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AGOSTO 2015 CONSTRUCCIÓN Y TECNOLOGÍA EN CONCRETO

Puente en México conla pila más alta de América

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VIADUCTO

REFERENCIA:

- Ventosa, J. (2014).“El Gigante de Sie-

rra Madre”, publi-cado en RevistaTécnica: Cemento yHormigón, Madrid,España.- ----------- (2015),“Puente de SanMarcos en Xico-tepec | AutopistaMéxico Tuxpan”,publicado en http://c o y o t i t o s . c o m /p u e n t e - d e - s a n -marcos-en-xico-tepec-autopista-mexico-tuxpan/- Huerta, J. (2014),

“Puebla tiene elpuente más im-ponente de Méxi-co”, publicado enhttp://www.union-p u e b l a . m x / a r t i -culo/2014/09/18/in fraestructura/puebla-tiene-el-puente-mas-impo-nente-de-mexico

Eduardo de J.

Vidaud QuintanaIngeniero Civil/Maestríaen Ingeniería.

Su correo electrónico es:[email protected]


EL PUENTE SAN MARCOS, of i-cialmente denominado: IngenieroGilberto Borja Navarrete, se loca-liza en el kilómetro 862+500 de laAutopista México-Tuxpan; con una

longitud de 850 metros de largo y un ancho decalzada de 18.70 metros, constituye tambiénuna extensión de la carretera que se extiendeentre la Ciudad de México hasta el Golfo

de México.La columna central que sostiene al PuenteSan Marcos, infraestructura que forma par-te de la recién inaugurada carretera México-Tuxpan, tiene 208 metros de altura (medidosa part ir de la cara superior de la cimentación);es decir, mide casi lo mismo que la Torre Mayor(225 metros de altura y considerado hasta elmomento, el edificio más alto de México).Entre los viaductos del mundo, solo lo superaen tamaño el Viaducto Millau en Aveyron,Francia; el cual tiene una altura de 343 metrossobre el río Tam. En general el viaducto cuentacon 4 pilas principales; además de la de 208 m,

también hay otras tres de 76, 166 y 121 metrosde altura.La obra atraviesa la Sierra Madre Orien-

tal y ha sido proyectada y construida por lascontratista FCC Construcciones (española) eICA (mexicana). Se terminó de construir en elaño 2013 y fue inaugurada por el presidentemexicano Enrique Peña Nieto en el mes deseptiembre del año 2014. En la actualidadeste viaducto es considerado el puente másgrande y más alto en el tramo entre NuevoNecaxa-Tihuatlán de la autopista México-Tuxpan, y es también el tercer puente másalto de México.

Estructuralmente, el viaducto está resuel-to mediante una solución tipo viga con cajónde concreto postensado. Su longitud de 850metros se divide en siete claros, de entre 57y 180 m de longitud. La sección transversalestá formada por una losa superior de 18.7metros de ancho, que alberga los dos carrilesde la autovía. El peralte del cajón es variable,entre 3.6 y 10.0 metros.

Para comprobar los efectos del viento enla estructura, en la fase de proyecto se reali-zaron ensayos de túnel de viento en la Escuelade Ingenieros Aeronáuticos de la UniversidadPolitécnica de Madrid, que permitieron de-terminar los coeficientes de arrastre de lassecciones de las pilas y de los tableros, asícomo descartar la necesidad de una barreraanti-viento. La empresa de Dinamarca Force

Technology , también realizó ensayos sobreuna maqueta a escala de una porción delvalle, para determinar las turbulencias quellegarían al puente; así como sobre un modelodel puente completo y de una pila aislada,para comprobar si aparecían fenómenos ae-roelásticos. Los resultados obtenidos fueronconsiderados en el cálculo de la estructura.

Para la ejecución del viaducto se excava-ron más de 231 mil metros cúbicos, sin incluirlas excavaciones asociadas a los más de milpilotes de 1.5 y 1.2 metros de diámetro. En lacimentación se usaron más de 12 mil metroscúbicos de concreto, en las pilas casi 20 mil

y en los tableros más de 16 mil. En general,entre acero ordinario y acero de presfuerzo,se usaron más de 8 mil toneladas.

Los primeros trabajos se iniciaron enmarzo del 2009 con la cimentación. Todaslas pilas de cimentación se apoyaron direc-tamente sobre el terreno; excepto la pila 4 enla que se requirió una cimentación profundamediante pilotes. Una vez ejecutada la cimen-tación se procedió a la construcción de laspilas; proceso que se llevó a cabo en un tiempode 15 meses. Con el final de esta fase arrancóla ejecución del tablero del puente, medianteel procedimiento de avance en voladizos com-

pensados con dovelas postensadas, coladasen el sitio. Este proceso se extendió durante23 semanas y tuvo como dato interesante quepara la ejecución de las últimas dovelas deltablero, construid as desde la pila 4, hubo quebombear a más de 200 metros de altura y enhorizontal hasta 90 metros. En el año 2014 seprocedió a las obras de acabado necesariaspara la puesta en ser vicio del viaducto.


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Nanotubos de carbono yla durabilidad del concretoUNQUE SEAN prácticamente invi-sibles, los nanotubos de carbono(1) garantizan un concreto virtualmentelibre de fisuras.

Los baches, las carreteras en malestado y las grietas en las aceras pueden ya sercosas del pasado, debido a que investigadores dela Universidad Northwestern en Evanston, en elEstado de Illinois, aplican la nanotecnología para

crear concretos relativamente seguros contra elagrietamiento. El Doctor Surendra Shah y suequipo se encuentran trabajando en la adaptaciónde una tecnología novedosa para mejorar las pres-taciones del concreto mediante la introducción denanotubos de carbono, que son estructuras tubu-lares resistentes y flexibles, de átomos de carbonomuy pequeños, difícil de ser vistos por la mayoríade los microscopios. "Normalmente cuando sepiensa en cemento y concreto, piensas en edificiosde gran altura y grandes estructuras", afirmó elDr. Shah, (…) y la conexión con la nanotecnologíano es a menudo muy evidente".

Pero la industria del concreto también nos

plantea un dilema medioambiental. Esencialmen-te, el concreto es una mezcla de cemento, aguay agregados, tales como arena o grava; duranteel proceso de elaboración de este material sedesprende al ambiente el dióxido de carbono (CO2).Es en este punto en que el trabajo del Dr. Shahentra en acción. En la escala atómica, el concretose parece a un conjunto de pelotas de tenis em-baladas en común. Las reacciones químicas quetienen lugar entre el cemento y el agua crean

“nanohuecos” o espacios entre las pelotas. Estosignifica que los astillamientos, grietas y bachescomienzan realmente a nanoescala. "Si quie-res prevenir, o hacer concreto más durable,entonces asegúrese de que se eviten esas grietasa nanoescala", dijo Shah. La adición de nano-tubos refuerza al concreto y hace al proceso máseficiente. Los constructores hoy en día utilizan lamisma idea al reforzar el concreto con barras de

acero, pero la nanotecnología ofrece esos tubosnanométricos en su lugar.Paul Tenis, que trabaja con la Asociación de

Cemento Portland (PCA por sus siglas en inglés)en Skokie, dijo que los problemas con el concretotradicional se producen durante el tristementecélebre ciclo de hielo-deshielo, en los meses deinvierno. "El concreto es poroso", dijo. Una analo-gía común es pensar en este como una esponja.El agua se filtra en los poros, y cuando esa aguase congela, se expande, lo que puede causar grie-tas. Esta situación empeora durante los mesesde invierno, cuando se utiliza sal para protegerlas estructuras de la congelación; sin embargo,

esta sal tiende a corroer las barras de acero derefuerzo, dañando aún más las estructuras. Eluso de nanotubos de carbono haría del concretoun material casi impenetrable; extendiendo engran medida la vida útil de las carreteras, puentesy edificios. Resulta entonces en una tecnologíarentable; pues además de tener en cuenta lareducción de los costos para el medioambiente,resulta en una extensión de la vida útil de lasestructuras de concreto.

NANOTECNOLOGÍA

REFERENCIA:

“Crack-proof con-crete set to improveroads”.http://www.nano.org.uk/news/384/

Los nanotubos de carbono representan probablemente hasta el momento el más importante productoderivado de la investigación en fullerenes (son estructuras altamente simétricas formadas únicamente

con átomos de carbono y de dimensiones nanométricas). Se componen de una o varias láminas degrafito u otro material enrolladas sobre sí mismas, y pueden ser de un sólo tubo y de varios tubos,embebidos uno dentro de otro.

Los nanotubos tienen un diámetro de unos nanómetros y una longitud que puede ser de hasta un milímetro;los de carbono son las fibras más fuertes que se conocen; un solo nanotubo perfecto es de 10 a 100 vecesmás fuerte que el acero por peso de unidad y poseen propiedades eléctricas muy interesantes, conduciendola corriente eléctrica cientos de veces más eficazmente que los tradicionales cables de cobre.

Adaptado de: http://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/diccionario/nanotubos.htm


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Hitos de presas a nivel mundial

PRESAS

AL REFERIRNOS a las presas podría-mos hacernos varias interrogantesque se relacionaran a diferentes hitosa nivel mundial. En principio podría-mos preguntarnos ¿cuál es la presamás grande del mundo?

Cuando la presa Hoover fue terminada en 1935era la presa más alta del mundo y entre 1938y 1948, la planta hidroeléctrica la más grandedel mundo. Desde entonces, se han construidoinstalaciones más grandes, y muchos continúanpreguntándose: ¿Actualmente, cuál es la presamás grande en el mundo? La respuesta dependede lo que se entienda por “más grande”; ¿se re-fiere a la presa más alta? ¿o quiere decir aquellaque acumula mayor volumen de agua?, o tal vez,¿la presa en la que se invirtió mayor volumen dematerial en su construcción?, o ¿aquella en cuyasinstalaciones se haya construido la mayor centralhidroeléctrica? La respuesta a cada una de estasinterrogantes es diferente, e intentaremos anali-zarla a continuación.

En principio se hace interesante mencionarla presa, en la que se invirtieron a nivel mundial,los mayores volúmenes de material en su cons-trucción. La Presa Syncrude Tailings en Canadá,

se encuentra actualmente ubicada en el puestonúmero uno en volumen de material de construc-ción con 540 millones de metros cúbicos; mientrasque la presa Hoover contiene solo 2.6 millonesde metros cúbicos de concreto, que es muchomenor. La Presa Hoover fue construida a base deconcreto macizo y fue diseñada específicamentepara ser utilizada como una presa, mientras que la

Presa Syncrude Tailings se utilizaron los desechosacumulados, sobrantes de operaciones mineras.

En referencia a la presa más alta del mundo,actualmente, la presa que ostenta esta categoríaes la Presa Nurek en el río Vakhsh, en Tayikistáncon 300 metros de altura. La presa Hoover tienealgo más de 221 metros de altura. Hoy en día, lapresa Hoover continúa ocupando un lugar en el“top” de las 20 presas más altas del mundo; perosólo en la categoría de presas de gravedad y dearco. Muchas otras presas o diques de tierra, lahan superado en altura; entre estas puede citarsea la Presa Oroville en el río Feather, en California(Estados Unidos) con 235 metros de altura, pero esuna presa de tierra y no una estructura de concreto.

Con respecto a las plantas hidroeléctricas másgrandes del mundo, la Presa Sanxia (o de las TresGargantas) en el río Yangtze en China, tiene unacapacidad instalada de 22,500 MW, pero ocupael segundo lugar en el mundo, en la generaciónde energía hidroeléctrica; su producción de 84millones de kilovatios-hora (kWh) por año todavíaes superada por la Hidroeléctrica de Itaipú , enla frontera entre Brasil y Paraguay. La planta deItaipú tiene una capacidad de 12,600 MW, y haproducido 90 mil millones de KWh en un solo año.

La planta hidroeléctrica más grande en losEstados Unidos está en la Presa Grand Coulee ; sustres centrales eléctricas tienen una capacidad de6,809 MW y generan, en promedio, alrededorde 21 mil millones de KWh; mientras que la centraleléctrica de la presa Hoover tiene una capacidadde 2,074 MW y genera aproximadamente 4 milmillones de KWh al año.


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REFERENCIA:

Bureau of Recla-m a t i o n ( Ú l t i m aa c t u a l i z a t i o n ,

3/12/15). “What isthe biggest damin the world?”, pu-blicado en: U.S.Bureau of Recla-mation: ManagingWater in the West.http://www.usbr.g o v / l c / h o o v e r -dam/History/es-says/biggest.html


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Las formas de concreto aisladas(FCA) en la construcción

NUEVAS TECNOLOGÍAS

REFERENCIA:

Chad vander Veen(2014). “What’s Oldis New: EverydayBuilding MaterialsGet Smarter”, pu-

blicado en: Gover-nment Technology.Solutions for Stateand Local Gover-nment.h t t p : / / w w w . g o -vtech.com/local/Whats-Old-is-New-Everyday-Building-M a t e r i a l s - G e t -Smarter.html

UNO DE LOS PUERTOS más grandesdel mundo se encuentra ubicado enla ciudad israelita de Cesarea, con ca-pacidad para unas 300 embarcacio-nes. La construcción del puerto tomócasi 10 años y fue considerado una

maravilla de la ingeniería cuando abrió sus puertaspara el comercio en el año 15 a.C. Lo que hace queel puerto en Cesarea se constituyera en un notable

hito; fue precisamente el material que permitiósu construcción, un material entonces conocido comoconcreto hidráulico. Este material, a diferenciadel concreto tradicional, se caracteriza por el hecho deque puede colocarse y endurecer bajo el agua;propiedad que puede hacerse realidad medianteel empleo de ceniza volcánica como adición a lamezcla de concreto tradicional, compuesta porpiedra caliza, arcilla, arena y grava.

En la actualidad, el concreto y otros materialeshacen posible la resistente infraestructura delas ciudades actuales. El creciente desarrollo de latecnología del concreto ha revolucionado, demanera que ingenieros y científicos diseñan los ma-

teriales de construcción que pueden conformar loscimientos de las ciudades inteligentes del futuro.Muchos refieren hoy a un concreto más inteligente,un material que tuvo su principal antecedente enla Antigua Roma y que resulta en la actualidadincreíblemente ideal para muchos usos; desde lasaceras hasta los empinados rascacielos.

Quizás la innovación más significativa al con-creto en la historia reciente fue el desarrollo delconcreto reforzado; por lo general conformado porla incrustación de barras de acero dentro de la mez-cla de concreto. Sin dudas, este material ha hechoposibles estructuras de increíble durabilidad y resis-tencia a los esfuerzos de tensión. En la actualidad, noson pocos los investigadores y especialistas que portodo el mundo experimentan otros refuerzos parael concreto; utilizando diferentes materiales como

(1). Las FCA son sistemas de cimbra para concreto armado, generalmente concebido con un aislamiento térmicorígido que se mantiene en su lugar, como un sustrato interior y exterior permanente para paredes, pisos y techos.

Adaptado de: https://en.wikipedia.org/wiki/Insulating_concrete_form

pueden ser: las fibras de acero, plásticas, e inclusode vidrio. Una versión más reciente y con mayorresistencia apunta a las soluciones innovadorasde construcción viable; tal es el caso de los FCA(1)(formas de concreto aisladas).

Las FCA se conforman a partir de la colocaciónde dos hiladas, situadas como legos, en bloques deespuma aislante que constituyen un molde para lasparedes de una estructura dada. El espacio entre

ambas hiladas, es rellenado luego con concretoreforzado de alta resistencia. La espuma aislanteforma parte de la estructura portante y por logeneral está cubierta por paneles de yeso. Comoresultado, se obtiene una pared resistente alagua, a los insectos y hasta al fuego; constitu-yendo además desde el punto de vista energético,un muro más eficiente que las paredes estruc-turadas con marcos de madera tradicionales.

Las ciudades que hoy se trazan como objetivola reducción de la huella energética del sector de laconstrucción, se están empezando a tomar muyen serio la tecnología de las FCA. De acuerdo conla Asociación del Cemento Portland: "Un recurso

importante de FCA es el potencial de reducción deenergía para calentar y enfriar el edificio. Algunasestimaciones sitúan el ahorro en un 20% o más;como resultado, suponiendo una vida útil de 100años, una sola familia en una vivienda FCA tieneel potencial de ahorrar cerca de 110 toneladas deCO2, en comparación con un hogar tradicional abase de paredes de madera".

Debido a las muchas características ventajosasde la tecnología FCA, incluyendo hacer la construc-ción más rápida y sencilla, una estructura hechausando FCA no es significativamente más caraque su homólogo tradicional. Según la PCA: "(…)utilizar FCA aumenta aproximadamente un 3%de los costos totales de construcción, en compa-

ración con un edificio con estructura de maderaconvencional".

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