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Puentes a la ingeniería

27/03/2014

El viaducto de Millau, el más alto del mundo, es lo último dentro de la tendencia de grandes puentes que se ha extendido internacionalmente. Para su construcción se usaron técnicas novedosas, como el uso del atirantado o el movimiento del tablero mediante un proceso denominado lanzamiento. Un reto cuya ejecución ha hecho historia.

El paisaje que se puede admirar cuando se circula por la autopista A75 es, sin duda, uno de los más singulares que es posible encontrar en Francia. Y no lo es solamente por el entorno natural que cruza, sino porque desde cierto punto de esta vía se puede tener una vista muy especial.

En concreto, 268 m es lo que separa la carretera del suelo en el punto máximo del viaducto más alto del mundo: el de Millau. Para construirlo fue necesario emplear técnicas nunca antes utilizadas en un puente de estas dimensiones, nada menos que 2.460 m de longitud que discurren a una altura media de unos 150 m.

La solución escogida para salvar el vacío sobre la cuenca del río Tarn fue la propuesta por Michel Virlogeux y Norman Foster. Se trata de un puente multiatirantado (ver “Radiografía de un puente atirantado” en este mismo artículo), con seis tramos de 342 m de vano que reposan sobre siete pilares, apoyado en los extremos en dostramos de acceso de 204 m cada uno.

Si por las dimensiones ya resulta una estructura singular, lo es casi más por el hecho de que este tipo de técnica se suele emplear con puentes en los que sólo se utiliza un vano y en este caso son ocho. Los 2,4 km de largo del viaducto no se construyeron en una recta, sino en una curva con un radio imaginario de unos 20 km, practicada con un desnivel de algo más del 3% del comienzo al final.

Pilares originales

La construcción del viaducto de Millau se inició en 2001 con el levantamiento de los pilares y posteriormente se colocó sobre ellos el denominado tablero, es decir, la plataforma sobre la que se desplazan los vehículos. Los pilares del viaducto tienen distintas alturas que permiten salvar la orografía del abismo sobre el que se extiende.

Los dos más altos, de 245 y 223 m, fueron los más largos de los construidos hasta ese momento en el mundo. Estas columnas no sólo resultan peculiares por sus dimensiones, sino también por su forma. Huboque diseñarlas de una manera poco convencional. Los 90 m superiores de cada una de ellas están divididos en dos partes separadas.

La razón de esta forma se halla en el modelo de puente utilizado, con pilares rígidos, y en las dilataciones de origen térmico que sufre el tablero. Como los pilones que tensan los tirantes están encastrados en los pilares, las dilataciones se transmiten directamente del tablero a éstos (con un desplazamiento de hasta 40 cm).

La solución escogida aprovecha la encastración de los pilones y, a la vez, hace las columnas algo menos rígidas. Para la construcción de los pilares se empleó una técnica conocida como encofrado autodeslizante o trepador. Consiste en utilizar una plataforma que, mediante gatos hidráulicos, se va elevando por apoyo sobre el hormigón armado ya endurecido.

En otras palabras, la columna se levanta sobre sí misma a medida que se va construyendo. El posicionamiento de cada una de estas estructuras se siguió con la ayuda de comprobaciones altimétricas por GPS, lo que supuso contar con una precisión de 5 mm. Entre los pilares de hormigón se instalaron otros temporales para apoyo (aperos), con el fin de facilitar la colocación del tablero sobre las columnas. Estos armazones de acero fueron alzados telescópicamente y ayudaron a mover el tablero sobre los pilares de hormigón.

171 metros de ‘mecano’

El tablero se diseñó con la premisa de que tenía que soportar vientos fuertes, de hasta 200 km/h. En el caso de los puentes atirantados, se puede optar por dos modelos constructivos diferentes, en función de si los pilares son flexibles o rígidos. En el viaducto de Millau se escogió esta segunda técnica, que permite utilizar un tablero con un menor espesor en relación a la otra posibilidad.

Se concibió una vía de 32 m de anchura que deja espacio para dos sendas de 11,90 m cada una, suficiente para habilitar un espacio a tres carriles en cada sentido. Junto a estos carriles discurre un paso protegido de 2,20 m de anchura. Entre un sentido y otro de marcha se mantuvo un margen común de 4,5 m de ancho dedicado al anclaje de los cables del atirantado.

La plataforma se ideó con una forma curva por debajo. En realidad son dos tramos rectos que se unen a una espina central (un ortoedro), de tal modo que se crea un trapecio. El resultado es aerodinámico y ofrece una menor resistencia al aire. El grosor del tablero en la espina central llega a los 4,20 m.

A los lados de esta estructura se levantaron unos parapetos de 3 m de altura curvados hacia adentro que tienen el cometido de proteger de las inclemencias metereológicas a los vehí- culos que circulan por el puente. Todo el tablero se confeccionó en acero, en concreto, mediante la utilización de placas, laminados en caliente y vigas, que sumaron 36.000 t. Cada sección de esta parte del puente se fabricó como un kitformado por diversas piezas.

En concreto, una caja central con una sección de 4 m de ancho por 4,20 m de alto, varios paneles intermedios de 3,75 a 4,20 m de anchura, dos extremos de 3,84 m de ancho y unos tramos intermedios necesarios para conformar la estructura del cuerpo del tablero.

Los elementos fueron fabricados en la planta de Eiffel, la empresa encargada de la construcción, en Lauterbourg, y enviados a la obra directamente. Las piezas de la caja central se montaron en otra planta de Eiffel, en Fos-sur-Mer, y fueron enviadas después a su destino final. Para el transporte de todos estos elementos se utilizaron del orden de 2.000 camiones de tipo convoy.

Deslizamiento del tablero

Las piezas se unieron en un área de terreno próxima al emplazamiento final reservada a tal efecto. Allí se fueron montando tramos de 171 m en tres fases, cada una en una zona diferente. En la primera se unieron los elementos de la espina central, que a su vez se acopló en la segunda zona a los componentes laterales y en la tercera área se pintó el conjunto final, añadiéndose también las pantallas protectoras contra el viento.

Cada tramo de 171 m requirió el esfuerzo de unos 225 soldadores, cuatro semanas de trabajo y cinco toneladas de metal de soldadura. Tras fabricar cada uno de los tramos se procedió a una de las operaciones más delicadas de todo el proyecto: el lanzamiento del tablero.

La técnica consiste en situar sobre los pilares unos transportadores elevadores con capacidad para levantar 250 t y mediante una minuciosa sincronización por ordenador de varios de ellos alzar la plataforma, trasladarla 600 mm hacia adelante, apoyarla y retraerse para repetir el siguiente de los 16 ciclosque se podían hacer en una hora. De esta manera, se fueron pasando los tramos entre unos y otros pilares hasta su posición definitiva.

El papel de los pilonos

Para evitar que la tensión de la falta de apoyo de los primeros tramos del tablero provocara su rotura, se instalaron unos pilonos provisionales. Los pilonos son las extensiones de los pilares que se levantan por encima del tablero y a ellos se anclan los cables que tiran a su vez del tablero.

Una vez terminado el lanzamiento, se procedió a la soldadura de los tramos, para proporcionar continuidad a toda la estructura. Tras esta fase, se erigieron los pilonos restantes y los tensores definitivos. A fin de sostener el puente se utilizan pilares de hormigón, pero esta técnica requiere también el uso de tirantes que sujetan los vanos.

Esos tirantes se anclan a los pilonos. En concreto, se emplearon 1.500 t de acero para los primeros y 4.600 t para los segundos. Cada pilono tiene una altura de casi 89 m. Hay uno por pilar y de cada uno de ellos parten 22 tensores. Su construcción se realizó fuera de la obra y se trasladaron sobre trenes hasta su ubicación final.

Allí, mediante una grúa, se alzaron y se colocaron sobre el tablero, al que luego se soldaron por la base. Los tirantes, finalmente, se tensaron usando gatos hidráulicos con cuidado de repartir la fuerza de igual forma por todos los cables. La última fase de la construcción de este gigante de Millau fue el desmontaje de los pilares provisionales, seguida por el asfaltado de la superficie superior del puente con una capa de 6 cm de espesor.

Fue el colofón a tres años de intenso y minucioso trabajo, que comenzó en octubre de 2001 y terminó con su inauguración oficial en diciembre de 2004, una fecha que ya ha pasado a la historia de la ingeniería. ❊

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RADIOGRAFÍA DE UN PUENTE ATIRANTADO

Un puente atirantado es aquel en el que el tablero está suspendido de uno o varios pilones mediante unos tirantes o cabos gruesos de metal. La diferencia con los puentes colgantes es que en el caso de éstos el tablero queda sujeto en el aire por unos cables verticales que, a su vez, cuelgan de otros horizontales que se tienden entre torres por encima del puente, mientras que los atirantados sostienen el tablero desde los mismos pilares.

Descansar sobre pilares

En el caso del viaducto Millau el tablero no es sujetado sólo por elatirantado, sino que éste descansa sobre los pilares y su peso es sostenido por éstos en su zona adyacente y por los tirantes en aquellas más próximas al centro del vano.

La función de los cables de acero es transmitir el peso del tramo suspendido al pilar, de tal manera que el esfuerzo mayor, que es el que se soporta a medio camino entre un pilar y otro, sea aguantado por éstos. Si bien normalmente esta técnica se ha utilizado históricamente para puentes de uno o dos vanos, se ha comenzado también a usar para otros con un mayor número de tramos, como es, precisamente, el caso del viaducto de Millau.

 

VOLAR A 321 METROS DE ALTURA

Alto no es lo mismo que elevado y esta es una salvedad importante. Es decir, aunque el viaducto de Millau sea el de mayor altura del mundo — tiene una mayor envergadura desde la base del pilar más alto hasta la punta del pilono emplazado sobre el tablero—, no es el que se halla a más distancia con respecto al suelo.

Ese galardón corresponde a un puente en suspensión en las Montañas Rocosas de Colorado (Estados Unidos). El Royal Gorge Bridge vuela a 321 m de altura por encima del río Arkansas. Tiene 384 m de largo sostenidos por unas columnas de 46 m de altura. A pesar de la dificultad de la altura, toda la obra se terminó en sólo siete meses y desde su conclusión, en 1929, no ha habido otro puente que le haya destronado como el más elevado, aunque no el más alto, del planeta.

9.000 PILARES Si debemos remontarnos hasta principios de siglo para encontrar el nacimiento del puente más elevado, para dar con el más largo jamás construido –actualmente sigue imbatido– hay que retrotraerse hasta 1956. Se trata del Causeway, que cruza el lago Pontchartrain en Nueva Orleans (Estados Unidos).

Está formado por dos vías rectas de 38,42 km de longitud sostenidas por 9.000 pilares de hormigón, por las que circulan aproximadamente 40.000 vehículos al año. En estos momentos se está especulando con la posibilidad de construir una tercera vía para absorber el tráfico, que en poco tiempo podría colapsar el actual puente.

 

UN MAR DE ACERO EN LA CHINA

China ha finalizado este mismo verano la construcción del puente sobre la bahía de Hangzhou, el más largo del mundo de los que se han construido sobre el mar. Con una longitud de 36 km y un coste de 1.500 millones de dólares, este monstruo de la ingeniería ha dejado pequeños a otros puentes de gran envergadura como el que conecta Bahrein con Arabia Saudita a lo largo de 25 km. Su extensión es tal que podría unir Gran Bretaña con Francia a través del Canal de la Mancha.

Soportar tifones

Esta espectacular construcción de acero, una de las más ambiciosas que se han emprendido en el país asiático, está pensada para resistir los tifones que afectan a la costa oriental de China. Fue terminada en tan sólo tres años. Si bien las obras ya han finalizado, el puente no estará abierto al tráfico hasta junio de 2008, cuando permitirá a los usuarios desplazarse desde la ciudad de Cixi, situada en la provincia de Zhejiang, hasta Jiaxing, en el norte

 

EL RÉCORD EUROPEO DE FEHMARNBELT

Los gobiernos de Alemania y Dinamarca han acordado la construcción de un viaducto de 19 km que unirá el norte del continente con la península escandinava. Por la estructura –que se engloba en un proyecto más amplio denominado Cinturón de Fehmarn (o, simplemente, Fehmarnbelt) – discurrirán dos vías de tren y una autopista de cuatro carriles.

Cuando este puente esté finalizado, previsiblemente en 2018, se convertirá en el más largo de Europa, arrebatando el primer puesto al viaducto Vasco de Gama que se encuentra en Lisboa y que tiene una longitud de 17 km.

Invertir 5.000 millones de euros

Esta nueva infraestructura supondrá una inversión de 5.500 millones de euros y permitirá unir la localidad alemana de Puttgarden, en la isla báltica de Fehmarn, con la población danesa de Rodby, en la isla de Lolland.

De este modo, se facilitará el transporte terrestre entre ambos países, ya que hasta el momento sólo se pueden comunicar a través de transbordadores marítimos, que, por otro lado, verán seriamente afectada su viabilidad económica cuando finalice esta iniciativa.

Las obras comenzarán en 2011 y el presupuesto será asumido en su mayor parte por Dinamarca, que aportará aproximadamente unos 4.800 millones frente a los 800 que invertirá Alemania.

 

DISEÑOS A PRUEBA DE TERREMOTOS

Los diseñadores de puentes y viaductos estudian constantemente la forma de mejorar la estructura de sus proyectos ante los terremotos. Ingenieros de la Universidad de Buffalo (Estados Unidos) han probado con éxito una nueva metodología para que las torres de los puentes respondan a los movimientos de tierra saltando “literalmente” sobre ésta.

Esto permitirá que las torres de acero sobre las que se asienta la estructura puedan ser construidas, reformadas o reparadas con un coste mucho menor al tradicional. De este modo, la torre puede mecerse cuando exista un seísmo sin tener que someterse a toda la fuerza del mismo, con lo que se reduce la fuerza del volcado.

Control por radar

Por otro lado, una nueva técnica denominada FAR-NDT facilitará ver los daños producidos por un terremoto en los puentes y pilares de hormigón mediante un dispositivo de radar portátil. Las consecuencias del seísmo podrán evaluarse a través del revestimiento de polímero-fibra de vidrio, que normalmente se utiliza para fortalecer las columnas de hormigón envejecidas. Este procedimiento puede usarse in situ desde una distancia de más de diez metros, proporcionando lecturas inmediatas sin necesidad de desmantelar la estructura.