primeros puentes.
- Puente con pilas y tablero muy flexibles y rigidizado por medio de tirantes de
unin de los pilnos entre s, bien superiormente o en su base, y que se anclan
finalmente a puntos fijos en los estribos del puente.
Estas mismas direcciones son las que se aprecian en los proyectos existentes todava
sin construir.
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Comportamieiito y optinuzacin de puentes atirantados continuos
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CAPITULO 2
MODELOS CLASICOS DE ATIRANTAMIENTO Y
VINCULACIONES ENTRE PILA Y TABLERO
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Cott^xjrtamiento y opmizacin de puentes atirantados continuos
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2.1. INTRODUCCIN
En este captulo se van a estudiar los sistemas clsicos de atirantamiento, en
arpa y en abanico, aplicados al modelo de puente continuo. Adems se estudiarn tres
tipos de vinculaciones entre pilas y tablero correspondientes a sistemas usados
habitualmente en puentes atirantados y que se describen a continuacin:
- Modelo 1: el tablero se apoya nicamente en los tirantes y en los extremos
inicial y final del puente, sin existir ningn apoyo en las pilas que son continuas en toda
su longitud (figura 2.1).
Figura 2.1
Pila-pilono
Tablero.
- Modelo 2: la parte de la pila situada por encima del tablero, que llamaremos
pilono, se encuentra rgidamente empotrada en el tablero. Este est apoyado en la parte
de pila que queda por debajo de l, que llamaremos simplemente pila (figura 2.2).
Figura 2.2
Pilono
Tablero Pila
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Coinxjrtamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
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- Modelo 3: el tablero se encuentra rgidamente empotrado tanto en la parte
superior de la pila, o pilono, como en la inferior (figura 2.3).
Figura 2.3
Pila-pilono
Tablero
El captulo comienza describiendo los modelos de puente atirantado que se han
empleado en el estudio, indicando todos aquellos parmetros que los caracterizan:
luces, alturas de pila, caractersticas geomtricas de los distintos elementos, disposicin
de los tirantes, cargas utilizadas y el proceso seguido en el.dimensionamiento de los
tirantes.
A continuacin, se hace un estudio comparativo de los sistemas de
atirantamiento en arpa y abanico para el puente continuo con los diferentes tipos de
vinculaciones entre tablero y pilas, analizando su respuesta frente a las sobrecargas
alternadas. De este estudio, se obtienen unas conclusiones acerca de las ventajas o
inconvenientes de uno y otro sistemas para cada tipo de vinculacin.
El captulo se completa con un anlisis paramtrico detallado de cada uno de los
tres tipos de vinculaciones apUcadas al puente atirantado continuo, estudiando la
influencia de las rigideces del tablero y las pilas en el comportamiento del puente frente
a sobrecargas alternadas. Para ello se toma como referencia la respuesta de un puente de
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Comportamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
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tres vanos con la misma luz, altura de pilas y vinculacin pila-tablero que el puente
continuo.
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Comportamiento y opmizacin de puentes atirantados continuos
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2.2. DESCRIPCIN DEL MODELO
Los puentes utilizados en el estudio se han modelizado por medio de modelos
planos de barras para ser analizados con el programa de clculo matricial GTSTRUDL.
El clculo realizado ser de tipo lineal, ya que, por tratarse de un estudio de tipo
comparativo y paramtrico, la no linealidad supondra una complicacin del clculo
que no aadira nada relevante en lo que a la respuesta de unos modelos frente a otros
se refiere. Los modelos se han representado en las figuras 2.5 y 2.6.
El puente atirantado continuo consta de 5 vanos. La luz elegida para los tres
vanos principales es de 200 m, teniendo en los vanos extremos 91 m. Con estas luces se
consigue un trazado simtrico de los cables con respecto a cada una de las pilas. Se
emplearn dos tipos de atirantamiento, en arpa y en abanico. En ambos la separacin de
los cables en el tablero es de 9 m, excepto en los dos cables situados en el centro de los
vanos principales que estn separados 18 m, y en los cables situados junto a las pilas
que distan de ellas 10 m.
El tablero, representado en la figura 4, consiste en una seccin cajn tricelular
de 20 m de ancho, con almas de 0.5 m, losa superior de 0.25 m y losa inferior de 0.20
m de espesor. Para la consideracin del peso propio se ha supuesto de hormign. El
canto constante del tablero es uno de los parmetros que se ha considerado para
estudiar este modelo de puente. Adems en el peso del tablero se ha incluido una carga
equivalente a unos diafragmas transversales de 0.5x0.5 m de seccin coincidentes con
la posicin de los tirantes.
Las pilas y pilnos se han modelizado con secciones cuadradas macizas de
hormign. La seccin de ambos es otro de los parmetros cuya variacin interesa al
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Comportamiento y oplimizacin de puentes atirantados continuos
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presente estudio, as mismo la altura de la pila por debajo del tablero. Se considerarn
dos alturas de pila diferentes, la llamada pila corta de 10 m de altura y la pila larga de
40 m de altura, igual a la del pilono.
Figura 2.4
0.25
0.20
Los mdulos de deformacin utilizados en cada uno de los elementos son los
siguientes:
- Tablero:
- Pilas:
- Tirantes:
Mablero
tipila
titirante
= 35500 N/mm^
= 31700 N/mm^
= 190000 N/mm'
Para el dimensionamiento de los tirantes se ha considerado que cada uno de
ellos soporta la carga de 9 m lineales de tablero con su peso propio, cargas muertas y
sobrecarga de uso:
- Peso propio: se ha tomado una densidad del hormign de 24.5 kN/m^.
- Cargas muertas: - Diafragmas transversales: 12.25 kN/m
-Pavimento: 0.06-23-15= 20.7 kN/m
Barreras:
Sobrecargas: 4 kN/m - 15 m = 60 kN/m
20 kN/m
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Comportamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
Se ha considerado el tirante trabajando al 45 % de la tensin de rotura fpu (fpu = 1860Mpa).
Las siguientes tablas 2.1 a 2.3 muestran las cargas consideradas en el
dimensionamiento y el rea de los tirantes (correspondientes al atirantamiento en arpa o
a los ms exteriores del abanico), para diferentes valores del peso propio del tablero en
funcin del canto del mismo.
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Comportamiento y optimizacin de puentes atirantados continuos
Tesis Doctoral Juan Rodado Lpez
Tabla 2.1
Caractersticas del tablero
Tablero n^ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
h(m) 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.00 2.10 2.20 2.30 2.40 2.50 2.60 2.70 2.80 2.90 3.00
rea (m^) 9.7 9.9
10.1 10.3 10.5 10.7 10.9 11.1 11.3 11.5 11.7 11.9 12.1 12.3 12.5 12.7 12.9 13.1 13.3 13.5 13.7 13.9 14.1
ycdg(m) 0.384 0.430 0.475 0.522 0.568 0.614 0.661 0.707 0.754 0.801 0.848 0.895 0.942 0.990 1.037 1.084 1.132 1.180 1.227 1.275 1.323 1.371
1.419
Inercia (m*) 0.7825 1.0691 1.4049 1.7908 2.2279 2.7172 3.2598 3.8566 4.5087 5.2171 5.9827 6.8066 7.6899 8.6334 9.6383
10.7055 11.8361 13.0310 14.2912 15.6178 17.0118 18.4741 20.0059
Luz/h 250.00 222.22 200.00 181.82 166.67 153.85 142.86 133.33 125.00 117.65 111.11 105.26 100.00 95.24 90.91 86.96 83.33 80.00 76.92 74.07 71.43 68.97 66.67
Con la siguiente notacin:
- h: canto del tablero (m)
- rea: rea de la seccin transversal del tablero (m ) - y cdg: profundidad del centro de gravedad de la seccin desde la fibra
superior (m)
- Inercia: Inercia de la seccin transversal del tablero respecto a su centro
de gravedad (m )
CABLE2.DOC 66
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Comportamicmo y optimizacin de puentes atirantados continuos
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Tabla 2.2
Cargas en el tablero
Tablero n-
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
p. propio long
237.65 242.55 247.45 252.35 257.25 262.15 267.05 271.95 276.85 281.75 286.65 291.55 296.45 301.35 306.25 311.15 316.05 320.95 325.85 330.75 335.65 340.55 345.45
tran 12.25 12.25 12.25 12.25 12.25 12.25 12.25 12.25 12.25 12.25 12.25 12.25 12.25 12.25 12.25 12.25 12.25 12.25 12.25 12.25 12.25 12.25 12.25
c. muerta
40.70 40.70 40.70 40.70 40.70 40.70 40.70 40.70 40.70 40.70 40.70 40.70 40.70 40.70 40.70 40.70 40.70 40.70 40.70 40.70 40.70 40.70 40.70
sobrecarga
60.00 60.00 60.00 60.00 60.00 60.00 60.00 60.00 60.00 60.00 60.00 60.00 60.00 60.00 60.00 60.00 60.00 60.00 60.00 60.00 60.00 60.00 60.00
TOTAL
350.60 355.50 360.40 365.30 370.20 375.10 380.00 384.90 389.80 394.70 399.60 404.50 410.40 416.30 422.20 428.10 434.00 439.90 445.80 451.70 457.60 463.50 469.40
Con la siguiente notacin:
-p . propio long.:
- p. propio tran.:
- c. muerta:
- sobrecarga:
peso propio de la seccin transversal del tablero (kN/m)
peso propio de las vigas de rigidizacin transversal de
0.5x0.5m de seccin situadas cada 9 m (kN/m)
carga muerta (kN/m)
sobrecarga de uso (kN/m)
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Tabla 2.3
Caractersticas de los tirantes (atirantamiento en arpa)
Tablero n-1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Py(kN) 3155.4 3199.5 3243.6 3287.7 3331.8 3375.9 3420.0 3464.1 3508.2 3552.3 3596.4 3640.5 3693.6 3746.7 3799.8 3852.9 3906.0 3959.1 4012.2 4065.3 4118.4 4171.5 4224.6
T(kN) 7841 7951 8061 8170 8280 8389 8499 8609 8718 8828 8937 9047 9179 9311 9443 9575 9707 9839 9971 10103 10235 10367 10498
T/0.45 (kN) 17425 17669 17912 18156 18400 18643 18887 19130 19374 19617 19861 20104 20398 20691 20984 21277 21570 21864 22157 22450 22743 23037 23330
nejIS 68 68 70 70 72 72 74 74 76 76 78 78 80 80 82 82 84 84 86 88 88 90 90
Area(m2) 0.00952 0.00952 0.00980 0.00980 0.01008 0.01008 0.01036 0.01036 0.01064 0.01064 0.01092 0.01092 0.01120 0.01120 0.01148 0.01148 0.01176 0.01176 0.01204 0.01232 0.01232 0.01260 0.01260
Con la siguiente notacin:
-Py:
-T:
- T/0.45:
-nT15:
- rea:
fuerza vertical resultante de la carga total correspondiente
a cada tirante (kN)
fuerza resultante en el tirante para carga total (kN)
carga de rotura terica del tirante (kN)
nmero de torones de 15 mm en el tirante
seccin del tirante = nT15xl40 mm^ (m )
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ConqMrtamiento y optimizacin de puentes atir