Tomado de Revista NOTICRETO No. 45

CONCEPTOS Y ESTUDIOS REALIZADOS PARA EL DISEÑO DEL PUENTE ATIRANTADO

Por Ings. Luis Ignacio Ramírez, Andres Londoño, Clara Consuelo Díaz. Orlando Duva. Integral S.A.

El viaducto Pereira - Dos Quebradas es el primer puente atirantado de envergadura en el país. Tiene una longitud total de 615 m, con una luz principal atirantada de 211 m, y una altura sobre el río Otún de 55m; el ancho de la sección transversal vial del tablero es de 24m como se muestra en las figuras Nos.1 y 2

ANÁLISIS ESTRUCTURAL

El tramo principal del puente está constituido por una estructura colgante de tipo atirantado, con tablero de vigas metálicas y losa de concreto. El tablero, cuya pendiente longitudinal es del 1,5%, además de estar soportado por los tirantes, se encuentra apoyado en dos pilas principales o pilones, en tres pilas secundarias, y en un estribo.  Las pilas principales del puente se proyectaron en concreto con forma de diamante, al igual que las secciones transversales de sus elementos variables. Las pilas secundarias son pórticos de concreto con secciones rectangulares. Para la cimentación se usaron pilotes profundos.

A. PROCESO GENERAL Y CRITERIOS BÁSICOS DE DISEÑO

En el diseño de un puente de tipo atirantado se debe hacer un especial énfasis en el estudio del proceso constructivo, y en las calidades y especificaciones de sus materiales constitutivos. El análisis y diseño del tramo atirantado se dividió en cuatro áreas de estudio principales: Tablero, Sub-estructura, Tirantes y detalles especiales como juntas, apoyos, topes sísmicos, etc.

En su desarrollo se plantearon varios modelos de análisis y se utilizaron programas de computador especializados.

 

B. ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Y EVALUACIÓN DE LA AMENAZA SÍSMICA

El estudio geotécnico incluyó una caracterización detallada del subsuelo desde el punto de vista geológico, la determinación de parámetros para el estudio de la interacción suelo-estructura, y la evaluación de la amenaza sísmica en el área, que es de gran complejidad geológica.

Se adelantó una campaña explorativa intensiva que incluyó 11 perforaciones con profundidades que llegaron a los 67m.

 
 

También se encontró que el viaducto estaría expuesto a dos fuentes principales de actividad sísmica. Para el caso de los sismos que interesaban al diseño, se encontró que tendían a tener la energía uniformemente distribuida en un rango de períodos muy cortos, y por tanto no representaban una amenaza importante para una estructura tan flexible como el viaducto.

C. ESTUDIOS DE VIENTOS

Con datos históricos de vientos en la zona del proyecto se determinaron los parámetros para los estudios en túnel de viento. "The Boundary Layer Wind Tunnel Laboratory", del Canadá elaboró un modelo a escala 1:60 del puente, y realizó una investigación en túnel de viento experimental, para encontrar la respuesta del puente a la acción del viento, en flujos laminares y turbulentos. Se constató que no se presentara inestabilidad asociada al modo torsional de vibración tipo "Flutter"

D ANÁLISIS DE CONSTRUCCIÓN

El principal análisis realizado fue el de construcción, en el que se tuvo en cuenta la secuencia de montaje, el cronograma, y los métodos de construcción previstos. Este análisis se efectúo con el programa "Bridge construction" que suministra los esfuerzos a los que  se someterá la estructura en cada etapa de construcción, considerando los efectos dependientes del tiempo como fluencia, retracción y resistencia de los elementos involucrados. Adicionalmente, suministra las tensiones durante la construcción y en condiciones de servicio para la revisión de las cajuelas (soportes del tablero) de los tirantes, también los datos para el diseño de apoyos, juntas, y finalmente las deformaciones requeridas para el control durante la construcción, de tal manera que se garantice que el perfil del tablero corresponda al perfil deseado.

El proceso constructivo de las luces laterales del tramo atirantado, adoptado para los diseños, se basó en el método de avance luz por luz, utilizando apoyos temporales. El proceso constructivo de la luz central se basó en el avance por voladizos:

  • El tablero se montaría en tramos de 11,10 m, iguales a la separación entre tirante, usando un carro de montaje para las vigas longitudinales.
  • Posterior al montaje completo de un segmento longitudinal se unirían las vigas longitudinales del siguiente segmento mediante pernos.
  • Luego se instalarían las vigas transversales con uniones también pernadas, se colocarían las placas de concreto prefabricadas, y a continuación se haría el vaciado de las zonas de concreto, ubicadas entre placas.
  • Finalmente se instalarían y tensarían los tirantes correspondientes al tramo. El proceso se repetiría sucesivamente, como se muestra en la figura No.3

El contratista introdujo modificaciones al sistema constructivo, ejecutando las luces laterales con el mismo sistema de luz central.