a r co de almonte autovía de la plata. tramo: hinojal-cácere...

5H o r m i g ó n y A c e r o R no 240, 2.º Trimestre 2006

1. RESUMEN

En este artículo se describe la tipolo-gía y proceso de construcción delPuente sobre el Río Almonte, en elTramo Hinojal – Cáceres, de la Autovíade la Plata N-630, que une Gijón con

A rco de AlmonteAutovía de la Plata. Tramo: Hinojal-Cácere s

Almonte ArchLa Plata dual carriageway. Hinojal-Cáceres stretch

R

Guillermo Siegrist RidruejoIngeniero de Caminos, Canales y Puertos

Siegrist y Moreno, S.L.

Sevilla, terminado de construir en elaño 2005. Los arcos se construyeroncombinando el avance por voladizossucesivos con una potente triangulaciónde perfilería rígida de acero que permi-tía el tesado de perfiles convencionales.El tablero se ejecutó con autocimbra

1. SUMMARY

This article describes the type andconstruction process involved in theBridge over the River Almonte, on theHinojal – Cáceres Stretch of La PlataN-630 dual carriageway joining Gijón

Fig.1. Viaducto de Almonte.Fig.1. Almonte Viaduct.

Arco de Almonte. Autovía de la Plata. Tramo: Hinojal-CáceresAlmonte Arch. La Plata dual carriageway. Hinojal-Cáceres stretch

G. Siegrist

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and Seville, whose construction con-cluded in 2005. The arches were built bycombining the cantilever method with apowerful rigid rolled steel section trian-gulation which allowed for the tension-ing of conventional rolled sections. Thedeck was built using scaffolding trussesfrom both ends and everything was realtime monitored by efficient instrumenta-tion that made use of state-of-the-arttechnology.

2. INTRODUCTION

The bridge over the river Almonte(Figure 1) stands out as a unique struc-t u re in the Hinojal Ju n c t i o n - N o r t hCáceres stretch of the historic RomanSilver Route (Ruta de la Plata).

Crossing the river in this area is influ-enced by Alcántara Reservoir, whichgenerates a flood area which may varybetween 150 metres of channel at level210 to about 170 metres at level 218,wh i ch is that of maximum storage,depending on the water level (Figure 2).

The Dual Carriageway’s grade heightabove the maximum storage level isabout 47 metres, and the plan alignmentruns in a straight line and in a concavetransition with a 10,500 parameter inelevation.

One of the most emblematic Romanbridges on Mainland Iberia, AlcantaráBridge is located downstream from thereservoir and presented an attractivechallenge to the bridge’s blending andaesthetics (Figure 3).

A fundamental conditioning factorfor studying possible solutions to be

desde ambos extremos, y todo ello fuecontrolado en tiempo real por una efi-caz instrumentación que hacía uso de lamás moderna tecnología.

2. INTRODUCCIÓN

En el tramo Enlace de Hinojal-Cáceres Norte, de la histórica Ruta de laPlata romana destaca, como estructurasingular, el puente sobre el río Almonte(Figura 1).

En esta zona, el paso sobre el río se veinfluenciado por la existencia delEmbalse de Alcántara, que genera unazona inundada que, dependiendo delnivel del agua, puede oscilar entre unos150 metros de cauce a la cota 210, hastaunos 170 metros a la cota 218, que es demáximo embalse (Figura 2).

La altura de la rasante de la Autovíasobre la cota de máximo embalse es deunos 47 metros, desarrollándose el tra-zado en planta en recta, y en alzado enacuerdo cóncavo de parámetro 10.500.

Aguas abajo del embalse se encuentrauno de los puentes romanos más emble-máticos de la Península, el Puente deAlcántara, lo cual presentaba un suges-tivo reto hacia la integración y la estéti-ca del puente (Figura 3).

adopted for resolving the dual car-r i agewa y ’s crossing was the possibilityof placing supports in the wa t e r, or not,since the bathymetric surveys obtaineds h owed that the ground slope at floodl evel is quite steep, re a ching ten metre sdepth fifteen metres from the shore,with respect to the maximum storagel ev e l .

Moreover, the decision was made notto place the bottom footing level below

level 210, so asnot to have prob-lems with build-ing these footingsand to ensure thep e r f o r m a n c eterm’s fulfilment.

The fo rego i n gled to a large spanbeing designedover the re s e r v o i r,varying betwe e nl evels 210 and218, dependingon the level atwh i ch the fo o t i n g swe re built, mak-ing it impera t i v e

to consider the cost of protection meas-u res to prevent the wo rk area from beingf l o o d e d .

Fig.2. Embalse de Alcántara en el cruce con la Vía de la Plata.Fig.2. Alcántara Reservoir at the crossing with the Silver Route.

Fig.3. Puente Romano de AlcántaraFig.3. Alcántara Roman Bridge


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Un condicionante fundamental paraestudiar las posibles soluciones a adop-tar para resolver el paso de la autovía,era la posibilidad o no de disponer apo-yos dentro del agua, ya que, las batimé-tricas obtenidas indicaban que la pen-diente del terreno en la cota de inunda-ción es bastante pronunciada, alcanzan-do diez metros de profundidad a quincemetros de la orilla, respecto a la cota demáximo embalse.

Por otro lado se adoptó la decisión deno poner la cota inferior de zapatas pordebajo de la cota 210, para no tener difi-cultades en cuanto a la ejecución deestos elementos, y asegurar los plazosde ejecución.

Todo lo anterior condujo a disponeruna luz importante en el vano sobre elembalse, variable, dependiendo de lacota a que se dispusiesen las zapatas,entre la 210 y la 218, haciendo impres-cindible considerar el costo de las medi-das de protección para impedir la inun-dación de la zona de trabajo.

Como consecuencia del estudio desoluciones realizado (véase apartado 3),se decidió adoptar una solución enpuente arco de tablero superior, cimen-tando las zapatas del arco a la cota214,00, siendo la de máximo embalse la218,00, con lo que la cota mínima delarco en el arranque es la 220,934, muypor encima de la cota de máximoembalse, asegurando de esta forma la

posibilidad de construir el arco aún enel caso de niveles altos del agua(Figuras 4 y 5).

3. SOLUCIONES ESTUDIADAS

3.1. Descripción de las SolucionesEstudiadas

Una vez definido el orden de magni-tud de la luz principal y tratando de

As a result of the study carried out onsolutions (see section 3), it was decidedto adopt a deck arch bridge solution,with the arch footing foundations atl evel 214.00, with maximum storagelevel being 218.00, with which the min-imum level of the arch at the springingis 220.934, far above the maximum stor-age level, thus ensuring the possibilityof building the arch even in the event ofhigh water levels (Figures 4 and 5).

3. SOLUTIONS STUDIED

3.1. Description of the SolutionsStudied

Once the order of magnitude of themain span had been defined and in anendeavour to make the construction ofthe deck independent of the bottomground, 8 possible solutions which canbe grouped into the fo l l owing typeswere studied:

A. Deck arch bridge, built with thecantilever method.

B. Frame bridge or straight spanbuilt by the cantilever method.

c. Stayed bridge, built by the can-tilever method.

Four (4) alternatives were studied forthe deck arch bridge (solution A), withone structure for each carriageway. It

Fig.4. Máximo nivel del embalse, en construcción.Fig.4. Maximum level of the reservoir, under construction.

Fig.5. Máximo nivel del embalse, en construcción.Fig.5. Maximum level of the reservoir, under construction.


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was estimated that when circumstancesas occurred in this case concur, with asteep sided V shaped valley site in rockyground with good characteristics forfoundations, this was the most suitablesolution both structurally and aestheti-cally (Figure 6).

Solutions were discussed in the firstthree for the reinforced concrete boxarch for different arch footing founda-tion levels, between 210 and 218 ofmaximum storage, which lead to spansbetween 170 and 210 metres. The archthickness varied in them all, whilst eacharch had a constant width, the same asthe bottom width of the decks.

A fourth variant was also studied withmixed arches, with a steel U section,that served as an outside formwork forthe concrete poured once the metal archhad been built (Figure 7). The arch’s

outside dimensions were the same as inthe re i n fo rced concre t e, 184 metre sspan variant, and inside, expandedpolystyrene weight relieving cylinderswere placed.

It was planned to build the arch in thefour variants by the cantilever system,staying from two towers built on thepiers located at the arch springings,with their relevant retaining cables, inorder to balance the horizontal loads onthe provisional towers. These retainingcables were anchored in the access pierand abutment footings. The provisionalt owe rs we re tra n s v e rs a l ly guyed toensure their stability in this direction.

Once the arches had been built andthe provisional stayings had beenre m oved, the piers we re constructedwith climbing formwork and the deckspan by span using advance carriages

independizar la construcción del tablerodel terreno inferior, se estudiaron 8posibles soluciones, que pueden agru-parse en las tres tipologías siguientes:

A. Puente arco, de tablero superior,construido por avance en voladizosucesivo.

B. Puente pórtico o tramo recto cons-t ruido por avance en vo l a d i z osucesivo.

C. Puente atirantado, construido poravance en voladizo sucesivo.

Se estudiaron 4 variantes correspon-dientes al puente arco de tablero supe-rior (solución A), con una estructurapara cada calzada. Se estimó que, cuan-do concurren las circunstancias que sedieron en este caso, de una cerrada en Vcon laderas escarpadas, en un terrenorocoso de buenas características paracimentaciones, era la solución más ade-cuada, tanto estructural como estética-mente (Figura 6).

En las tres primeras se barajaron solu-ciones para el arco en cajón de hormi-gón armado para diferentes cotas decimentación de las zapatas del arco,entre la 210 y la 218 de máximo embal-se, que obligaban a unas luces compren-didas entre los 170 y los 210 metros. Entodas ellas el canto del arco era variable,mientras que cada arco tenía una anchu-ra constante, la misma que la anchurainferior de los tableros.

Se estudió asimismo una cuart avariante con arcos mixtos, con secciónen U de acero que s e rv í a n de encofradoexterior al hormigón que se vertía unavez construido el arco metálico (Figura7). Las dimensiones exteriores del arcoeran las mismas que en la variante de184 metros de luz de hormigón armado,

Fig.6. Arco tablero superior. Solución A: Variante de arco en cajón de hormigón armado con luz máxima.Fig.6. Deck arch bridge. Solution A: Variant of a reinforced concrete box arch with maximum span.

Fig.7. Solución A: variante de arco mixto de tablero superior.Fig.7. Solution A: mixed deck arch variant.


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y se disponían aligeramientos interioresde poliestireno expandido.

En las cuatro variantes se previó laconstrucción del arco en voladizo suce-sivo, atirantando desde dos torres insta-ladas sobre las pilas situadas en losa rranques del arco, con sus corr e s-pondientes cables de retenida, paraequilibrar las cargas horizontales sobrelas torres provisionales. Estos cables deretenida se anclaban en las zapatas delas pilas de los accesos y de los estribos.Los pilonos provisionales se venteabantransversalmente para asegurar su esta-bilidad en esta dirección.

Una vez construidos los arcos y supri-midos los atirantamientos provisionales,se construían las pilas con encofradostrepantes, y el tablero vano a va n omediante carros de avance que llevanincorporados cerchas de lanzamiento deunos 45 metros de longitud.

En cuanto a la tipología de puentepórtico construido por avance en vola-dizo sucesivo (solución B), se estudia-ron tres variantes.

Esta solución, dependiendo de que laszapatas de las pilas se dispusiesen a lascotas 218, 214 ó 210, y suficientementeempotradas en el terreno para admitircargas de cimentación elevadas, dabalugar a luces de 194, 182 y 172 metrosrespectivamente, con tableros de sec-ción cajón de hormigón pretensado decanto variable parabólicamente, segúnlas diversas luces (Figura 8).

La construcción de las pilas se efec-tuaba mediante encofrados trepantes, deunos 5 metros de altura y los tableros seconstruían por avance en voladizo suce-sivo, hormigonando sobre cimbra unazona de 13 metros sobre las pilas tabi-que, y avanzando mediante dovelas hor-migonadas sobre carro de avance.

Finalmente se estudió una quinta yúltima variante de la solución A corres-pondiente a un puente arco único,habiendo reducido la anchura de media-na en las dos calzadas, de forma quequedaba una estructura de 26.50 metrosde anchura total, correspondientes, enprimera y segunda fase, a una distribu-ción de calzadas, arcenes, cebreados yapoyos de barreras exteriores igual a lasde las soluciones de estructura doble, ydejando 0,50 metros en el centro paradisponer una barrera rígida doble entreambas circulaciones.

Se estudió el caso de disponer laszapatas del arco a la cota 214, para com-pararlo con las variantes de arco doble yde puente en estructura pórtico que tení-an las cotas de zapatas a la misma altu-ra, con la misma luz que en la soluciónA – variante 2 y una sección para elarco, en hormigón armado, en cajónmonocelular (Figura 9).

El tablero era un cajón, tambiénmonocelular, de hormigón pretensado,

which have launching frames incorpo-rated about 45 metres long.

Three variants were examined for thetype of frame bridge built by the can-tilever system (solution B).

Depending on whether the pier foot-ings were built at levels 218, 214 or210, suffi c i e n t ly embedded in theground to take heavy foundation loads,this solution gave rise to spans ofrespectively 194, 182 and 172 metres,with prestressed concrete box sectiondecks, parabolically varying in thick-ness, according to the various spans(Figure 8).

The piers were built using climbingformwork, about 5 metres high, and thed e cks we re built by the cantilev e rmethod, concreting an area of 13 metreson centring on the partition piers, andadvancing by means of segments con-creted on the advance carriage.

Finally, a fifth and last variant ofsolution A was studied, a single arch

Fig.8. Solución B: variante en puente pórtico de máxima luz.Fig.8. Solution B: maximum span frame bridge variant.

Fig.9. Solución A: variante en arco único de tablero superior.Fig.9. Solution A: single deck arch.


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b r i d ge, having reduced the middlereservation width in the two carriage-ways so that a structure 26.50 m overallwidth remained, with a distribution ofc a r r i ageways, hard shoulders, ro a dmarkings and outside barrier supportsin a first and second phase the same asthose of the double structure solutionand leaving 0.50 metres in the centre forfitting a rigid, double barrier betweenboth traffic carriageways.

The case of building the arch footingsat level 214 was studied, so as to com-pare it with the double arch and framestructure bridge variants which had thefooting levels at the same height, withthe same span as in solution A – variant2 - and a section for the arch in rein-forced concrete in a single cell box(Figure 9).

The deck was also a single cell box, inp re s t ressed concre t e, continuous andaided by precast side ribs serving tocomplete the 26.50 metres top width.

In the designers ’ opinion, the stayedsolution (solution C) was not the mosts u i t able for this ra n ge of spans since itwas cl e a rly more expensive than the fo re-going two and, more ov e r, did not fit inwell with very rough ground and steepsides as happened in this case, but on theother hand, would have been better onflat ground and a low grade height ov e rthe ground as this would enable thet h i ckness of the deck in the frame ors t raight span solution to be re d u c e d .

3.2. Comparative Analysis of theSolutions

The least expensive solution asregards the financial aspect was thedouble structure in a 170 metre spanconcrete arch bridge with footings atlevel 210, followed by the single bridgesolution in a 180 metres span concretearch, with foundations at level 214, withthe concrete arch solutions becomingmore expensive as the span increaseswhen raising the foundation level of thefootings. The mixed arch was, in turn, alittle more expensive than the concretearch, 3.5% difference between the twodouble arches with 180 metres span,with foundations at level 214.

The frame bridge solutions, buildingthe deck by the cantilever system,p roved more expensive than arch

bridges with foundations at the samelevels, with the percentage differenceincreasing as the span diminished, from4.3% for structures with foundations atlevel 218, to 8.3% for structures at level210. This is due to the fact that thewhole deck is expensive in these solu-tions, since long spans are maintainedover the whole length and in archbridge solutions, decks are much lessexpensive and their importance in thetotal cost increases as the arch spandecreases.

In any event, the differences do notprove to be very large, with a 14.8% dif-fe rence between the most expensivesolution, which is the two frame struc-tures of 194 metres span, and the leastexpensive, which is the 2 concrete archstructures with 170 metres span. Thedifference was really small and, at thosevalues, it could not be ensured that theorder in which the eight structures wereplaced was right, since it would dependa lot on the equipment the constructioncompany had.

In the construction aspect, the solu-tions of a frame bridge built with thecantilever method was simpler to buildthan the solutions of an arch bridgewith staying from provisional towers,that brought with it a series of quite del-icate tensioning and detensioning oper-ations, calling for highly skilled labour.However, it must not be forgotten thatthe straight span bridge with the longestspan built in Spain by the cantileversystem was Almaraz over the river Taguson the Navalmoral-Jaraicejo stretch ofthe A-5 Madrid to Badajoz dual car-r i ageway with a 175 metres centra lspan, and, therefore, two of the solu-tions would be a re c o rd in Spain.Furthermore, the density of steel, bothprestressed and passive, is very impor-tant in these decks, making their con-struction very difficult. In their favourwas the fact that this is a constructionmethod very well known to Spanish con-struction firms which have built quite afew bridges of this type.

The advantage of frame solutionsover arch bridge solutions was greateras rega rds the performance term,although the total term for the archsolutions when a double viaduct isinvolved could be reduced by removingthe self-bearing trusses whilst the archof the first structure is being built, inorder to build the access spans of the

continuo ayudado por costillas lateralesprefabricadas que servían para comple-tar los 26,50 metros de ancho superior.

En cuanto a la solución atirantada(solución C) se consideró, en opinión delos proyectistas, que no era la más ade-cuada para este rango de luces, ya queera claramente más cara que las dosanteriores y por otra parte no encajabamuy bien en un terreno muy accidenta-do, con laderas escarpadas como ocu-rría en este caso, y sí, en cambio, hubie-ra quedado mejor en un terreno llano ycon altura de rasante reducida sobre elt e rreno, ya que permitía disminuirmucho el canto del tablero de la solu-ción de pórtico o tramo recto.

3.2. Análisis Comparativode las Soluciones

En cuanto al aspecto económico serefiere, la solución más económica erala estructura doble, en puente arco dehormigón, de 170 metros de luz, conzapatas a la cota 210, seguida de la solu-ción en puente único, en arco de hormi-gón de 180 metros de luz, cimentado ala cota 214, encareciéndose las solucio-nes arco de hormigón a medida que, alsubir la cota de cimentación de las zapa-tas aumenta la luz. A su vez, el arcomixto era un poco más caro que el arcode hormigón, un 3,5% de diferenciaentre los dos arcos dobles de 180 metrosde luz, cimentados a la cota 214.

Las soluciones de puente pórt i c o ,construyendo el tablero por voladizossucesivos, resultaron más caras que lascorrespondientes a puentes arco cimen-tadas a los mismos niveles, aumentandola diferencia porcentual a medida quedisminuye la luz, pasando de un 4,3%para estructuras cimentadas a la cota218, al 8,3% para estructuras cimenta-das a la cota 210. Y ello es debido a queen estas soluciones, todo el tablero escaro, pues se mantienen luces importan-tes en toda la longitud, y en las solucio-nes de puente arco, los tableros sonmucho más baratos, y su importancia enla composición del costo total aumentaa medida que disminuye la luz del arco.

En cualquier caso, las diferencias noresultaron muy importantes, habiendouna diferencia del 14,8% entre la solu-ción más cara, que es la de dos estructu-ras en pórtico de 194 metros de luz, y lamás barata, que es la de 2 estructuras en


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arco de hormigón de 170 metros de luz.Realmente la diferencia era pequeña y,en esos valores, no podía asegurarse queel orden dado a las ocho estructurasfuese el verdadero, ya que dependeríamucho de los medios con que contase laempresa constructora.

En el aspecto constru c t ivo, las solucio-nes de puente pórtico construido porvoladizos sucesivos, eran más simples dec o n s t rucción que las soluciones depuente arco, con atirantamientos desdepilonos provisionales, que conlleva b a nuna serie de operaciones de tesado y des-tesado bastante delicadas, y que ex i g í a nuna mano de obra muy especializada.Ahora bien, no hay que olvidar que elpuente de tramo recto de vano más larg oc o n s t ruido en España por avance envoladizo sucesivo, era el de A l m a r a z ,sobre el río Tajo, en el tramo Nava l-moral-Jaraicejo, de la A u t ovía A-5, deMadrid a Badajoz, con un vano centralde 175 metros de luz, por lo que dos delas soluciones serían récord en España.Además, la densidad de acero, tanto depretensado como pasivo, es muy impor-tante en estos tableros, difi c u l t a n d omucho la ejecución de los mismos.Tenían en su favor que es un métodoc o n s t ru c t ivo muy conocido por lasempresas constructoras españolas, quehan realizado bastantes puentes de estat i p o l og í a .

En lo que se refiere al plazo de ejecu-ción, la ventaja de las soluciones pórti-co frente a las de puente arco era mayor,si bien el plazo total de las solucionesarco cuando se trata de un viaductodoble se podría reducir desmontando lascerchas autoportantes mientras se estác o n s t ru yendo el arco de la primeraestructura, para construir los vanos deacceso de la segunda estructura, con loque la diferencia con las soluciones pór-tico sería muy pequeña o nula.

Atendiendo al aspecto estético, lassoluciones en puente arco eran, en prin-cipio, superiores a las de tipo pórtico,aunque estas últimas, con las dimensio-nes indicadas, tenían una gran diafani-dad (Figura 10).

De todas formas, la expresividad deaquéllas, resultaba superior a la de estasúltimas, con la idea de salto que llevaimplícito el arco, aunque, en este caso,la longitud de los accesos, en especial elde la margen izquierda, disminuía lasuperioridad estética de estas soluciones(Figura 11).

3.3. Solución Elegida

Aunque en principio, la solución depuente arco único cimentado a la cota214, parece muy atractiva, con un pre-supuesto igual, prácticamente, al de lasolución en doble arco de 170 metros deluz que es la más barata, y con un ries-go de inundación de las cimentacionesbastante reducido, pues esta cota sóloestaba cuatro metros por debajo de la demáximo embalse, se desechó ya quetenía dos inconvenientes importantes,como son la reducción de mediana, queobligaba a hacer unas transiciones delancho de la misma antes y después delviaducto y, sobre todo, el no poder dar

second structure, with which the differ-ence with frame solutions would be verysmall or nil.

As regards the aesthetic aspect, archsolutions were initially superior to thef rame type although the latter wa sgreatly diaphanous with the dimensionsgiven (Figure 10).

In any event, the expressivity of the fo r-mer proved far superior to the latters ’ ,with the idea of a leap the arch bearsimplicit with it, although, in this case, theaccess lengths reduced the aestheticsuperiority of these solutions, particular-ly the left hand side’s (Fi g u re 11).

Fig.10. La solución en voladizos aportaba gran diafanidad.Fig.10. The cantilever solution provided great transparency.

Fig.11. Solución en Arco escogidaFig.11. Arch solution chosen.


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3.3. Solution Chosen

Although, initially, the single archsolution with foundations at level 214would seem most attractive, with anestimated cost practically the same asthe double arch with 170 metres spanwhich is the least expensive and with aquite low foundation flooding risk sincethis level was only four metres below themaximum storage ’s, it was re j e c t e dsince it had two major problems, thereduction in the middle re s e r v a t i o n ,which forced transitions of its width tobe made before and after the viaductand, particularly, not being able toallow site traffic to travel on it until itwere completely concluded, as againstthe two structure solutions, where theycould be opened to site traffic as soonas the first was finished, with the advan-tage of having the two parts of the spanconnected to expedite its construction.Likewise, there was the possibility ofbringing one carriageway into service,without the complete span being fin-ished.

The two concrete arch structures witha 180 metres span and foundations atl evel 214 we re thus proposed as thesolution to be undertaken, with muchless risk of flooding than that with fo u n-dations at level 210, wh i ch was the leaste x p e n s i v e, and only 2.6% more expen-sive than the latter. In addition, it hadthe advantage over the mixed, concre t ea rch variant of requiring less upkeepand blending better into the surro u n d i n gl a n d s c a p e, as a totally stone solution.

4. SOLUTION DESIGNED

Two structures were designed, one foreach carriageway, with a width of 13.50metres, with two 3.50 metre lanes, rightshoulder of 2.50 and left of 1.00 metres,with a road marked area of 2.00 metresand two end areas of 0.50 metres forlocating the rigid barriers. Thus, in afuture extension to three lanes, therewill be three 3.50 metre lanes and two1.00 metre shoulders.

4.1. Arch

The arches for both carriagewa y sa re identical, with 184 metres span and42 metres deflection, and, there fo re,the sag/span ratio is 1/4.38, very suit-able for an arch of this size (Fi g u res 12and 13).

The section is a single cell box with athickness varying linearly between 3.00metres at springings and 1.80 metres atthe crown, with slenderness ratios of1/61.33 and 1/102.22. The width is keptconstant at 6.00 metres, with 0.35 metreweb and top and bottom slab thickness-es, and tapered beams in the slabs 0.50metres long and 0.30 metres thick insideand, 0.30x0.30 outside, with which theoverall width of the slabs is 6.60 metres(Figure 14). Thus, two lines are drawndelimiting the arch’s thickness. The sec-tion becomes solid in the initial metre ofboth springings and in the areas wherethe piers that load directly onto thearch, are embedded, leaving circular

paso al tráfico de obra por el viaductohasta que no estuviese completamenteterminado, frente a las soluciones dedos estructuras, en las que se podía abriral tráfico de obra en cuanto estuvieseacabada la primera, con la ventaja quesupone el tener conectadas las dos par-tes del tramo para agilizar la construc-ción del mismo. Asimismo, cabía laposibilidad de poner en servicio unacalzada, sin tener finalizado el tramocompleto.

Por todo ello se propuso como solu-ción a desarrollar, la de dos estructurasen arco de hormigón de 180 metros deluz, cimentados a la cota 214, conmucho menor riesgo de inundación quela cimentada a la cota 210, que era lamás barata, y sólo un 2,6% más caraque ésta. Además, tenía la ventaja sobrela variante en arco mixto de hormigón,de exigir menos conservación y quedarmejor integrada en el paisaje circundan-te como solución totalmente pétrea.

4. SOLUCION PROYECTADA

Se proyectaron dos estructuras, unapara cada calzada, con una anchura de13,50 metros, correspondientes a doscarriles de 3,50 metros, arcén derechode 2,50 e izquierdo de 1,00 metro, conuna zona cebreada de 2,00 metros y doszonas extremas de 0,50 metros para ubi-cación de las barreras rígidas. De estaforma, en una futura ampliación a trescarriles, quedarán tres carriles de 3,50metros y dos arcenes de 1,00 metro.

4.1. Arco

Los arcos para ambas calzadas sonidénticos, de 184 metros de luz y 42metros de flecha, por lo que queda unarelación de rebajamiento de 1/4,38, muyadecuada para un arco de esta enverga-dura (Figuras 12 y 13).

La sección es en cajón monocelular,con canto va r i a ble linealmente entre3,00 metros en arranques y 1,80 metrosen clave, con relaciones de esbeltez de1/61,33 y 1/102,22. El ancho se mantie-ne constante, de 6,00 metros, con espe-sores de almas y losas superior e infe-rior de 0,35 metros, y unas cartelas enestas últimas de 0,50 metros de longitudy 0,30 metros de espesor en el interior,que en el exterior son de 0,30x0,30, conlo que el ancho total de las losas es de

Fig.12. Solución Proyectada: Planta y Alzado generales.Fig.12. Solution Designed: General Plan and Elevation.


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6,60 metros (Figura 14). De esta formase materializan dos líneas que delimitanel canto del arco. La sección se macizaen el metro inicial de ambos arranques,y en las zonas de empotramiento de laspilas que cargan directamente sobre elarco, dejando unos huecos circulares de80 cm. de diámetro para paso de hom-bre y otros huecos del mismo diámetroen la losa inferior, a 1,70 metros de losarranques, para acceso al interior delarco.

Las zapatas de los arcos, escalonadaspara adaptarse a la topografía de lasladeras y ofrecer unas u p e r f icie de apoyoprácticamente normal ala directriz del arco, tie-nen una dimensióntransversal de 14 metrosy una proyección hori-zontal, en dirección lon-gitudinal, de 14,20metros. El canto medioes de 5 metros, y trans-miten una carga máximade punta al terreno de0,88 N/mm2 y media deunos 0,50 N/mm2.

4.2. Tablero

Los tableros se resuel-ven a base de losas ali-geradas postesadas, convanos intermedios de 22

metros y extremos de 18 metros. Deacuerdo con la topografía ex i s t e n t e ,especialmente en la margen izquierdadel río, la calzada izquierda tiene 18vanos, con una longitud de 388 metros,y la derecha 20 vanos, con una longitudtotal de 432 metros. Los dos vanos demás, en esta última, corresponden a lamargen izquierda, estando alineados losestribos dorsales de ambas calzadas.

La sección es una losa aligeradamediante cinco aligeramientos circula-res de 75 cm. de diámetro, con un cantoconstante de 1,10 metros en los 6,40

gaps 80 cm in diameter for a man-passand other gaps of the same diameter inthe bottom slab 1.70 metres from thespringings, for accessing the inside ofthe arch.

The arch footings, stepped to matchthe hillsides’ topography and offer asupport area practically perpendicularto the arch’s directrix, are transversally14 metres in dimension and project hor-izontally 14.20 metres in a longitudinaldirection. The average thickness is 5metres, and they transmit a maximumtip load of 0.88 N/mm2 and average ofabout 0.50 N/mm2 to the ground.

4.2. Deck

D e cks are made of lightwe i g h t ,postensioned slabs with intermediatespans of 22 metres and end spans of 18metres. In keeping with the existingtopography, especially on the river’s leftbank, the left hand carriageway has 18spans, with a length of 388 metres, andthe right one 20 spans, with an overalllength of 432 metres. The additional twospans in the latter are for the left handbank, with the abutments of both car-riageways being dorsal aligned.

The section is a slab, weight relievedby five circular, 75 cm diameter holes,with a constant thickness of 1.10 metresin the 6.40 central metres, inclined sidefacings with a horizontal projection of0.70 metres and 2.85 metre overhangs,

Fig.13. Solución Construida: Vista general.Fig.13. Solution Built: General view.

Fig.14. Sección tipo.Fig.14. Typical section.


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until completing the overall width of13.50 metres. The overhang thicknessesvary linearly between 0.40 and 0.20metres at the end. The section becomessolid along 1.50 metres above abut-ments, and along 5.40 metres abovepiers, corresponding to the 4.40 metresof the span by span construction can-tilever and one metre of the previousspan (Figures 15 to 17).

The deck rests on neoprene bearingsbound into the piers, which emerge fromthe arch, embeds into the piers framingthe arch and is supported on neoprene-teflon bearings on the piers with foun-dations in the natural ground and in theabutments.

In accordance with constructionrequirements, the deck is built with self-bearing centring advancing from bothabutments simultaneously, to symmetri-cally gravitate on the arch in the differ-ent construction phases (Figure 18).

metros centrales, paramentos lateralesinclinados con proyección horizontal de0,70 metros y unos voladizos de 2,85metros, hasta completar la anchura totalde 13,50 metros. El canto de los voladi-zos varía linealmente entre 0,40 y 0,20metros en el extremo. La sección semaciza en 1,50 metros sobre estribos, ysobre pilas en 5,40 metros, correspon-dientes a los 4,40 metros de voladizo dela construcción vano a vano, y un metrodel vano anterior (Figuras 15 a 17).

El tablero se apoya sobre aparatos deneopreno zunchado en las pilas quesalen del arco, se empotra en las pilasque enmarcan el arco, y se apoya sobreaparatos de neopreno-teflón sobre laspilas cimentadas en el terreno natural yen los estribos.

De acuerdo con las exigencias cons-tructivas, el tablero se ejecuta mediantecimbra autoportante avanzando desdeambos estribos simultáneamente, parallegar a gravitar de manera simétricasobre el arco en las diferentes fasesc o n s t ru c t iva s ( Figura 18). El últimovano que se hormigona y tesa es el queestá sobre la clave del arco.

Los tres vanos centrados sobre elarco se encofran con cimbra apoy a d adirectamente sobre el arco por probl e-mas de espacio para poder ubicar laa u t o c i m b r a .

Para poder ejecutar el vano central decierre, se procede a prolongar la mitad

Fig.15. Vista tablero en construcción.Fig.15. View of deck under construction.

Fig.16. Tablero listo para hormigonar.Fig.16. Deck ready for concreting.

Fig.17. Detalles frente de fase del tablero.Fig.17. Details, front of deck phase.


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de los cables de pretensado que vienende cada uno de los dos lados, a modo detrenzado, dejando unas vainas en elvano opuesto por las que se enfilan loscables de pretensado y anclando los

mismos en unos alojamientos dejados atal fin en la cara superior de la secciónejecutada (Figura 19). De esta manerase procede a tesar la mitad de los cablesdesde cada extremo, y la ley de esfuer-

The last span to be concreted and ten-sioned is the one over the arch crown.

The three spans centred over the archare shuttered with centring directly sup-ported on the arch because of problemsof space for locating the scaffoldingtruss.

In order to build the central closingspan, half of the prestressing cablescoming from each of the two sides isprolonged as braiding, leaving sheathsin the opposite span through which theprestressing cables are threaded, andanchoring them in housings left for suchpurpose in the top side of the sectionbuilt (Figure 19). Thus half the cablesare tensioned from each end and the lawof prestressing stresses is symmetricalat all times.

4.3. Piers and Abutments

The piers are prism shaped, 5 metresin the cross direction, and those withdirect foundations in the ground, 1.50m e t res in the longitudinal dire c t i o n ,2.50 metres those with foundations onthe arch footings, and those supporteddirectly on the arch, 1.50, 1.20 and 0.80metres, with the first dimension corre-sponding to the first piers, the second tothe second piers and the third to thefour centre piers.

Except for the 0.80 metre piers, whichare solid, all the rest have a box section,with 0.25 metre walls. The height of the2.50 metre piers is 41.11 and 37.95metres, the same on both carriageways,the 1.50 metre piers are 32.45 and29.99 metres high in those supported on

Fig.18. Ejecución del tablero mediante autocimbra.Fig.18. Building the deck with scaffolding truss.

Fig.19. Detalle de cruce del pretensado en la última fase del tablero.Fig.19. Detail of the prestressing crossing in the deck’s last phase.


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the arch, and varies between 14.75 and33.25 metres for those supported on theground in the left hand carriageway,and between 12.84 and 30.55 metres forthose of the right hand carriagew ay.Likewise, the 1.20 metre piers are 17.58and 15.82 metres high and the 0.80metre piers, 8.20, 3.90, 3.55 and 7.14metres.

The piers supported on the groundhave footing foundations, the dimen-sions of which are 7x4x1.50 metres and8x5x2.00 metres, depending on theheight and the loads on them.

The abutments are reinforced, 1.35 mthick concrete walls, with the footprintcorresponding to the deck’s perimeter inorder to achieve a twin effect of the lat-ter in the former, with a toe wall thick-ness of 0.30 metres. The latter thickensalong the top 25 cm to 0.60 metres, withthe purpose of laying the expansionjoint which is the reinforced neoprenetype for 230 mm. run. The abutmentwall height is 8.95 metres at abutment1; 7.75 metres at abutment 2; 8.34metres at abutment 3 and 7.80 metres atabutment 4 on average and their foun-dations are footings of 5.35 metres and1.50 metres thick, except at abutment 2,where the footing measures 4.85 metres.Abutment 3 and 4 footings are stepped

to adapt to the ground’s configuration,and a longitudinal wall is built betweenthem both, at the edge of the left handcarriageway, 43.45 metres long, withjoints every 10 metres. Wing walls aredesigned at the outside edges of theseabutments and at all edges of abutments1 and 2, over the length of the front wallfootings, with wings 5 metres in length(Figure 21).

zos de pretensado permanece simétricaen todo momento.

4.3. Pilas y Estribos

Las pilas son prismáticas, de 5 metrosen dirección transversal, de 1,50 metrosen dirección longitudinal las que vancimentadas directamente en el terreno,de 2,50 metros las cimentadas sobre laszapatas de los arcos, y de 1,50, 1,20 y0,80 metros las apoyadas directamenteen los arcos, correspondiendo la prime-ra dimensión a las primeras, la segundaa las segundas pilas y la tercera a lascuatro pilas centrales.

Excepto las de 0,80 metros, que sonmacizas, todas las demás son de seccióncajón, con paredes de 0,25 metros. Laaltura de las pilas de 2,50 metros es de41,11 y 37,95 metros, iguales en ambascalzadas, la de las de 1,50 metros es de32,45 y 29,99 metros en las que apoyansobre el arco, y oscila entre 14,75 y33,25 metros en las que apoyan sobre elterreno en la calzada izquierda, y entre12,84 y 30,55 metros en las de la calza-da derecha. Asimismo, la altura de laspilas de 1,20 metros es de 17,58 y 15,82metros y la de las pilas de 0,80 metrosde 8,20, 3,90, 3,55 y 7,14 metros.

Las pilas apoyadas sobre el terreno secimentan mediante zapatas, cuyasdimensiones son de 7x4x1,50 metros yde 8x5x2,00 metros, según la altura ylas cargas sobre las mismas.

Fig.20. Alzado general en construcción.Fig.20. General elevation under construction.

Fig.21. Alzado del Estribo 2.Fig.21. Elevation of Abutment 2.


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Los estribos son muros de hormigónarmado, con un espesor de 1,35 metros,con la huella correspondiente al contor-no del tablero para obtener un efecto demacla de éste en aquél, quedando unespesor de murete de 0,30 metros. Éstese regruesa en los 25 cm. superioreshasta 0,60 metros, con objeto de podercolocar la junta de dilatación, que es deltipo de neopreno armado para 230 mm.de recorrido. La altura de los muros deestribo es de 8,95 metros en el estribo 1;7,75 metros en el estribo 2; 8,34 metrosen el estribo 3, y 7,80 metros en el estri-bo 4, de media, y se cimentan sobrezapatas de 5,35 metros y 1,50 metros decanto, excepto en el estribo 2, en el quela dimensión de la zapata es de 4,85metros. Las zapatas de los estribos 3 y 4se escalonan para adaptarse a la confi-guración del terreno, y entre ambos sedispone un muro longitudinal, al bordede la calzada izquierda, de 43,45 metrosde longitud, con juntas cada 10 metros.En los bordes exteriores de estos estri-bos y en todos los de los estribos 1 y 2,se diseñan muros en vuelta en la longi-tud de las zapatas de los muros fronta-les, con aletas voladas de 5 metros delongitud (Figura 21).

4.4. Proceso Constructivo

A continuación se describen los tra-bajos necesarios para la realización de

la estructura del Viaducto sobre el ríoAlmonte, tanto lo que se estudió en elproyecto original, como lo que final-mente se construyó de acuerdo con laspropuestas y sugerencias de ACCIONAI n f r a e s t ructuras, la Empresa Cons-tructora (Figura 22).

(a) Proceso constructivo mediante atirantamiento desde mástiles provisionales

La construcción de los arcos se previóen principio en el proyecto original,avanzando en voladizo sucesivo, atiran-tando provisionalmente desde unosmástiles de hormigón armado, en pro-longación de las pilas que enmarcan el

4.4. Construction Process

The work necessary for building theViaduct structure over the river Almonteis described below, both as studied inthe original design and as finally built,according to the estimates and sugges-tions of ACCIONA Infraestructuras, theConstruction Company (Figure 22).

(a) Construction process by stayingfrom provisional towers

It was initially planned to build thearches in the original design by the can-t i l ever system, prov i s i o n a l ly stayingfrom concrete towers in a prolongationof the piers framing the arch, with 14segments projecting 5.50 metres hori-zontally, and one of 4.50 metres for eachsemi-arch, having concreted the first9.50 metres on centring (Figure 23).Finally, a closing segment 2 metres longwas concreted at the crown.

The deck was built span by span fromboth abutments until the arch framingpiers into which it was embedded hadbeen passed. As from then, the arch wasbuilt and, once finished, the stay cableswere removed and the provisional tow-ers were demolished and the deck’s con-struction continued span by span sym-metrically to the arch, closing at thecentre span with a 13.20 metre segment.

(b) Rigid triangulation constructionmethod

A cantilever vault and final piersconstruction process was fi n a l lyadopted for building the vaults of thea rch over the river A l m o n t e, modifi e din comparison with the afo re d e s c r i b e d ,

Fig.22. Viaducto de Almonte. Proceso constructivo por triangulación.Fig.22. Almonte Viaduct. Triangulation construction process.

Fig.23. Viaducto de Almonte. Proceso constructivo del proyecto inicial.Fig.23. Almonte Viaduct. Initial design’s construction process


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forming a triangulated structure with atop flange and provisional metal diag-onals, formed by conventional ro l l e dsections of S-355 steel, except in thecase of the last quadrant wh e re thed i agonals are pre s t ressed cabl e( Fi g u res 20, 22 and 24).

The arch construction sequence wasas follows (Figure 29):

– Construction of foundations ofarches and adjacent piers, anchor-ing the latter to the ground.

– Building up piers located on thefoundations of the arch and con-struction of its segment 1 usingconventional centring.

– Advancing the arch by means ofprovisional staying and retainingcables until passing the first pierlocated on it (Figure 25).

– Placing and tensioning rigid diag-onals up to the foregoing pier andremoving the auxiliary stays.

arco, con 14 dovelas de 5,50 metros deproyección horizontal, y una de 4,50metros por cada semi-arco, habiendoh o rmigonado sobre cimbra los 9,50metros primeros (Figura 23). Por últimose hormigonaba una dovela de cierre enclave de 2 metros de longitud.

El tablero se construía vano a vano,desde ambos estribos, hasta sobrepasarlas pilas que enmarcan el arco, en lasque estaba empotrado. A partir de estemomento, se procedía a la construccióndel arco y, finalizada ésta, se desmonta-ban los cables de atirantamiento y sedemolían los pilonos prov i s i o n a l e s ,continuando con la construcción vano avano del tablero, de forma simétrica res-pecto al arco, cerrando en el vano cen-tral con una dovela de 13,20 metros.

(b) Proceso constructivo mediantetriangulación rígida

Para la construcción de las bóvedasdel arco sobre el Río Almonte finalmen-te se adoptó un proceso constructivo deavance en voladizo de la bóveda y de laspilas definitivas modificado respecto alanteriormente descrito, formando unaestructura triangulada, con un cordónsuperior y diagonales prov i s i o n a l e smetálicas, formadas por perfiles lami-nados convencionales de acero S-355,salvo en el caso del último cuadrante,donde las diagonales son de cable pre-tensado (Figuras 20, 22 y 24).

La secuencia constructiva del arco erala siguiente (Figura 29):

– Ejecución de cimentaciones delarco y pilas adyacentes con ancla-jes al terreno en estas últimas.

– Trepa de las pilas situadas sobre lascimentaciones del arco, y ejecuciónde la dovela 1 del mismo mediantecimbra convencional.

– Avance del arco mediante atiranta-miento provisional y retenidas hastapasar la primera pila situada sobreél (Figura 25).

– Colocación y tesado de diagonalesrígidas hasta la pila anterior y eli-minación de los tirantes auxiliares.

– Construcción de la primera pilasobre el arco.

F i g . 2 4. Viaducto de Almonte. Proceso constructivo desarro llado para ACCIONA In fra e s t r u c t u ra s .Fig.24. Almonte Viaduct. Construction process developed by ACCIONA Infraestructuras.

Fig.25. Trabajos simultáneos en pilas, arcos y tablero.Fig.25. Simultaneous work on piers, arches and deck.


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– Construction of the first pier on thearch.

– Erecting a provisional metal lintelbeam between the two piers built,which will act as a traction flange(Figure 26).

– Simultaneous construction of theabutments, piers and deck accessspans by advances with self-bear-ing centring.

– An opening is made in the crown tofinish the construction of eacharch, putting in an axial stress of6000 kN with jacks between the twos e m i - a rches. With relative mov e-ments between them prevented, thecrown is concreted and then theauxiliary equipment used isremoved (Figures 27, 28 and 29).

Finally, the deck spans located overthe arch are built, as will be explainedlater.

The great advantage of this construc-tion process over that initially pro-posed in the design is the greater ov e r-all rigidity wh i ch enabled the mov e-ments expected to be controlled at alltimes with erro rs under 10 mm. T h i se ffect is not only ach i eved with the useof metal rolled sections instead of pre-s t ressing cables but also because af l e x i ble element like the staying towe ris eliminated.

In addition, the performance termswe re considerably reduced by making the

Fig.26. Avance del arco. Trabajos nocturnos.Fig.26. Arch advance. Night work.

Fig.27. Carros de avance en posición final.Fig.27. Advancing carriages in the final position.

Fig.28. Desmontaje de los carros de avanceFig.28. Removing the advancing carriages.

– Montaje de un dintel metálico pro-visional entre las dos pilas cons-truidas que actúe como cordón detracción.

– Continuación de la ejecución delarco avanzando por triangulaciónsegún el método descrito en lospuntos anteriores (Figura 26).

– Ejecución simultánea de estribos,pilas y vanos de acceso del tableromediante avances con cimbra auto-portante.

– Para terminar la construcción decada arco se ejecuta una apertura enc l ave, introduciendo un esfuerzoaxil de 6000 kN mediante ga t o sentre los dos semiarcos. Con los


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a rch construction independent of theaccess deck s ’ since it is not necessary tohave the staying tower embedded in thed e ck and in the bottom pier built in ord e rto commence building the arch, wh i cha lways forms part of the critical path.

Each semi-arch was divided into 18segments plus a crown segment. Thesegments were 5.85 metres long in theaxis except the first one, 7.9 metreslong, which was built on conventionalcentring, the second segment of 5.45

metres, and segment number 18, 1.925metres long. The closing segment was atotal of 2 metres in length.

The balance of each cantilever defin-ing a semi-arch is obtained by means ofstays anchored from the top end of theend pier to the foundations of the twoadjacent hillside piers.

These latter items’ t raction is bal-anced by 12 prior pre s t ressing cabl e sof the footings to the ground so that it

m ovimientos relativos entre ellosimpedidos se procede al horm i g o-nado de la clave y posteriormente aldesmontaje de los medios auxiliaresutilizados (Figuras 27, 28 y 29).

Por último se ejecutan los tramos detablero situados sobre el arco, como seexplicará posteriormente.

La gran ventaja de este proceso cons-tructivo frente al propuesto inicialmenteen el proyecto es la mayor rigidez del

Fig.29. Esquema del proceso constructivo por triangulación.Fig.29. Diagram of the triangulation construction process.


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conjunto, que permitió controlar entodo momento los movimientos espera-dos con errores inferiores a los 10 mm.Este efecto no sólo se produce por elempleo de perfiles metálicos en lugarde cables de pretensado, sino tambiénporque se elimina un elemento flexiblecomo es la torre de atirantamiento.

Además se redujeron considerable-mente los plazos de ejecución, al inde-pendizar la ejecución del arco de la delos tableros de acceso puesto que no esnecesario tener construido el mástil deatirantamiento empotrado al tablero y ala pila inferior para poder comenzar conla construcción del arco, que siempreforma parte del camino crítico.

Cada semiarco se dividió en 18 dove-las más una dovela de clave. Las longi-tudes de las dovelas eran de 5,85 metrosen el eje, salvo la dovela primera, de 7,9metros de longitud, que se construyósobre cimbra convencional, la segundad ovela de 5,45 metros, y la dove l anúmero 18, de 1,925 metros de longi-tud. La dovela de cierre tuvo una longi-tud total de 2 metros.

El equilibrio de cada voladizo qued e f ine un semiarco se obtiene pormedio de tirantes anclados desde elextremo superior de la pila extrema a lascimentaciones de las dos pilas de laladera adyacentes.

La tracción de estos últimos elemen-tos se equilibra por medio de 12 cables

de pretensado previo de las zapatas alterreno, de modo que en el caso demáxima solicitación, no se produzca ladecompresión del mismo. Cuando fina-liza la construcción del arco del viaduc-to se destesan 8 de los anclajes, habien-do de dejar 4 de ellos como definitivospor imposibilidad de destesado de losmismos, al estar hormigonadas sobreellos cuñas de hormigón que recogenlos cables de retenida del proceso(Figura 31).

Son necesarios además cables diago-nales provisionales que se colocandurante el avance del voladizo, paralimitar los esfuerzos de flexión al rangode valores permitido para evitar unafisuración significativa de los hormigo-nes de pilas y bóveda, que se retiran al

is not decompressed in the case of max-imum stre s s i n g. When the viaducta rch ’s construction ended, 8 of thea n chorings we re detensioned, and 4 ofthem had to be left as final as it was notp o s s i ble to detension them, as concre t ewe d ges wh i ch collected the pro c e s sretaining cables we re concreted onthem (Fi g u re 31).

Provisional diagonal cables are alsonecessary, to be fitted during the can-tilever’s advance, in order to limit bend-ing stresses to the ra n ge of valuesallowed to prevent significant crackingof the pier and vault concrete, and areremoved when reaching the next rigiddiagonal, having a further fixed trian-gular module (quadrant) (see Figures29 – phases 2 and 3 -, 33 and 34).

Once the situation of maximum over-hang had been reached, an opening ismade in the crown, whilst awaiting theclosing segment’s concreting, by intro-ducing self-balancing forces into thecantilever’s ends (Figure 32). Part of thedeformations and stresses which rheo-logical effects will bring in after closingare thus offset.

4.5. The Calculation Model

Checks were made on two flat linearbar element models, both for forces inthe plane and for the perpendicularwind forces. This model corresponds tothe structure’s actual geometry and ishighly evolutionary, both in the longitu-dinal direction, where bars are appear-ing and disappearing according to theconfiguration of each instant, and in thecross direction, since the section is con-

Fig.30. Carros enfrentados para la ejecución de la apertura en clave.Fig.30. Carriages facing each other for the crown opening’s construction.

Fig.31. Anclaje de pila 8 al terreno.Fig.31. Anchoring of pier 8 to the ground.


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creted in three phases, according to thepossibilities of the cantilever advancecarriage used on the site and of theavailable auxiliary equipment.

In a fi rst phase, the arch box ’s bottoms l ab is concreted after placing the bot-tom U’s re i n fo rcement on the perfe c t ly

l evelled outside fo r m wo rks. Once hard-ened, the inside fo r m wo rks are mov e dover the bottom slab and the section’sside walls are concreted (Fi g u re 33).Fi n a l ly, the carriage advances to the nextposition to build the next bottom slab andthe top slab of the previous segment isc o n c reted using separate fo r m wo rk.

alcanzar la siguiente diagonal rígida,teniendo un módulo triangular fijo más(cuadrante) (véanse Figuras 29 – fases 2y 3 -, 33 y 34).

Una vez alcanzada la situación demáximo voladizo, a falta de hormigona-do de la dovela de cierre, se procede aefectuar una apertura de clave, pormedio de la introducción de fuerzasautoequilibradas en los extremos delvoladizo (Figura 32). Con ello se com-pensan parte de las deformaciones yesfuerzos que los efectos reológicosintroducirán después del cierr e .

4.5. El Modelo de Cálculo

Las comprobaciones se han realizadosobre dos modelos lineales planos deelementos barra, tanto para las accionesen el plano como para las normales delviento. Este modelo corresponde a lageometría real de la estructura, y esaltamente evolutivo, tanto en sentidolongitudinal, donde van apareciendo ydesapareciendo barras según la confi-guración de cada instante, como en sen-tido transversal, ya que la sección se

Fig.32. Apertura en clave.Fig.32. Crown opening.

Fig.33. Carro de avance en voladizo para el arco, con tirantes auxiliares.Fig.33. Cantilever advancing carriage for the arch, with auxiliary stays.


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hormigona en tres fases, de acuerdo conlas posibilidades del carro de avance envoladizo empleado en la obra, y de losmedios auxiliares disponibles.

En una primera fase se hormigona lalosa inferior del cajón del arco tras colo-car la ferralla de la U inferior sobre losencofrados exteriores perfectamentenivelados. Una vez endurecida, se des-plazan los encofrados interiores sobre lalosa inferior, y se hormigonan los has-tiales de la sección (Figura 33). Por últi-mo se avanza el carro hasta la siguienteposición para ejecutar la próxima losainferior y se hormigona la losa superiorde la dovela anterior mediante un enco-frado independiente.

Cuando se llega a uno de los maciza-dos del arco que sirven de diafragma oriostra de las pilas que empotran en él,es necesario aumentar el desfase de hor-migonado de la losa superior hasta dosdovelas para evitar interferencias con elcarro empleado, reflejándose cada unade estas fases en el modelo de cálculodesarrollado.

La sección de las barras representati-vas de las diagonales prov i s i o n a l e s ,cables de retenida y cordón superior detracción ha sido estimada a partir de cál-culos previos de situaciones del monta-je en la que tales elementos se conside-ran infinitamente rígidos, para así redu-cir al máximo los esfuerzos de flexiónen tales configuraciones. Estas situacio-nes corresponden a los voladizos defini-dos por recuadros completos.

En primer lugar se calcula la situaciónpésima para los tirantes de retenida, yseguidamente cuatro situaciones inter-medias auxiliares.

A lo largo de las comprobaciones detodas las situaciones de montaje se hantenido que variar algunas secciones delos elementos provisionales para limitarlas tensiones sobre los mismos.

En cuanto a las acciones, para lacomprobación de los cables de retenidase consideró la coexistencia del pesopropio con una sobrecarga accidentalde 6000 kN/m extendida en todo elcordón principal superior, (equiva l e n t ea 1 kN/m2) y un carro de horm i g o n a d ode 350 kN. El peso real del carro y susencofrados era de 280 kN.

El peso de los elementos metálicos seincrementó entre un 25 y 30% para

tener en cuenta el sobrepeso de posiblesrigidizadores, y para evaluar los efectosde las deformaciones por retracción yfluencia se adoptaron los criterios de laInstrucción EHE

Para reducir la incertidumbre de losefectos que intervienen en los despla-zamientos del sistema durante la cons-t rucción, se limitaron las tensiones detracción sobre la bóveda, durante lasetapas de montaje y bajo las accionessin ponderar, de forma que no se sobre-pasase la resistencia media, defi n i d aen el artículo 39 EHE. Este va l o r, apli-cando la expresión de la instrucción, esde 3,5 N/mm2 .

Este criterio tiene la finalidad degarantizar que durante el montaje no seproducirá una degradación de las rigide-ces de los elementos, de difícil evalua-ción, que altere los desplazamientosprevistos y plantee problemas de deci-sión sobre la idoneidad de las situacio-nes del montaje.

También se limitaron los valores delas tensiones de los cables diagonales al65% de la de rotura . Esta cifra es supe-rior a la permitida en situaciones per-manentes de servicio, pero dada la pro-visionalidad de los elementos y a laspocas veces que se alcanza durante elmontaje, no eran de temer problemas defatiga.

(a) Estudio de las fases de Construcción

Para analizar la estructura durante suproceso constructivo se definieron másde 200 etapas diferentes, en cada una de

When one of the arch’s solid partsacting as a diaphragm or brace of thepiers embedding into it is reached, thelag between the top slab’s concretingmust be increased to two segments so asto prevent interference with the carriageused and each of these phases is reflect-ed in the calculation model developed.

The section of the bars representativeof the provisional diagonals, retainingcable and top traction flange was esti-mated from prior calculations of erec-tion situations in which such elementsare deemed to be infinitely rigid, to thusreduce the bending stresses as much aspossible in such configurations. Thesesituations relate to cantilevers definedby complete boxes.

Firstly, the worst situation for theretaining stays is calculated and thenfour intermediate auxiliary situations.

Some sections of the provisional ele-ments had to be varied throughout thech e cks on all erection situations inorder to limit the tensions on them.

With rega rd to fo rces, the coexis-tence of dead weight with a ch a n c eweight of 6000 kN/m extended over thewhole of the main top flange (equiva-lent to 1 kN/m2) and a concreting car-r i age of 350 kN was considered in ord e rto ch e ck the retaining cables. The actualweight of the carriage and its fo r m wo rk swas 280 kN.

The weight of the metal elements wasincreased between 25 and 30% in orderto take into account the additionalweight of possible stiffeners, and thecriteria of the EHE Instruction were

Fig.34. Sistema auxiliar. Alzado general.Fig.34. Auxiliary system. General elevation.


G. Siegrist


adopted to assess the effects of shrink-age and creep deformations.

Tensile stresses on the vault were lim-ited during the erection stages andunder unweighted forces, in order toreduce the uncertainty of the effectsinvolved in the system’s movements dur-ing construction, so that the averageresistance as defined in article 39 EHEwere not exceeded. By applying theinstruction’s expression, this value is3.5 N/mm2 .

The purpose of this criterion is toguarantee that the rigidities of the ele-ments will not degrade during erection,something difficult to assess, which willin turn alter the movements expectedand raise decision making problems onthe suitability of the erection situations.

Stresses in diagonal cables were alsolimited to 65% of the ultimate tensilestrength. This figure is higher than thata l l owed in permanent service situa-tions, but in view of the provisionalnature of the elements and the few timesit is reached during erection, problemsof fatigue were not to be feared.

(a) Study of the Construction Phases

More than 200 different stages weredefined in order to analyse the structureduring the construction process, in each

of which an operation was carried outthat resulted in a change in the staticscheme of the structure or in its tensionstatus.

Out of the final stages, those involv-ing placing of provisional diago n a l sthat triangulate the boxes defined by thespans of the deck and of the vaultbetween each two piers are worthy ofnote. The stresses in the said elementswere entered into the latter so that thedistance between the points they join,one in the deck and the other in thevault, resulted the same as that existingin the geometry of the model withouts t resses. This reduced the bendingstresses of the elements defining eachbox and the movements of their nodes.

The first enables the cracking stresseson the vault not to be exceeded andreduces the importance of the increasesin movement caused by creep which arethus basically a consequence only of theaxial shortening of the sections and notof their rotations. The reduction in nodemovements facilitates prior levelling offormworks, and reduces the importanceof possible differences between the the-oretical values of the cambers and thoseentered into the work.

The remaining stages relate to thec o n c reting of vault segments, piershafts, placing metal decks and car-riage and crane movements. During the

las cuales se realizó una operación queresulta en un cambio del esquema está-tico de la estructura o en el estado ten-sional de la misma.

De entre las etapas defi n i t ivas cabendestacar las etapas de colocación de lasdiagonales provisionales que triangulanlos recuadros definidos por los vanos delt a blero y de la bóveda entre cada dospilas. En éstas se introdujeron losesfuerzos en dichos elementos de form aque la distancia entre los puntos queunen, uno del tablero y otro de la bóve-da, resultase igual a la existente en lageometría del modelo sin esfuerzos. Conello se redujeron las flexiones de los ele-mentos que definen cada recuadro, y losdesplazamientos de sus nudos.

Lo primero permite que no se superenlas tensiones de fisuración sobre labóveda, y reduce la importancia de losincrementos de desplazamiento produ-cidos por la fluencia que son así básica-mente consecuencia tan solo del acorta-miento axil de las secciones y no de susgiros. La reducción de los desplaza-mientos de los nudos facilita las opera-ciones de nivelación previa de los enco-frados, y disminuye la importancia delas posibles diferencias entre los valoresteóricos de las contraflechas y los intro-ducidos en la obra.

Las demás etapas corresponden alhormigonado de las dovelas de la bóve-da, fustes de pilas, colocación de table-ros metálicos, y movimientos de carrosy grúas. Durante el avance de las dove-las de la bóveda de un recuadro es nece-sario ayudar a dichos elementos atiran-tándolos provisionalmente al tabl e r o .Estas diagonales “auxiliares”, de menorimportancia que las de triangulación delrecuadro, se eliminan al final de cadauna de las etapas de regulación de dia-gonales principales, por lo que no influ-yen en el posterior avance.

Los enlaces entre las nuevas barrasque se van colocando y la parte ya cons-truida, no cambian de configuración alo largo de la obra, excepto en algunasque corresponden al cordón superior.Estos tramos se montan apoyándolossobre el extremo ya construido; despuésse elimina la articulación y pasan atener continuidad total con el resto delcordón de tracción.

Los cables de retenida van retesándo-se de forma activa para reducir los des-

Fig.35. Detalle de nudo sobre las pilas principales.Fig.35. Detail of the node on the main piers.


G. Siegrist


plazamientos del voladizo, y conseguirlos mismos fines ya indicados.

(b) Comprobaciones.

Se comprobaron en todo momento lastensiones en bóveda durante el procesoconstructivo.

Las tensiones se componen de dossumandos. En primer lugar las corres-pondientes a la situación de la seccionessin la fase 3, que es la losa superior,situación que se denomina en artesa.Para los frentes del voladizo esta situa-ción es la pésima en muchos casos , demodo que ha sido preciso realizar unpretensado con barras Diwidag entre lasd ovelas 2 y 3, 5 y 6, 9 y 10 , 13 y 14.para mantener las cabezas de la art e s adentro de los límites previstos, inferioresa la tensión de fisuración (Figura 36).

En las últimas dovelas, números 17, laconfiguración en artesa produce trac-ciones del orden de 5 N/mm2. Sinembargo dado que la influencia de estapequeña zona fisurada en el desplaza-miento del sistema será despreciable, alestar en el borde del voladizo máximo,se ha optado por reforzar la armadurapasiva de modo que se reduzca el tama-ño de las fisuras.

En segundo lugar aparecen los incre-mentos de esfuerzos sobre la sección

completa que producen tensiones a sumara las que existían en la artesa después deendurecer la fase 3. Los máximos perm a-necen dentro del rango prev i s t o .

Por último, se procede a la retiradadel sistema de tablero y diagonales pro-visional, llegándose a la situación debóveda exenta. En esta configuracióntodas las tensiones se reducen.

4.6. Sistemas Auxiliares Metálicos y Auscultación en tiempo real

Dos de las aportaciones más impor-tantes de estos puentes son el cuidadodiseño y ejecución de toda la perfileríametálica auxiliar, así como la efectivainstrumentación que se hizo de los prin-cipales elementos de la estructura, conun tratamiento de datos posterior quepermitió controlar en tiempo real losesfuerzos sobre cada uno de los elemen-tos resistentes. Se instrumentaron lostirantes superiores, cables de retenida,diagonales rígidas, secciones de arran-que y riñones de los arcos con suscorrespondientes gradientes térmicos ytemperatura ambiente. Asimismo secontrolaron en todo momento el movi-miento longitudinal en la cabeza de laspilas de retenida, y la velocidad y direc-ción del viento.

El sistema de monitorización contro-lado por ordenador tenía 120 canales de

advance of the segments of a vault ofone box, these elements must be helpedby provisionally staying them to thedeck. These “auxiliary” diagonals, lessimportant than the box triangulation’s,are removed at the end of each of themain diagonals’ regulation stages anddo not, therefore, influence the subse-quent advance.

The links between the new bars whichare being placed and the part alreadybuilt do not change in configurationthroughout the work, except in somerelating to the top flange. These stretch-es are mounted by supporting them onthe end already built; then the linkage isremoved and they are totally continuouswith the rest of the traction flange.

The retaining cables are activelyretensioned to reduce the cantilever’smovements and achieve the same endsas already indicated.

(b) Checks

The vault tensions were checked at alltimes during the construction process.

The tensions are made up of twoaddends. Firstly, those relating to thesituation of the sections without phase3, which is the top slab, which situationis called trough. This situation is theworst in many cases for the cantileverfronts so that it was necessary to carryout pre s t ressing with Diwidag barsbetween segments 2 and 3, 5 and 6, 9and 10 and 13 and 14 to keep the troughheads within the limits provided for,which are lower than the cracking ten-sion (Figure 36).

The trough configuration in the lastsegments, numbers 17, produces tensiles t resses in the order of 5 N/mm2.However, given that the influence of thissmall cra cked area on the system’smovement will be negligible, on being atthe edge of the maximum overhang, itwas decided to strengthen the passivereinforcement so that the size of thecracks diminishes.

Secondly, increases in stresses on thefull section occur, producing tensions tobe added to those that existed in thet rough after phase 3 hardened. T h emaximums are within the range provid-ed for.

Fi n a l ly, the deck and provisional diag-onals system is re m oved, re a ching the sit-

Fig.36. Detalle de ejecución del pretensado local del arco.Fig.36. Detail of the arch’s local prestressing.


G. Siegrist


uation of a self-standing vault. All ten-sions are reduced in this confi g u ra t i o n .

4.6. Auxiliary Metal Systems and Real Time Auscultation

Two of the major contributions ofthese bridges are the careful design andconstruction of the auxiliary metal sec-tions, as well as the effective instrumen-tation made on the main structure ele-ments, with subsequent data processingthat enabled the stresses on each of theresistant elements to be real time moni-tored. The top stays, retaining cables,rigid diagonals, springing sections andhaunches of the arches with their perti-nent heat gradients and ambient tem-perature were instrumented. Likewise,the longitudinal movement at the headof the retaining piers and wind directionand speed are monitored at all times.

The computer controlled monitoringsystem had 120 channels capacity (60per semi-arch) and automaticallyrecorded the state of the structure every15 minutes. This interval was reduced to2 minutes when a singular operationwas being undertaken.

The sensors used in the instrumenta-tion were the following types:

– Load cells to measure forces inretaining cables and flexible diago-nals.

– Clinometers to measure turns andmovements at the head of the pierslocated at the arch springings.

– Extensometers for measuring ten-sions in arch re i n fo rc e m e n t s(springing sections, haunches andcrowns), in rigid diagonals and intraction flange beams.

– Thermometers for measuring gra-dients in concrete and steel.

The data base was real time updatedafter each measurement so that a possi-ble electric supply failure would notlead to a loss of information.

The sensors were connected to thedata gathering centre by means ofshielded cable hoses reaching hundredsof metres in length. The system’s designminimised electrical perturbations,compensated for signal drop in linesand allowed for reconnection without

throwing any sensor that had suffered acable break out of adjustment.

The structure’s state could be moni-tored at all times, with graphs like thosein figure 37, as well as a pictogram likethat shown in figure 38.

The system had a natural languagebased on variables enabling not onlydirect measurement values to be moni-tored and analysed, but also complexexpressions (which may include struc-t u ral concepts). The info r m a t i o nprocess included statistical analysis andmodelling, taking such to be the obtain-ing of the behavioural scheme of a vari-able as a weighted sum of others influ-encing it. The model was useful for mak-ing predictions of future behaviour andfor discounting the influence of one ormore variables, in a given phenomenon;for example, the dependence of theretaining force in connection with thearch’s thermal gradient.

– The control software is the Kinesiadeveloped MERLIN program whichperforms all the data gathering andanalysis functions (statistical, fre-quential, structural), publ i c a t i o n

capacidad (60 por semiarco) y realizabaun registro automático del estadoestructural cada 15 minutos. Este inter-valo se reducía a 2 minutos cuando seestaba llevando a cabo una operaciónsingular.

Los sensores utilizados en la instru-mentación eran de los tipos siguientes:

– Células de carga para medida defuerzas en cables de retenida y dia-gonales flexibles.

– Clinómetros para medida de girosy desplazamientos en las cabezasde las pilas situadas en los arran-ques de los arcos.

_ Extensómetros para medida de ten-siones en armaduras de arcos (sec-ciones de arranques, riñones y cla-ves), en diagonales rígidas y envigas del cordón de tracción.

– Termómetros para medida de gra-dientes en hormigón y acero.

Tras cada medida la base de datos seactualizaba en tiempo real, de forma

Fig.37. Ejemplo de gráfico acumulado en tiempo real de uno de los sensores controlados.Fig.37. Example of a real time accumulated graph of one of the monitored sensors.


G. Siegrist


que un eventual fallo de alimentacióneléctrica no diese lugar a una pérdida deinformación.

Los sensores se conectaban al centrode adquisición de datos mediante man-gueras de cable apantallado que alcan-zaban longitudes de centenares demetros. El diseño del sistema minimizólas perturbaciones eléctricas, compen-saba las caídas de señal en las líneas ypermitía la reconexión sin desajuste decualquier sensor que hubiera sufridouna rotura de cableado.

En todo momento se pudo controlar elestado de la estructura, con gráficoscomo los de la Figura 37, así como conun pictograma como el que se muestraen la Figura 38.

El sistema disponía de un lenguajenatural basado en variables que permitíamonitorizar y analizar no sólo valoresde medida directos, sino, también,expresiones complejas (que puedenincluir conceptos estructurales). El pro-ceso de la información incluía el análi-sis estadístico y la modelización, enten-

(vector graphs, layout), as well asall the support for remote controlthrough a page in Internet, includ-ing a chat service.

Part of the instrumentation was leftinstalled as final to thus be able to ga t h e rdata, at the Owner’s re q u i rement, duringthe structure ’s whole life t i m e.S p e c i fi c a l ly, all non auxiliary sensorswe re left (basically, those measurings t resses at arch springings, haunches andc rowns) plus a set of additional tempera-t u re probes to ch a racterise the action andthermal performance of the structures sothat the concre t e ’s rheological phenome-na may be monitored at all times.

With rega rd to the auxiliary elementsused in the staying and triangulationsystem, the materials employed inbuilding the fi rst carriageway we re re -used for the second arch. The structur-al system was perfe c t ly two - h i n ged fo rthe rigid diagonals and re t a i n i n gc ables, mounted with lugs and bolts,that allowed for a novel rolled steelsection tensioning system, using pre-s t ressed steel bars, and the use of boltshoused in slit orif ices and metalga u ges, thus ach i eving precisions inthe order of one millimetre in elonga-tions (Fi g u re 39).

All cables, both auxiliary and retain-i n g, are tensioned from the bottomanchorings, the design of which wasdrawn up for using a single wire jack,with overall force monitoring throughthe instrumentation system (Figures 40and 42).

Fig.38. Pictograma en tiempo real de las principales magnitudes controladas.Fig.38. Real time pictogram of the main magnitudes monitored.

Fig.39. Esquema de tesado de las diagonales rígidas.Fig.39. Diagram of rigid diagonal tensioning.


G. Siegrist


The top tensile stays are made withHEB sections with a cross section vary-ing at the rate at wh i ch they need to re s i s tless stress, and are joined by pre s t re s s e dbolts to box section steel lintels anch o re dto the piers by means of Dywidag bars .The lugs to wh i ch the various prov i s i o n-al staying, retaining and rigid diago n a lc ables arrive protrude from this lintel( Fi g u res 35 and 41).

5. REFERENCES

A . Almonte Viaduct Construction.Natividad García Mayor. AC C I O NAInfraestructuras. 3rd ACHE Congress.Zaragoza, 2005.

B. Almonte Viaduct Construction. E.Javier Ayala Luna. AC C I O NA Infra-estructuras. Spanish Road Association.Conference on Bridge Lifetimes. SanSebastián, 2005.

diéndose por tal la deducción del esque-ma de comportamiento de una variablecomo suma ponderada de otras que leinfluyen. El modelo fue útil para hacerpredicciones del comportamiento futuroy para descontar en un fenómeno dadola influencia de una o más variables; porejemplo, la dependencia de la fuerza deretenida en relación con el gradiente tér-mico del arco.

– El software de control es el progra-ma MERLIN, desarrollado porKinesia, que realiza todas las fun-ciones de adquisición y análisis dedatos (estadístico, frecuencial, es-t ructural), p u blicación (gr á fi c o svectoriales, maquetación), así comotodo el soporte para el control remo-to a través de una página en Intern e t ,incluso servicio de ch a t.

Parte de esta instrumentación quedóinstalada como definitiva para así podertener datos, a requerimiento de laPropiedad, durante todo el período devida de la estructura. En concreto sedejaron todos los sensores que teníancarácter no auxiliar (básicamente, losque miden esfuerzos en arranques, riño-nes y claves de arcos), más un conjuntode sondas de temperatura adicionalesdestinadas a caracterizar la acción y elcomportamiento térmico de las estruc-turas, de manera que pueda controlarseen todo momento los fenómenos reoló-gicos del hormigón.

En cuanto a los elementos auxiliaresempleados en el sistema de atiranta-miento y triangulación, los materialesempleados en la construcción de la pri-mera calzada fueron reutilizados para elsegundo arco. El sistema estructural eraperfectamente biarticulado para las dia-

Fig.40. Detalle de tesado de los cables de retenida.Fig.40. Detail of retaining cable tensioning.

Fig.41. Detalle de nudo en pila sobre el arco.Fig.41. Detail of a pier node on the arch.

C. Concrete Arch Bridge DoctorateNotes. Carlos Siegrist Fernández. CivilEngineers University School. MadridPolytechnic University


G. Siegrist


gonales rígidas y cables de retenida,montados con orejetas y bulones, quepermitían un novedoso sistema de tesa-do de los perfiles de acero, mediantebarras de acero pretensado, y el empleode bulones alojados en orificios rasga-dos y galgas metálicas logrando así pre-cisiones en los alargamientos del ordendel milímetro (Figura 39).

Todos los cables son tesados desde losanclajes inferiores, tanto los auxiliarescomo los de retenida, cuyo diseño se pre-vió para el empleo de gato unifi l a r, concontrol de fuerza global a través del siste-ma de instrumentación (Figuras 40 y 42).

Los tirantes superiores de tracción sematerializan mediante perfiles HEB desección variable conforme van precisan-do resistir menos esfuerzo, y se unenmediante tornillos pretensados a unosdinteles de acero de sección cajónanclados a las pilas mediante barras tipoDywidag. De estos dinteles salen las

orejetas a las cuales llegan los diversosc a bles de atirantamiento prov i s i o n a l ,retenidas y diagonales rígidas (Figuras35 y 41).

5. REFERENCIAS

A . C o n s t rucción del Viaducto deAlmonte. Natividad García Mayo r.AC C I O NA Infraestructuras. IIICongreso de ACHE. Zaragoza, 2005.

B. C o n s t rucción del Viaducto deAlmonte. E. Javier Ayala Luna. ACCIO-NA Infraestructuras. A s o c i a c i ó nEspañola de la Carretera. Jorn a d a ssobre la Vida de los Puentes. SanSebastián, 2005.

C. Apuntes de Doctorado de PuentesArco de Hormigón. Carlos SiegristFernández. E.T.S.I Caminos Canales yPuertos, U.P.M

Fig.42. Detalle de tesado de diagonal rígida.Fig.42. Detail of rigid diagonal tensioning.

Nombre de la obra (Name): Arco de Almonte.Autovía de la Plata N-630, Tramo Hinojal-Cáceres(N).

Propiedad de la obra (Owner): MINISTERIO DE FOMENTODemarcación de Carreteras en Extremadura

Director de Obra (Manager): Fernando Pedrazo MajárrezAyudante del Director de Obra (Assistant Manager): Francisco Javier Fernández de la Llave

Autores del Proyecto y Asistencia SIEGRIST Y MORENO, S.L.Técnica a la Empresa constructora Carlos Siegrist Fernández(Designers and Technical Assistance Guillermo Siegrist Ridruejoto the Construction Company): Manuel Juliá Villardell

Miguel A. Utrilla Arroyo

Empresa constructora (Construction Company): ACCIONA INFRAESTRUCTURASJefe de Obra (Manager): Alberto García Villaverde/ José Luis AldecoaDirector Proyectos de Construcción (Construction Design Manager): Javier Ayala Luna

Estructuras auxiliares: ACCIONA INFRAESTRUCTURASDirector de Proyectos Especiales (Special Projects Manager): Ricardo Llago Acero

Instrumentación (Instrumentation): KINESIAVicente Puchol

Asesoría geotécnica (Geotechnical Adviser): IBERINSAFrancisco López Puerta

Asistencia técnica a la Dirección de obra GEOCISA-IDEAM(Technical Assistance to the Site Management): Luis Matute

Presupuesto viaductos completos(Cost estimate, Complete viaducts): 9.098.426,91 � (1500 millones de pts)

PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DEL PUENTE (MAIN CHARACTERISTICS OF THE BRIDGE):

Luz de los arcos (Arch span): . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 mFlecha de los arcos (Arch deflection): . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 mSección de los arcos (Arch section): . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . cajón de 6.60 m de ancho y canto variable entre 3,00 y 1,80 mHormigón en tablero (Deck concrete): . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6720 m3

Hormigón en arco (Arch concrete): . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2749 m3

Hormigón en pilas (Pier concrete): . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2642 m3

Acero de armar B 500 S (Reinforcing steel): . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.937.924 kgAcero en tirantes y retenidas (Stay and retaining cable steel): . . . . . . . . . . . . . . 65.477 kgAcero en anclajes al terreno (Ground anchor steel): . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75.520 kgAcero estructural en medios auxiliares (Auxiliary equipment structural steel):. 544.343 kg Acero activo en tablero (Active deck steel): . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181.830 kg

FICHA TÉCNICA (TECHNICAL INFORMATION)

1

I I I CONGRESO DE ACHE DE PUENTES Y ESTRUCTURAS

LAS ESTRUCTURAS DEL SIGLO XXI Sostenibilidad, innovación y retos del futuro

Realizaciones

CONSTRUCCIÓN DEL VIADUCTO ALMONTE

Natividad GARCÍA MAYOR 1 1 Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. NECSO

Realizaciones

2

RESUMEN

El método constructivo desarrollado para la ejecución del Viaducto Almonte,

combina, de forma práctica, los procedimientos habituales. Por un lado,

consigue independizar la construcción del arco y los tableros de acceso, y por

otro, permite un mayor control de esfuerzos y deformaciones. De este modo se

reduce el tiempo de ejecución trabajando con mayor seguridad.

PALABRAS CLAVE

Triangulación, Retenida, Diagonal metálica, Dintel metálico, Instrumentación.

1. INTRODUCCIÓN

En Marzo de 2002 el Ministerio de Fomento adjudicó a Necso la ejecución de

las obras del tramo Enlace de Hinojal-Cáceres de la Autovía de la Plata.

En dicho tramo se localiza el Viaducto de Almonte, proyectado por la consultora

Siegrist y Moreno S.L., que permite el paso de la autovía sobre el embalse de

Alcántara, a la altura del río Almonte.

Este paso se resuelve con arcos inferiores gemelos de 184 m de luz y 42 m de

flecha, de hormigón armado, con sección en cajón (Fig. 1).

Figura 1. Planta y Alzado generales

Construcción del Viaducto Almonte

3

El viaducto se completa con tableros en losa continua de hormigón postensado

de 13,50 m de anchura (Fig. 2), apoyados en pilas cada 22 m sobre los arcos y

ambas márgenes.

El siguiente documento describe, resumidamente, las operaciones a realizar

durante el proceso constructivo del Viaducto Almonte, así como los medios

auxiliares utilizados y los inherentes a la Instrumentación.

Figura 2. Secciones transversales

2. PROCESO CONSTRUCTIVO

2.1. Planteamiento inicial

En el planteamiento de la ejecución de la obra se analizaron diversos

procedimientos constructivos.

El propuesto en proyecto consistía en atirantar cada una de las dovelas del

arco mediante cables de pretensado que parten de un mástil provisional que al

final del proceso debía demolerse.

Este método presentaba varios inconvenientes:

1. Era necesario ejecutar todos los vanos de acceso, así como

cimentaciones y alzados de pilas y estribos y el mástil de atirantamiento para

comenzar con la construcción del arco.

Realizaciones

4

2. Las pilas sobre arco se levantaban después de cerrar el arco, ya que

interferían con la trayectoria de los cables de atirantamiento.

3. La construcción y posterior demolición de un elemento provisional

(mástil de hormigón).

4. Mayor número de retenidas y tirantes.

5. El difícil seguimiento tanto geométrico como de esfuerzos. Los

movimientos del arco y el mástil cambiarían el estado de cargas y

deformaciones en cada una de las fases, sin tener en cuenta los problemas

que podrían ocasionar los efectos de temperatura.

2.2. Solución Final

Descartado el proceso constructivo de proyecto se eligió un proceso

constructivo novedoso que independizaba la ejecución del arco de los tableros

de acceso, permitiendo avanzar en ambos simultáneamente para reducir el

plazo de ejecución.

Este proceso se basaba en iniciar la construcción del arco, que forma siempre

parte del camino crítico, lo antes posible, no teniendo que esperar a que

estuviesen construidos los tableros de accesos.

Una vez construidas las cimentaciones del arco y sus pilas, así como las de las

pilas adyacentes con sus anclajes al terreno, se comienza el ciclo de avance,

cuya secuencia se repite. (Fig. 3)

1. Avance en voladizo del arco, obteniendo su equilibrio mediante

atirantamientos provisionales y retenidas, hasta superar la pila de arco

correspondiente.

2. Se sustituye el atirantamiento provisional por una diagonal metálica anclada

en la base de la pila.

3. Una vez construida la pila, para cerrar un cuadrante, se monta un dintel

metálico que actúa como cordón de tracción

Al mismo tiempo se ejecutan el resto de cimentaciones, pilas y tableros

correspondientes a los accesos.


5

Figura 3. Proceso Constructivo

Al alcanzar la situación de máximo voladizo, se introdujo un esfuerzo axil de

600 Tn mediante gatos entre los dos semiarcos. Con los movimientos relativos

entre ellos impedidos se procedió al hormigonado de la clave y posteriormente

al desmontaje de los medios auxiliares utilizados, para terminar con la

ejecución de los tramos de tablero situados sobre el arco.

3. ELEMENTOS AUXILIARES

El proceso adoptado para la construcción del puente precisaba de una serie de

elementos auxiliares, que se describen a continuación.

Realizaciones

6

Su disposición general se muestra en la figura 4.

Figura 4. Sistema de triangulación y atirantamiento

3.1 Sistema de triangulación y atirantamiento

El esquema estructural de triangulación para el avance del arco en voladizo se

consigue a través de dinteles y diagonales metálicas y el atirantamiento por

medio de cables de retenida y cables provisionales.

3.1.1 Dinteles y diagonales metálicas

El empleo de perfiles metálicos para estos elementos aporta ventajas de rigidez

frente al uso de cables, por su menor tensión de trabajo.

La puesta en carga de las diagonales se realiza en las fases descritas a

continuación (Fig.5):

Figura 5. Puesta en carga


7

El cordón de tracción se consigue gracias a perfiles que son atornillados

frontalmente a unos dinteles metálicos, formados por chapas soldadas, que se

fijan a las pilas mediante apoyos de neopreno y barras dywidag. (Fig. 6)

La mayor dificultad de este sistema es el propio montaje. Se coloca por

topografía el anclaje inferior, que debe estar perfectamente alineado con el

superior y a una distancia igual a la longitud del perfil, ya que la holgura del

“ojal”, en el anclaje inferior, es de sólo 7 cm.

Una vez posicionada la diagonal se procede al tesado. Es muy importante que

las dos barras Dywidag entren en carga simultáneamente, ya que si no se hace

así, el perfil puede llegar a retorcerse.

A lo largo del proceso, las diagonales van ganando carga de forma pasiva y

tras el cierre en clave y la retirada de todos los elementos auxiliares la pierden.

Figura 6. Dintel sobre pila en arranque de arco

3.1.2 Cables de retenida y cables provisionales

Para conseguir el equilibrio de cada semi-estructrura en los avances del

voladizo y evitar la excesiva flexión de la primera pila de arco se colocan unos

cables de retenida que se ponen en carga de forma progresiva según avanza el

semiarco. La conexión de todos los cables y diagonales a los dinteles y

zapatas se realiza mediante orejeta y bulón.

Los cables son tesados desde los anclajes inferiores. Estos fueron

dimensionados para que se pudiera introducir el gato unifilar, ya que de otra

forma no sería operativo. Por tanto, el tesado se realiza cordón a cordón

Realizaciones

8

garantizando una fuerza global, controlada mediante una célula de carga

conectada al sistema de instrumentación

Figura 7. Arco en construcción

.La carga de cada cable se aumenta progresivamente, según indica el proceso

constructivo, incrementando la fuerza de todos y cada uno de los cordones.

Los cables provisionales permiten el avance en voladizo del arco hasta

alcanzar la diagonal rígida, retirándose una vez que ésta queda instalada. El

extremo del arco, cerca de la clave, se sujeta mediante cables, ya que en esta

zona la triangulación no sería eficaz.

3.2 Anclajes al terreno

Los cables de retenida en sus extremos inferiores se anclan a las

cimentaciones de las dos pilas de la ladera adyacentes. Al no ser suficientes

las cargas permanentes que gravitan sobre ellas para compensar las fuerzas

que alcanzan dichos cables a lo largo del proceso constructivo, es necesario

colocar anclajes al terreno. (Fig. 8)

Se disponen doce anclajes de 16 cordones cada uno por zapata, de los cuales

cuatro se quedan como permanentes para mejorar la estabilidad de las laderas.


9

Figura 8. Anclajes al terreno

3.3 Carro de encofrado de arco

El arco se construye por avances sucesivos mediante carro autoportante. La

primera dovela, de mayor dimensión, es necesario ejecutarla “in situ” mediante

cimbra para que sirva de anclaje para el carro.

Se moduló el arco en dovelas de 5,5 m de longitud y se utilizó un carro de

encofrado Doka de 30 Tn de peso (Fig. 9). Cada una de las dovelas se

hormigona en tres fases para poder prefabricar la ferralla y evitar interferencias

del encofrado con los diafragmas.

El ciclo de avance es el siguiente: Con el carro en su posición más avanzada

se coloca a cota, se introduce la ferralla de la losa inferior y de hastiales y se

hormigona la losa inferior. Sobre ésta se desplaza otro carro del que cuelga el

encofrado interior de hastiales, se ajusta, se hormigonan éstos y se avanza el

carro.

Con un desfase de una dovela, se hormigona la losa superior mediante un

encofrado independiente. Cuando se alcanza un diafragma, es necesario

aumentar este desfase a dos dovelas para evitar interferencias con el carro

Doka.

3.4 Cimbra del tablero

El tablero se construye mediante una cimbra mixta, en parte autolanzable (alas)

y en parte movible mediante el auxilio de una grúa.

Realizaciones

10

Esta constituida por celosías metálicas y vigas soporte. Las celosías forman

diversos bloques. Los situados bajo las alas se lanzan con la ayuda de

trácteles y el resto se ripan transversalmente y se colocan dos vanos más

adelante mediante grúa. (Fig. 10)

Figura 9. Carro De encofrado arco

Una vez hormigonado, se desencofra y se avanza a la posición siguiente.

Los tres vanos centrales se ejecutaron mediante una cimbra apoyada

directamente sobre el arco debido a que, en esa zona, el espacio es muy

reducido y es imposible implantar el otro sistema.

Figura 11. Dovela en ejecución

Figura 12. Cimbrado de tablero


11

Figura 10. Cimbra tablero

4. CANTIDADES DE MATERIAL EMPLEADO

Dadas las características del proceso constructivo fue necesario emplear una

gran cantidad de acero en el sistema de atirantamiento y triangulación. Las

cantidades aparecen reflejadas en la Tabla 1.

5. INSTRUMENTOS DE CONTROL

Para poder realizar un seguimiento en tiempo real de las operaciones en

marcha y de la respuesta de la estructura durante todo el proceso de ejecución

del arco, se han implementado una serie de dispositivos tecnológicos que se

describen a continuación:

- Se instaló una cámara de TV accesible vía satélite por internet, operable con

dos movimientos y zoom, que permitía observar la operación en marcha en

cada momento.

Realizaciones

12

- Se dispuso una instrumentación extensiva, compuesta en cada semiarco por

14 extensómetros de armadura en el hormigón, 9 bandas extensométricas en

cordón de tracción, 6 bandas extensométricas en diagonal rígida, 4

termómetros de hormigón, 8 células de carga en los cables de retenida, 4

bandas extensométricas en barras dywidag y un clinómetro en la cabeza de la

pila situada sobre la cimentación del arco. Se colocó también un termómetro

de ambiente y un anemómetro para medir la velocidad y dirección del viento.

Tabla 1. Cantidades de acero empleadas

- Los sensores enumerados en el punto anterior se conectaron a un sistema

informático que almacenaba sus resultados en una base de datos. Por medio

de un software específico desarrollado por KINESIA y una conexión vía satélite

por internet, podían ser visualizados estos resultados desde oficina en tiempo

real.

- Se llevó un control topográfico con lecturas a primera hora de la mañana para

confrontar los datos obtenidos de los sensores con las deformaciones medidas.

Parte de la instrumentación utilizada durante la construcción quedará instalada

y conectada al sistema informático definitivamente, proporcionando datos

durante la prueba de carga y con el puente en servicio

Tipo de material Cantidad (Kg)

Acero estructura auxiliar metálica 544.343

Acero de pretensado cables de atirantamiento 65.477 Materiales auxiliares utilizados durante la

construcción

Acero en barras Dywidag 241.479

Acero de pretensado anclajes al terreno 75.520

Acero de pretensado tablero 181.830

Tablero 834.607

Arco 549.810

Materiales permanentes

utilizados durante la construcción

Acero en armadura pasiva

Pilas 553.507

a r co de almonte autovía de la plata. tramo: hinojal-cácere...

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