Cimentaciones y muertos de anclaje del puente atirantado Talavera de la Reina

RESUMEN
Las cimentaciones del puente atirantado sobre el río Tajo de Talavera de la Reina constituyen uno de los elementos singulares desde el punto de vista estructural tanto por las dimensiones como por las cargas que se deben resistir.
La cimentación principal del puente se sitúa bajo la unión entre el pilono inclinado y el tablero. En este punto se proyecta un gran encepado de dimensiones 36 m x 32 m x 6 m de hormigón armado y 56 pilotes de diámetro 2500 mm y longitud 30 m desde cara inferior de encepado. La descomposición de las cargas que viajan por el pilono y el tablero lanza una carga máxima en servicio pseudo-vertical que a la altura de la cabeza de los pilotes se sitúa entorno a 100.000 tn. Los pilotes quedan empotrados en el estrato terciario entorno a 10 diámetros, lo que permite controlar posibles asientos. La separación en planta entre ejes de pilotes es de 1.8 diámetros, inferior a los valores habituales para no generar una dimensiones de encepado excesivas, por lo que ha sido necesario comprobar la seguridad frente al efecto grupo del conjunto. Para garantizar un reparto correcto de cargas en el encepado se ha diseñado una gran pila de conexión entre el encepado y el nudo tablero-pilono que sirve de pre-encepado. Se han implementado varios modelos de elementos finitos para simular el comportamiento del conjunto y analizar el reparto de cargas en los pilotes, comprobando que no se sobrepasa el tope estructural en ningún caso. No existen juntas frías en el encepado porque se realizó un hormigonado continuo y controlado durante 70 horas.
Para compensar el tiro de los tirantes del vano principal se disponen dos planos de tirantes de retenida que arriostran el pilono. Estos tirantes quedan anclados en los muertos de retenida. Estos garantizan la estabilidad del conjunto mediante su peso propio, para lo que cuentan con una sección de 19.4 m x 9.5 m y una longitud de 65 m. El conjunto se ejecuta en hormigón armado y consta de dos grandes huecos rellenos de hormigón pobre. En total el peso de cada uno es de 40.000 tn. El anclaje de los tirantes se realiza en una galería interior, bajando la carga de los tirantes hasta la base de los muertos mediante postesados verticales.
RELEVANCIA DEL TRABAJO
La comunicación explica las características fundamenta les de la cimentación principal y los muertos de anclaje de retenida del Puente Atirantado de Talavera de la Reina. El objetivo básico se centra en describir las características más importantes de dos elementos fundamentales de la estructura del puente, así como las particularidades de su diseño y filosofía de funcionamiento estructural. La cimentación del puente se plantea mediante un gran encepado ejecutado sin juntas frías sobre pilotes de diámetro 2500 mm, lo que constituye una cimentación totalmente singular.
Muerto de anclaje desde pilono
Encepado del pilono antes de hormigonar
FUENTE:
V Congreso Internacional de Estructuras de la Asociación Científico - Técnica del Hormigón Estructural, Oct. 2011 Barcelona Autores: Ramón Sánchez de León y Christian Bernal Pérez

Comportamiento y cálculo del pilono del puente atirantado Talavera de la Reina

RESUMEN
El pilono del puente atirantado sobre el río Tajo de Talavera de la Reina constituye uno de los elementos singulares y más característicos de la estructura, centrándose esta comunicación en la descripción estructural del mismo.
La pieza se proyecta en hormigón blanco de resistencia característica 70 MPa, dispone de una sección rectangular de 16 m x 4 m en la base hasta 4 m x 4 m en coronación y alcanza una altura de 175 m sobre rasante y 185 m desde el encepado. El fuste está inclinado respecto a la vertical 22.5° hacia la zona de retenida del puente con objeto de compensar parte del peso propio. El pilono está aligerado interiormente, disponiendo un hueco con sección variable hasta la cota 50 m y un hueco de dimensiones 3 m x 3 m constante desde ese punto donde se aloja una célula metálica interior fabricada con acero S-355 cortén. El cajón metálico interior aloja los anclajes de tirantes, sirve de encofrado perdido y colabora en la resistencia de la sección. La célula metálica interior tiene una longitud total de 135 m y espesores de 40 mm los paneles laterales y 30 mm los paneles frontales. Los espesores laterales son mayores para absorber las tensiones de compensación de carga de tirantes y controlar la fisuración del hormigón. La sección metálica se conecta al hormigón mediante pernos tipo "stud".
En el interior de célula metálica quedan proyectados los anclajes de los tirantes en el pilono, realizados mediante cubos metálicos de donde se apoya la placa de anclaje de los tirantes y que quedan soldados a dos paneles que entregan la carga a las chapas laterales de la célula funcionando como viga transversal.
Para estudiar el comportamiento del pilono se introducen en modelo de cálculo unas cargas auto equilibradas que simulan las imperfecciones geométricas y la no-linealidad del pilono. Además se eligen las hipótesis de cargas de diseño pésimas y se realiza un cálculo iterativo P-Delta para contemplar los efectos de segundo orden. En cada iteración se obtienen los esfuerzos y se actualizan las inercias con el diagrama momento-curvatura de cada sección, hasta que se observa como al final del proceso de cálculo el pilono se descarga de esfuerzos y transfiere carga a los tirantes a medida que el fuste se flexibiliza por fisuración, logrando el cálculo converger rápidamente.
RELEVANCIA DEL TRABAJO
La comunicación explica las características fundamentales del pilono del Puente Atirantado de Talavera de la Reina que constituye uno de los elementos fundamentales y más característicos de la estructura. El pilono es de hormigón de alta resistencia y dispone de una célula metálica interior que colabora en la resistencia del fuste a la vez que actúa de encofrado interior y aloja los anclajes de los cables. El proyecto de la pieza ha exigido un riguroso estudio y análisis de su comportamiento debido a la importante altura de 185 m, los elevados esfuerzos a los que está sometido y una anchura de tan solo 4 m transversal.

Pilono y tirantes en construcción desde retenida

Alzado del primer tramo de pilono en construcción

FUENTE:
V Congreso Internacional de Estructuras de la Asociación Científico - Técnica del Hormigón Estructural, Oct. 2011 Barcelona Autores: Ramón Sánchez de León y Christian Bernal Pérez

Más sobre el Puente atirantado Talavera de la Reina - Toledo, España (2007-2011)

Concepcion y proyecto del puente atirantado Talavera de la Reina

RESUMEN
El nuevo puente atirantado sobre el río Tajo de la Ronda Sur de Talavera de la Reina cruza el brazo principal del río sin pilas intermedias, de acuerdo a los requerimientos de la DIA.
Para cruzar el tramo principal del río, y proyectar una estructura singular que sirva de referente de la ciudad, se diseña un puente atirantado con una luz del vano principal de 320 m con un pilono, equivalente a 640 m de luz con dos pilonos, ancho de tablero de 36 m para acoger 2 calzadas con mediana y aceras, y canto 2.7 m. El tablero se sustenta de 38 parejas de tirantes dispuestos en dos planos de cables separados 28 m que se anclan a un pilono único inclinado de altura 185 m sobre cimentación. Para arriostrar el pilono se proyectan dos planos de tirantes de retenida abiertos transversalmente y anclados a sendos muertos de anclaje de hormigón pretensado y totalmente enterrados.

La estructura cuenta con 152 tirantes formados por torones de diámetro 0.62 " y acero Y-1860-S7. Los tirantes más largos tienen 411 m de longitud. La carga máxima en servicio es del 45% de la carga de rotura de los cables para controlar los efectos de la fatiga.

El tablero es de sección cajón de 4 módulos de hormigón blanco con resistencias variables desde 80 MPa en la zona más próxima a la unión con el pilono hasta 45 MPa en la zona con menores esfuerzos. El tablero dispone de un pretensado longitudinal interior en los últimos 130 m, donde el axil introducido por los tirantes es menor. Los anclajes de los tirantes se disponen cada 7 m. Para transmitir las cargas que viajan por las almas del tablero hasta los anclajes de los tirantes existen una diagonales metálicas postesadas y un pretensado interior transversal a lo largo de la losa inferior, configurando cerchas transversales.

El pilono es de hormigón blanco de resistencia 70 MPa, disponiendo de sección variable en altura y una célula metálica interior de dimensiones 3 m x 3 m de acero S-355 cortén y peso 750 tn. En el interior de la célula se sitúan los anclajes de los tirantes.

Los tirantes de retenida se anclan a dos muertos de anclaje enterrados de hormigón postesado con un peso superior a 40.000 tn para garantizar la estabilidad del puente, conectados al pilono mediante puntales de hormigón para equilibrar las fuerzas horizontales.
RELEVANCIA DEL TRABAJO
La comunicación explica las características fundamentales del Puente Atirantado de gran luz proyectado para cruzar el río Tajo en Talavera de la Reina. La estructura tiene muchos y variados temas de interés derivados de sus dimensiones y singularidad estructural. El puente utiliza fundamentalmente en su diseño hormigón de alta resistencia blanco de hasta 80 MPa de resistencia, cimentaciones profundas especiales con pilotes de diámetro 2500 mm y tirantes de gran longitud. Dadas las especiales características de muchos elementos de la estructura ha sido necesario realizar múltiples estudios específicos tales como ensayos en túnel de viento, estudios de calor de hidratación del hormigón y ensayos de módulos elásticos, entre otros.

Alzado general del puente en construcción

Tablero y tirantes del pilono

FUENTE:
V Congreso Internacional de Estructuras de la Asociación Científico - Técnica del Hormigón Estructural, Oct. 2011 Barcelona Autores: Ramón Sánchez de León y Christian Bernal Pérez

Puente atirantado Talavera de la Reina - Toledo, España (2007-2011)




El Puente de Castilla-La Mancha, es el nombre oficial del puente atirantado más conocido como puente Talavera de la Reina ya que se ubica sobre el río Tajo, en la ciudad española de Talavera de la Reina, en la provincia de Toledo, comunidad autónoma de Castilla-La Mancha. Constituye un record de España y también de Europa con sus 192 metros de altura es el puente más alto de España, y el segundo de Europa. Asimismo, con 36 metros es el puente más ancho de España y, como curiosidad, sus tiras suman entre todas 33 kilómetros, una distancia que consiguen los 152 cables del puente.

Del pilono salen en total 152 cables de los que el más largo mide 400 m. Es el puente con el vano volado sin apoyo con más luz del país, 318 metros en total.

El 23 de junio de 2011, con la obra ya finalizada pero sin tráfico aún, uno de los tirantes del puente se soltó, eso sí, sin provocar ninguna desgracia. Formaba parte de una de las cuatro familias de cables que soportan el pilono central y se encuentra en la parte trasera, la que actúa de contrapeso. Concretamente el número 34 del muerto de anclaje derecho. Tras este incidente, una vez reparado, se realizaron duras pruebas de resistencia con camiones que tuvieron resultado satisfactorio y que dieron muestra de la resistencia del puente. La obra fue finalmente inaugurada el 17 de octubre del 2011 varios meses después de lo previsto inicialmente.

Es una mega construcción que normalmente suele atribuirse a signos de bonanza y prosperidad económica. Pero no es así, en el momento de ser inaugurado, la realidad era muy diferente. Además, la envergadura de la obra supone unos gastos de mantenimiento prácticamente inabordables para las autoridades locales. ​Quizás es por ello que el puente Talavera de la Reina siga despertando tanta controversia como admiración.

Para la construcción del puente Talavera de la Reina se utilizó la grúa más alta de España, un monumento que acabaría pesando más de diez mil toneladas de acero. Pero este puente, con sus records y sus particularidades, se calcula que ha costado también una escandalosa cifra: 90 millones de euros. ¿Era necesario invertir tal cantidad de dinero en una racha de vacas flacas? ¿Resulta imprescindible el puente Talavera de la Reina para la localidad de Talavera?. Éstas son preguntas que posiblemente muchos se hagan. Ciertamente este puente podría servir de paradigma de muchas más obras iniciadas en un tiempo de bonanza y finalizadas o pendientes de finalizar en una época muy mala económicamente hablando. La utilidad y, sobre todo, el rendimiento obtenido con ellas marcaría la fina barrera entre el malgasto y la necesidad.

El puente Talavera de la Reina cuenta con un mirador en la azotea que alcanza vistas de hasta 150 ó 200 kilómetros de los alrededores.
Otros links de interés:
- Planos, artículos, fotografías, videos del puente atirantado de Talavera
- https://structurae.net/structures/talavera-de-la-reina-cable-stayed-bridge
- Tall history - Spanish bridge reaches lofty heights
- Descripción, cálculo y proceso constructivo del puente atirantado de Talavera
- El nuevo puente atirantado de Talavera - Revista del Ministerio de Fomento

Puente atirantado Baluarte - Durango, México (2004-2012)

El puente Baluarte Bicentenario es un puente atirantado localizado en la Sierra Madre Occidental en los límites de los estados de Durango y Sinaloa, sobre la Autopista Durango-Mazatlán, en México. Fue de 2012 a 2016 el puente atirantado más alto del mundo, por lo que recibió el reconocimiento Récord Guinness. Tiene una longitud de 1124 m, ancho de 20 m, un vano de 520 m y una altura sobre el río Baluarte de 402.57 m.

Proceso constructivo del puente Baluarte:



Otros links de interés:
- http://www.highestbridges.com/wiki/index.php?title=Baluarte_Bridge
- http://infraestructura.ingenet.com.mx/2013/07/15-datos-interesantes-sobre-el-puente-baluarte-el-mexicano-mas-alto-de-latinoamerica/
- http://www.mosingenieros.com/2013/08/puente-baluarte-o-bicentenario.HTML
- Determinación de coeficientes aerodinámicos
- Análisis ante cargas de viento
- Estudios básicos y proyecto constructivo