La imparable construcción de nuevas líneas de ferrocarril de alta velocidad propicia la aparición de nuevos condicionantes para el diseño de los puentes.
Introducción
A las ya de por sí exigentes condiciones impuestas en el trazado de las líneas, en cuanto a radios de curvatura mínimos en planta y limitación de pendientes en alzado, se une en un gran número de casos, la necesidad de salvar importantes obstáculos naturales o artificiales, como puedan ser ríos o autopistas.
Cuando el obstáculo a salvar es un río, las condiciones geotécnicas del terreno suelen presentar en muchos casos falta de competencia para realizar una subestructura con cimentación directa, siendo necesario recurrir a cimentaciones profundas mediante pilotes, cajones hincados u otros procedimientos. Cuando además es necesario recoger las fuerzas horizontales generadas por las acciones de frenado y arranque, por los efectos térmicos y por la interacción entre la vía y la estructura, la cimentación se complica. Son cimentaciones caras, que pueden hacer rentable la disminución del número de pilas y cimentaciones, y el aumento de la luz del puente.
En otras situaciones, las condiciones del emplazamiento del puente hacen inviable la construcción de cimentaciones dentro del cauce del río, bien por razones hidráulicas, bien porque los procedimientos constructivos para llevarlas a cabo no sean factibles, obligando de nuevo, a elevar la luz de la estructura.
También puede ocurrir, cuando el obstáculo es otra vía de comunicación ya existente, o cuando nos encontramos en zonas urbanas con gran densidad de construcciones, que los puntos para la colocación de las pilas sean muy limitados, y no exista otra solución que proyectar estructuras de gran luz.
Cuando en los casos anteriores, la rasante de la estructura discurra a baja altura, y sea necesario respetar un gálibo vertical mínimo para permitir el paso de vehículos o de embarcaciones, o para mantener las condiciones de desagüe en caso de avenida cuando se cruza un río, el canto máximo del tablero
quedará acotado. Si la estructura requiere de un canto superior para salvar la luz principal, habrá que recurrir a aquellas soluciones en las que los elementos de rigidez sitúen su canto por encima de la rasante de la vía. En esos casos, será necesario disponer de un tablero que recogiendo la acción de los trenes, salve la luz transversal y transmita la carga a los elementos portantes principales.
Dos son como hemos visto, las características principales comunes de este tipo de puentes: su luz elevada y la disposición del canto estructural de los elementos portantes principales por encima de la rasante. La primera de ellas determina que la mayoría de las estructuras que nos encontramos con tableros formados con elementos transversales supere los 40-50 m de luz. Y es que para tableros con luces inferiores, es posible recurrir en la mayoría de los casos a soluciones tipo viga convencionales, más sencillas y económicas, en las que a pesar de tener unas condiciones estrictas de gálibo vertical, sea posible mediante un ligero ajuste de la rasante de la línea de ferrocarril y el empleo de un canto estricto para el puente, encajar este tipo de estructura. Cuando las luces a salvar son mayores, los posibles ajuste geométricos de la rasante deben ser más elevados y dejan de ser viables, eliminado la posibilidad de emplear las soluciones clásicas.
Son numerosos los ejemplos de estructuras en los que se dan las condiciones antes descritas, y variadas las tipologías empleadas para resolver cada caso concreto. En ellas, la estructura se define por su elemento de rigidez principal, estando en todos los casos el tablero formado por elementos transversales sobre los que se sitúa una losa colaborante. Veremos con detalle en el capítulo 5 las posibles tipologías de tableros existentes, limitándonos en este apartado a hacer referencia a los puentes en los que se emplean estos tableros, clasificándolos según las características de elemento de rigidez
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principal. En función de este parámetro nos podemos encontrar los siguientes tipos:
• Puentes en celosía. Son puentes formados por dos celosías, habitualmente metálicas, dispuestas a ambos lados de la plataforma de la vía con el tablero apoyado en su cordón inferior. Es posible emplear cualquier configuración para la disposición de los montantes y diagonales: Warren, Prat, etc. Ha sido una solución ampliamente empleada en los comienzos de la historia del ferrocarril. Un ejemplo moderno de estos puentes es el viaducto de la Deûle, en el TGV Nord de 90 m de luz. (Ramondenc, 1999)
• Puentes arco con tablero inferior atirantado. Presentan una configuración similar a la de los puentes anteriores, cambiando en este caso la celosía por un arco. Los arcos suelen ser metálicos. Es un tipología que se ha empleado recientemente en Francia, en la línea de alta velocidad del Mediterráneo, en varios emplazamientos: viaducto de BonPas sobre el peaje de la A7 en el intercambiador de Avignon (Ramondenc y cols, 1999), viaducto de Mornas y de Mondragón sobre el Rodano, y viaducto de Donzère sobre el canal del mismo nombre (De Ville de Goyet y cols, 1999) (Ramondenc y cols, 1999). En España, tenemos algunas realizaciones de esta tipología entre las que se encuentra el puente sobre el río Ebro en Zaragoza de 125 m de luz y que ha permitido la duplicación de vía del enlace ferroviario entre Zaragoza y Huesca (Medina, 2005) (Figura 1.1).
Figura 1.1 Puente sobre el río Ebro en Zaragoza (Cortesía de KV Consultores) • Puentes viga de alma llena. En este caso se sustituye la celosía o
el arco por una viga doble “T” de alma llena. Es un tipología cuyo empleo puede llegar a ser interesante dentro de luces que no superen los 50 m / 60 m, por la facilidad de fabricación en taller que presenta. Es posible recurrir a aceros de espesor variable para reducir el número de soldaduras y conseguir un aprovechamiento máximo del material. Necesita la colocación de rigidizadores verticales de cierta potencia, dispuestos en las almas, para controlar el posible pandeo lateral del cordón superior comprimido. Un ejemplo de esta solución lo encontramos en el paso del TGV del Mediterráneo sobre la carretera comarcal RD 59 (Durot y Morandeau, 1999).
• Otras tipologías. Existen otras tipologías que por sus características particulares no pueden ser englobadas en ninguna de las categorías antes mencionadas, pero en las que se mantiene la tipología del tablero formado con elementos transversales, apoyado sobre un elemento con capacidad suficiente para recoger la carga y salvar la luz principal entre puntos de apoyos. Un caso
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evidente de esta tipología lo constituyen los dos puentes que en estos momentos se están construyendo en la línea de alta velocidad Madrid-Barcelona-Frontera Francesa, sobre la A-7. Ambos con la misma tipología, formados por un dintel recto metálico ayudado por un tirante curvo rígido, también metálico, con directriz similar a la del cable de un puente colgante. El primero de ellos es el puente sobre el río Llobregat (Figura 1.2), con una luz máxima de 63 m, mientras que el segundo, el puente de Llinars (Figura 1.3), tiene una luz máxima de 75 m.
Figura 1.2 Puente sobre el río Llobregat en la línea de alta velocidad Madrid-Barcelona- Frontera Francesa (Cortesía de Pedelta)
Figura 1.3 Puente de Llinars sobre la A-7 en la línea de alta velocidad Madrid- Barcelona-Frontera Francesa (Cortesía de Pedelta)