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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN OBRAS CIVILES
PUENTE YELCHO,
ESTRUCTURA Y PROCESO DE CONSTRUCCIÓN.
RODRIGO REYES CAMPOS
BEATRIZ YÁÑEZ MEJÍAS
Profesor:
Sr. Esteban Jamett
Santiago – Chile
2014
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1. ÍNDICE
2. RESUMEN .................................................................................................................. 3
3. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 4
4. ANTECEDENTES GENERALES ................................................................................ 5
4.1. UBICACIÓN ................................................................................................................ 5
4.2. CLIMA ........................................................................................................................ 6
4.3. SOCIAL Y ECONÓMICO ............................................................................................ 7
5. PROCESO CONSTRUCTIVO .................................................................................... 8
5.1. GENERALIDADES ..................................................................................................... 8
5.2. DESCRIPCIÓN DE LA OBRA ................................................................................... 11
5.3. CARACTERISTICAS DE LA OBRA .......................................................................... 12
5.4. PROCESO CONSTRUCTIVO .................................................................................. 13
5.5. ACLARACIONES GENERALES ............................................................................... 17
6. CONCLUSIONES ..................................................................................................... 18
7. BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................... 19
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2. RESUMEN
El puente Yelcho es un puente de tipo atirantado, construido en Chile,
específicamente en la X Región de Los Lagos. Este puente nace por la necesidad
de dar conectividad vía terrestre en el camino Longitudinal Austral, para reducir la
dependencia que existe entre los transbordadores y permitir un tránsito vehicular
ininterrumpido.
El puente posee una longitud total de 250 metros, con un tramo central y
dos tramos laterales, fabricado con hormigón armado y sujeto por tirantes de
acero, construido por el método de voladizos sucesivos para el tramo central del
tablero.
El proyecto fue desarrollado por la empresa Diwidag, de Alemania, y
construido por la empresa constructora nacional Sical Ltda. En su construcción
solo trabajaron profesionales y personal chilenos, con asesoría extranjera.
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3. INTRODUCCIÓN
La construcción del puente Yelcho, alrededor del año 1989, nace como una
idea de lograr conectividad entre zonas que hasta hace algunos años eran
territorios casi inexplorados, dada la dificultad para acceder a ellos. En aquella
época, la única forma de llegar a ciertos lugares era a través de transbordadores,
y su funcionamiento dependía de las condiciones climáticas de la zona, lo que en
algunas ocasiones se hacía imposible realizarlo, aislando a localidades de la
ciudad.
Conocida la problemática, se propuso la idea de construir un puente que
pudiera conectar las rutas existentes (carretera Austral) y así poder
independizarse del sistema actual de transporte, lo que a su vez traería beneficios
a las localidades aledañas, esperando un aumento económico y poblacional.
Este tipo de puente fue el primero en construirse en Chile, diseñado por la
empresa alemana Diwidag, el cual consiste en un puente tipo atirantado, en donde
se utiliza el método de voladizos sucesivos en su construcción, aplicando nuevas
tecnologías en su ejecución, lo que provoca gran incidencia en la Ingeniería a nivel
Nacional.
En el presente informe se presentará el proceso constructivo utilizado en la
construcción del puente. La investigación está basada en publicaciones y
documentos obtenidos en instituciones tales como Sernageomin, Ministerio de
Obras Públicas y de la Asociación de Ingenieros Estructurales, de ARGENTINA.
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4. ANTECEDENTES GENERALES
4.1. UBICACIÓN
El Puente Yelcho está localizado en la X Región de Los Lagos, en la
provincia de Palena, a unos 47[Km] al sur de Chaitén. Sus coordenadas son
, y se ubica en la zona cordillerana, en el nacimiento del Río
Yelcho.
Esta región corresponde a una zona montañosa, y dada su formación
geológica, presenta fiordos y canales, dándole características insulares. Todo esto
hace que el acceso a las distintas localidades sea difícil, por lo que su desarrollo
económico e integración al territorio, siempre se ha visto limitada.
Con la construcción del camino Longitudinal se ha permitido incluir estas
zonas, donde el puente ha jugado un papel muy importante, permitiendo dar
conectividad al territorio nacional, aportando con un mejor y mayor acceso a los
servicios de salud, educación y asistencia técnica, valorización de la tierra y
desarrollo de actividades productivas para la ciudadanía. A su vez, ha sido un
aporte considerable al turismo regional.
Fig.4.1 Extracto de mapa Chile. Ubicación Puente Yelcho.
Disponible en World Wide Web: http://maps.google.cl/
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4.2. CLIMA
El clima tiene características térmicas relativamente homogéneas, con lógicas
variaciones impuestas por la altura y la cercanía al mar o grandes lagos. En la
región se pueden distinguir dos tipos de climas:
Clima Templado Lluvioso con Influencia Mediterránea: se extiende hasta
el tercio superior de la isla de Chiloé y su extensión hacia el continente.
Presenta una temperatura promedio anual de 11°C. En la Región
existen numerosos lagos, los que además de darle el nombre a la
misma, ayudan a mantener la homogeneidad térmica y son fuentes de
humedad1, característica común en esta zona.
Clima Templado Frio de Costa Occidental con máximo Invernal de
Lluvias: se extiende desde el tercio inferior de Chiloé, incluyendo el
territorio continental. Debido a su cercanía a regiones polares, su
temperatura promedio son inferiores a 10°C, las cuales varían según la
altitud, siendo mayores en la zona costera e inferiores en la zona
cordillerana.
Las precipitaciones anuales promedio presentes en algunas localidades son:
1.900mm en Castro, 3.000mm en Chaitén y 2.000mm en Futaleufú.
1 Abstracto documento en línea, disponible en World Wide Web:
http://www.meteochile.cl/climas/climas_decima_region.html
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4.3. SOCIAL Y ECONÓMICO
Como se puede observar de la Fig. 4.3, la población de la provincia de Palena,
entre los años 1992 y 2002 no ha presentado un aumento significativo, a
diferencia de la población de la provincia de Llanquihue o Chiloé.
Al mismo tiempo, el desarrollo de la localidad de Palena, es mucho más baja
que la de Llanquihue o Chiloé. Esto se debe principalmente al bajo crecimiento de
la población y a la dispersión de sus viviendas, característica territorial de la zona.
Dada estas condiciones, se ha hecho difícil la adquisición de fondos para la
inversión en proyectos en mejora de la provincia, ya que esto significa mayores
costos para el Estado, sumándose al bajo presupuesto que disponen los
municipios.
Fig. 4.3 Población y vivienda según provincias y comunas, Censo 2002 y 1992.
Disponible en documento en línea World Wide Web:
http://www.ineloslagos.cl/archivos%5Cfiles%5Cpdf%5CDivisionPoliticoAdministrativa%5Closlagos.pdf
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5. PROCESO CONSTRUCTIVO
5.1. GENERALIDADES
Un puente es una construcción que permite conectar un accidente geográfico
como un río, cañón, valle, carretera, camino, vía férrea o cualquier otro obstáculo
físico.
A la hora de seleccionar y diseñar el tipo de puente, se deben considerar
ciertos factores
1. El obstáculo a salvar, básicamente la distancia.
2. Naturaleza del terreno sobre el que se construye.
3. Magnitudes de la obra: volúmenes, geometría y elementos que se puedan
ajustar si se requieren modificaciones producto de observaciones in situ.
4. Emplazamiento de obra.
5. Presupuesto.
Para satisfacer la necesidad del mandate según estos factores, tenemos
distintos tipos de puente:
Puente de viga:
Es el más económico y sencillo de
construir, consiste básicamente en una
viga soportada en cada uno de sus
extremos por un pilar se utiliza para
distancias no superiores a los 80 metros.
Fig.5.1.1 Puente División
Azul, Valladolid, España.
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Puente en arco:
Ofrecen una gran resistencia,
una de las técnicas más
empleadas a lo largo de la
historia, gracias a su geometría
tiene alta resistencia a la
compresión, puede salvar
distancia desde los 60 a 250
metros.
Puentes colgantes:
Destacan por su limpieza de línea y su
resistencia, pueden salvar una
distancia hasta 2200 metros, son muy
ligeros y flexibles es por esto que es
necesario realizar pruebas
aerodinámicas.
Puentes atirantados:
Pueden salvar distancias de 850 metros,
tienen cierta similitud con los puentes
colgantes, pero soportan la carga de manera
distinta. La diferencia básicamente es en la
forma en que los cables están conectados a
las torres. En el puente colgante se
encuentran los cables principales que van
conectados de torre a torre, y los
secundarios, que tienen una posición vertical
desde el cable principal hacia el tablero.
Fig.5.1.2 Puente Arrábida, Portugal.
Fig.5.1.3 Puente Golden Gate, San
Francisco, EE.UU.
Fig.5.1.4 Puente diseño paralelo.
Puente Samuel Beckett, Dublín.
Arquitecto e Ingeniero Santiago
Calatrava
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En el puente atirantado los cables van directamente conectados de la torre
hacia el tablero. Soportando así toda la carga. El colgante trabaja principalmente a
tracción mientras que el atirantado puede trabajar partes a tracción y otras a
compresión.
Los puentes atirantados pueden estar conectados a dos torres ubicadas a
ambos lados del puente o en algunos casos en una única torre ubicada en la
posición central o asimétrica.
Según la sujeción de los tirantes se habla de:
Diseño radial o abanico: si los cables parten de diferentes puntos del
puente y convergen en la parte más elevada de la torre.
Diseño paralelo: si los cables van anclados a distintas alturas de la torres y
son paralelos entre sí.
Al realizar la licitación de esta obra, se compitió con proyectos que proponían
diseños de puentes atirantados, enrejados y colgantes. Todos ellos contaban con
una luz central mínima de 150m y una calzada de una vía con tablero de hormigón
armado.
Inicialmente el Ministerio de Obras Públicas propuso un diseño de puente tipo
colgante, con las mismas dimensiones antes especificadas. El tablero estaría
compuesto por una losa de hormigón armado, soportada por vigas longitudinales
reticuladas y un sistema de vigas transversales de acero.
Entre las diversas alternativas propuestas por la licitación, se eligió la que
respondía a las necesidades requeridas, apostando por un proyecto eficiente y
conveniente desde el punto de vista fiscal, por su menor costo, una mayor
durabilidad y en especial por tratarse de un proyecto de avanzada y moderna
tecnología, descartando lo propuesto originalmente por el Ministerio.
Como antecedente importante, podemos mencionar que las ofertas
presentadas variaron entre 500 y 980 millones de pesos.
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5.2. DESCRIPCIÓN DE LA OBRA
El proyecto fue adjudicado a la empresa alemana Diwidag, la cual fue
realizada por la empresa constructora chilena SICAL, Sociedad de Ingeniería y
Construcción Austral LTDA.
Antecedentes del Proyecto:
Obra: Construcción puente Yelcho
Ubicación: Camino longitudinal Austral, Sector Chaitén – Coyhaique.
Administración: Dirección de vialidad. Ministerio de Obras Públicas.
Contratista: SICAL LTDA.
Fecha de inicio: 16 de Junio 1989
Fecha de término: 7 de Diciembre de 1990
Monto aproximado: 670.000.000
Fig. 5.2 Fotografía Puente Yelcho, vista desde el lago del mismo nombre.
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5.3. CARACTERISTICAS DE LA OBRA
Tipo de puente: Atirantado.
Longitud: 250 [m].
Número de Tramos: un tramo central de 150 [m] y dos tramos laterales de
50[m] cada uno.
Calzada: 5 [m] con losa de hormigón.
Infraestructura: fundaciones basadas en pilotes in situ de 1 [m] de diámetro
y 11 [m] de longitud, con elevaciones y torres de hormigón de 42 [m] de
altura aproximadamente.
Superestructura: estructura atirantada con barras de 36mm, que por su
moderna tecnología, pasa a ser el primer puente de su estilo en el país.
Fig. 5.3.1 Vista general diseño puente Yelcho.
Fig. 5.3.2 Vista sección transversal de la losa.
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5.4. PROCESO CONSTRUCTIVO
El proceso constructivo del puente Yelcho,
comienza con la construcción de las fundaciones y sus
cabezales. Las fundaciones utilizadas fueron pilotes in
situ. Para las torres se utilizaron 10 pilotes de 15 metros
de longitud y 1 metro de diámetro, y para los estribos se
utilizaron 8 pilotes de 14 metros de longitud y 1 metro
de diámetro. Posteriormente se comienza con la
construcción de la parte norte del puente, comenzando
con la torre de longitud de 41.35 metros de altura. Las
fundaciones y la torre son de hormigón armado, en
donde algunas secciones de la torre fueron
postensadas.
Luego se construye el estribo y el tramo lateral,
de 50 metros de longitud. Ambos fueron
hormigonados, utilizando encofrado con
apuntalamiento convencional.
Fig.5.4.2 Primera etapa construcción puente Yelcho.
Fuente: Revista N°16, Asociación de Ingenieros Estructurales, Argentina.
Fig. 5.4.1 Diseño de
elevación de la torre.
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La cabeza de la torre fue postensada en las direcciones longitudinal,
transversal y vertical, utilizando barras de acero de 36mm de diámetro, grado
835/1030 (N/mm2).
La colocación de los cables tensores u obenques2 se realizó a mano, y fue
necesario utilizar cables auxiliares para su montaje. Para fijar los obenques se
colocaron anclajes en la parte superior de la torre y en los bordes de las vigas
principales. Los obenques deben ser recubiertos con pintura protectora, aplicando
tres capas. La sustancia está compuesta a base de alquitrán y epoxi3.
Las barras utilizadas son provenientes de Alemania, por lo que debido a las
limitaciones en el transporte, sus longitudes máximas eran de 11.8 metros. Las
barras que se diseñaron para utilizar en el puente, eran de mayores dimensiones,
por lo que se debió utilizar acopladores roscados para unir las barras de acero y
así poder completar las longitudes requeridas según el diseño. En el proyecto se
utilizaron más de 6.100 metros de barras de este tipo.
Para estabilizar el puente durante su construcción, fue necesario utilizar
obenques auxiliares de avance, los cuales fueron fijados a la cabeza de la torre
norte y a la fundación de la torre de la zona sur del puente, ubicado a 150 metros.
Los obenques auxiliares consisten en dos conjuntos de 10 trenzas de 0.6´´ de
diámetro, de grado St 1570/1770 (N/mm2).
2 Obenque: barras de 36mm de diámetro, de grado 835/1030 (N/mm
2).
3 Epoxi: pintura de protección de larga duración.
Fig.5.4.3 Segunda etapa construcción puente Yelcho.
Fuente: Revista N°16, Asociación de Ingenieros Estructurales, Argentina.
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De acuerdo con el manual de operaciones para la construcción, los
obenques del tramo lateral y los obenques auxiliares fueron tensados en una
secuencia elegida. Están ubicados uniformemente distribuidos a lo largo del
puente, esto permite una óptima distribución de las cargas de peso propio y
cargas móviles.
El diseño de abanico de los tirantes nos arroja resultados favorables en las
compresiones de la estructura del tablero, permitiendo realizar un diseño de losa
más esbelto y por lo tanto más económico.
Al finalizar esta operación de tesado, la carga completa del tramo lateral
quedo soportada por los obenques y se pudo retirar el apuntalamiento y el
encofrado.
A continuación se debe instalar el andamio móvil sobre a cabeza de la pila,
el cual consiste de dos vigas reticuladas de acero, suspendidas bajo las vigas
principales de borde de la superestructura, las cuales están empotradas en el
tramo de hormigón anterior y apoyadas en el tirante siguiente, que permiten
soportas las cargas del encofrado de la losa del tablero.
La fijación provisional de este andamio móvil se realizó por medio de un
sistema de barras rosca y placas de anclaje, apoyado en el tirante, mediante un
sistema de bielas y placas de anclaje, permitiendo transmitir las tensiones de las
vigas del andamio al hormigón. El andamio móvil pesa aproximadamente 12
toneladas, y tiene la capacidad de hormigonar tramos de hasta 6 metros y soportar
cargas de 320KN.
Fig.5.4.4 Tercera etapa construcción puente Yelcho.
Fuente: Revista N°16, Asociación de Ingenieros Estructurales, Argentina.
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Para mantener el nivel de la rasante requerida durante la construcción en
voladizo, los niveles de encofrado fueron ajustados de acuerdo a las contraflechas
calculadas para cada etapa de la construcción.
Con los obenques ya fijados al andamio móvil, se verifica que la rasante
sea la requerida, para continuar con el armado y hormigonado de cada segmento.
Para seguir con la construcción de cada segmento, es necesario esperar a
que el hormigón fragüe y alcance la resistencia mínima de 240kg/cm2. Luego el
tablero móvil es descendido y movido a la nueva ubicación, completando este ciclo
para cada tramo.
La sueperestructura fue construida de la forma descrita hasta la mitad del
tramo principal y en ese momento fueron removidos los obenques auxiliares de
avance.
Al finalizar la construcción de las mitades norte y sur del puente, las dos partes
fueron conectadas para formar una única estructura. Para este propósito el
andamio móvil fue fijado a ambos lados del segmento del cierre, se ajustaron las
pequeñas diferencias de nivel entre ambas mitades y se hormigonó el segmento
de cierre.
Fig.5.4.5 Cuarta etapa construcción puente Yelcho.
Fuente: Revista N°16, Asociación de Ingenieros Estructurales, Argentina.
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5.5. ACLARACIONES GENERALES
1. La resistencia cilíndrica a los 28 días serán:
Pilotes : 240kg/cm2
Fundaciones y estribos: 300 kg/cm2
Torres: 320 kg/cm2
Superestructura: 320 kg/cm2
2. Todo el acero de refuerzo será de calidad A63-42H, en concordancia a
la ACI 615.
3. Una característica a destacar es que la obra se construyó sin la ayuda
de maquinaria ni equipo pesado alguno.
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6. CONCLUSIONES
La gran variedad de diseños de puentes ha permitido poder responder de
mejor manera a las solicitaciones en que se está presente, apostando por diseños
económicos y aportando al diseño arquitectónico. Además con las nuevas
tecnologías que van surgiendo en el ámbito de la ingeniería, se ha podido dar
solución de forma eficiente a las distintas necesidades del hombre.
Es por esto que cada vez se construye con el objetivo de abaratar costos, ya
sea disminuyendo la cantidad de material a utilizar (si es que el diseño lo permite)
o utilizando nuevas metodologías de trabajo, todo esto sin poner en peligro la vida
de las personas, lo que ha significado un gran paso en la Ingeniería a nivel
mundial.
Fue un importante reto la ubicación, ya que dificultó el emplazamiento de la
obra, donde el transporte de equipos y material para la construcción debió recorrer
1300 kilómetros de distancia.
Para el método de voladizo sucesivos, al ser utilizado por primera vez en Chile
requirió de mano de obra calificada y de profesionales destacados, para así
asegurar una correcta ejecución del diseño y poder afrontar de mejor manera los
problemas presentados cada día.
Podemos destacar que el método constructivo del puente Yelcho varió en
su metodología con respecto al método tradicional, ya que este procedimiento,
una vez ya construidas las torres principales, se trabaja con voladizos sucesivos
en forma paralela a ambos lados.
La configuración en abanico que toma el puente yelcho, presenta algunas
ventajas desde el punto de vista estructural, además de estética. Esta
configuración aumenta la rigidez de la estructura frente a cargas de viento y
sísmicas, lo cuales son rápidamente amortiguados en comparación a una
estructura colgante.
Como hemos visto, a pesar de la conectividad lograda en la provincia de
Palena, no se ha podido apreciar un aumento significativo de la población, por lo
que la construcción del puente Yelcho no ha sido un factor que haya llevado al
crecimiento.
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7. BIBLIOGRAFÍA
o García, J., & Morales, M. (s.f.). VIADUCTOS POR VOLADIZOS SUCESIVOS
SOBRE EL GUADALQUIVIR.
o Gerardino, M. (2011). ESTUDIO COMPARATIVO DE PUENTES CONSTRUIDOS
POR VOLADIZOS SUCESIVOS.
o Linke, M. (1999). EL PUENTE YELCHO EN PUERTO CÁRDENAS.
o MOP. (1990). CONSTRUCCIÓN PUENTE YELCHO.
o REVISTA DE OBRAS PÚBLICAS. (1992). Puente Yelcho y accesos Palena.
o Sernageomin. (s.f.). PUENTE YELCHO.
