Un sistema de lanzamiento de una estructura, que comprende: un primer tablero (4) fabricado y montado mediante la adición sucesiva de dovelas y configurado para desplazarse longitudinalmente hacia unas pilas mediante uno o varios sistemas de empuje (18);

y un segundo tablero (6) colocado sobre la parte superior del primer tablero o tablero inferior (4), y unido solidariamente al inferior (4) mediante medios de unión (8) desmontables. El segundo tablero o tablero superior está diseñado para ser el último vano de la estructura y, al estar unido solidariamente al inferior (4), está configurado para ser empujado sobre las pilas conjuntamente con el tablero inferior. Los medios de unión (8) están configurados para transmitir el esfuerzo desde el tablero inferior al superior, de forma que ambos trabajan de forma solidaria colaborando para resistir los esfuerzos globales de cortante, flexión y torsión que se producen durante el lanzamiento. Un método de lanzamiento de una estructura mediante empuje.

Sistema y método de lanzamiento de estructuras.

Campo de la invención

La presente invención pertenece al sector de las obras públicas, para la planificación, proyecto y construcción de infraestructuras del transporte terrestre; y en concreto, a la construcción de puentes y viaductos, especialmente de gran longitud, para carretera y ferrocarril.

Antecedentes de la invención

La técnica de construcción de puentes por empuje nace en el siglo XIX para los grandes viaductos en celosía metálicos, necesarios en la incipiente red de ferrocarril europea de la época. No es hasta mediados del siglo XX cuando este sistema constructivo alcanza su racionalización y popularidad, también para viaductos de hormigón. La primera aplicación moderna de este método data de 1961 (Puente sobre el río Caroní, Venezuela, Leonhardt y Baur) y considera la construcción de todo el viaducto de hormigón en la plataforma de acceso de uno de los estribos, en un emplazamiento fijo, y su posterior empuje sobre las pilas ya construidas. Muy pronto se vio la necesidad de la mejora del método, adoptando lo que hoy en día se conoce como "Incremental Launching Method", que se describe en la patente DE-1237603-B y que consiste en la construcción y empuje sucesivo de tramos más cortos de puente, denominados dovelas, y que se empalman en obra antes de cada lanzamiento (la unión es de variada tipología, como soldadura, pretensado, u otras). Un ejemplo de esta aplicación es el puente sobre el río Innm en Kufstein, Austria, en 1965 (Leonhardt y Baur).

Hoy en día es un proceso habitual para la construcción de puentes, sobre todo si tienen un número suficiente de vanos iguales. El sistema de construcción de estructuras por empuje se puede resumir en las siguientes actividades: construcción de tramos de tablero, de longitudes variables (en función de la tipología de la estructura y de otros factores de planificación), en un emplazamiento fijo, habilitado a tal efecto en una zona (parque) adyacente a la ubicación definitiva de la estructura; una vez ejecutado el tramo determinado, es necesaria la liberación de espacio en el parque, para la construcción del siguiente tramo, por lo que se desplaza hacia adelante el tablero construido hasta el momento, deslizándose sobre todos los apoyos de la estructura en pilas y estribos, y sobre aquellos otros provisionales que haya sido necesario disponer entre los mismos. Esta técnica es aplicable especialmente a estructuras con una gran longitud, de forma que la repetitividad de las tareas justifique la implantación del sistema referido; y también en aquellas otras en las que por su altura, dificultad de acceso o protección ambiental del entorno sea recomendable independizar la construcción del suelo; permitiendo, además, un elevado nivel de calidad y seguridad en los trabajos, gracias a la ejecución de los mimos de forma repetitiva en una instalación fija.

La tendencia de la técnica es la extensión de dicho procedimiento a un mayor número de casos, ampliando el rango de luces, tipologías y longitudes de las estructuras "empujables".

Los sistemas de lanzamiento utilizados actualmente para tableros de puentes o viaductos, se distinguen primeramente por el material de su sección, ya sea metálica o de hormigón. El parámetro más importante que determina el sistema más aconsejable en cada caso es la luz máxima que se debe empujar. Ejemplos de documentos que describen los sistemas existentes empleados en el lanzamiento de tableros metálicos, con independencia del sistema de empuje utilizado, que no es objeto de la presente invención, se citan a continuación: Rosignoli, Marco. 2002. "Bridge launching". Thomas Telford; Association Française de Génie Civil. 1999. "Guide des ponts poussés". Varios autores; Tesis Doctoral "Evolución tipológica y estética de los puentes mixtos en Europa", Jorge Bernabéu Larena, ETSICCP, Madrid, 2004; Trabajo de Investigación "Aspectos condicionantes del diseño y análisis de puentes construidos por empuje.", Carlos Castañón Jiménez, ETSICCP, Madrid, 2008.

Uno de los principales problemas de los sistemas de lanzamiento se deriva de la diferencia existente entre el esquema resistente de la estructura durante el proceso constructivo (voladizo) y durante su vida útil o situación de servicio (viga continua). Además, la naturaleza evolutiva del lanzamiento implica que todas las secciones del tablero soportarán esfuerzos alternos de flexión positiva y negativa, siendo muy elevados (superiores a los esfuerzos en servicio) en los dos primeros vanos de avance. Además, todas las secciones del puente pasaran durante su movimiento por los apoyos de cada pila, por lo que todas deberán ser capaces de soportar el esfuerzo cortante y el efecto local de la carga concentrada, y no solo las secciones que se diseñan para apoyo definitivo de la estructura.

Para dotar de la resistencia necesaria a estos dos primeros vanos, existen actualmente dos posibles soluciones:

La primera solución consiste en reducir la luz máxima a empujar, mediante la disposición de pilas provisionales intermedias (tal y como se muestra, por ejemplo, en Fernández Troyano, Leonardo. 1999, 1ª ed. "Tierra sobre el agua". Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, Colección de Ciencias Humanidades e Ingeniería Nº 55, ISBN: 84-380-0143-3 y D.L.: M. 10.000-1999. Pág 404, F.6-41 Puente sobre el río Caroní, Venezuela; y en la solicitud de patente china CN101324054-A). El principal problema de este sistema es la necesidad de duplicar las cimentaciones de pilas y la construcción de elementos verticales de soporte importantes, debido a las elevadas fuerzas horizontales y verticales que se producen durante el lanzamiento. En ocasiones, no es posible acceder al fondo y laderas del valle para la construcción de las pilas provisionales, por la orografía del mismo o la especial protección ambiental del entorno.

La segunda solución consiste en disponer ciertos elementos auxiliares que permitan al voladizo soportar los grandes esfuerzos que se producen en fase de avance máximo, tales como los siguientes:

- Nariz de empuje (también llamada pico de lanzamiento): estructura metálica anclada en la sección frontal de empuje, cuya principal característica es su reducido peso propio con respecto al tablero definitivo que se empuja. Suele tener una longitud variable entre el 30% y 60% de la luz máxima a empujar y una relación adecuada de rigidez con respecto al tablero para que los esfuerzos que se generan en la fase más larga del empuje no penalicen el dimensionamiento definitivo de la sección del tablero en sus dos primeros vanos, o encarezcan de forma excesiva la propia nariz. Por este motivo, para cada empuje particular, se necesita una nariz diferente; siendo también variable la tipología de unión de ésta a la sección frontal del tablero (Manterola Armisén, Javier. 2000 "Puentes". ETSICCP). Ejemplos de narices de empuje pueden encontrarse: en Fernández Troyano, Leonardo. 1999, 1ª ed. "Tierra sobre el agua". Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, Colección de Ciencias Humanidades e Ingeniería Nº 55, ISBN: 84-380-0143-3 y D.L.: M. 10.000-1999. Pág 404, F.6-42, Acueducto del Alcandre, Huesca; y en las solicitudes de patente japonesas JP2004107972-A y JP2001193016-A y en la solicitud de patente coreana KR20030022941-A. El inconveniente fundamental es la necesidad de adaptar la nariz a cada caso concreto, para optimizar el lanzamiento, hecho que dificulta la reutilización del pico en otras estructuras diferentes.

- Aligeramiento del tramo frontal (volado) de avance: es un caso particular del anterior, en el cual se lanza el tablero con solo una parte de su sección resistente final, y completando la construcción una vez la estructura ha sido colocado en su posición definitiva entre ambos estribos. Un ejemplo clásico es el lanzamiento de los dos primeros vanos de un puente metálico mixto sin la parte correspondiente de hormigón (ya sean prelosas o losa in situ). Generalmente se utiliza para luces cortas o medias (40-70 m.) (Millanes Mato, Francisco. 2007. ``Viaducto Arroyo Las Piedra, primer viaducto mixto de las líneas de alta velocidad españolas. Hormigón y Acero, 243, 5-38.). Ejemplos de esta técnica se pueden encontrar en la patente rusa RU2390601-C1 y en la solicitud de patente japonesa JP2006348650. No todas las tipologías de secciones para estructuras permiten el aligeramiento de la sección frontal.

- Torre de atirantamiento provisional: situada aproximadamente sobre la sección que se encuentra sobre la pila de avance durante la situación de empuje máximo,...

1. Un sistema de lanzamiento de una estructura, que comprende:

- un primer tablero (4) que ha sido fabricado y montado en un parque de lanzamiento (14) mediante la adición sucesiva de dovelas (5) en su parte posterior, y configurado para ser desplazado longitudinalmente hacia una pluralidad de pilas (P₁ P₂... P_n) que constituyen los vanos de la estructura, mediante uno o varios sistemas de empuje (18) diseñados para lanzar dicho primer tablero (4) sobre dicha pluralidad de pilas (P₁ P₂ ... P_n);

caracterizado por:

- un segundo tablero (6), constituido por una o varias dovelas, colocado sobre la parte superior del primer tablero o tablero inferior (4) a cierta distancia del extremo de avance, y unido solidariamente al tablero inferior (4) mediante unos medios de unión (8) desmontables, donde dicho segundo tablero o tablero superior (6) está diseñado para ser el último vano de la estructura una vez ésta se haya construido totalmente y, donde dicho tablero superior (6), al estar unido solidariamente al tablero inferior (4) está configurado para ser empujado sobre dicha pluralidad de pilas (P₁ P₂ ... P_n) conjuntamente con el tablero inferior (4), estando dichos medios de unión (8) configurados para transmitir el esfuerzo desde el tablero inferior (4) al tablero superior (6) dispuesto sobre aquel, de forma que ambos trabajan de forma solidaria colaborando para resistir los esfuerzos globales de cortante, flexión y torsión que se producen durante el lanzamiento del tablero inferior (4).

2. El sistema de la reivindicación 1, que comprende además al menos una cartela delantera (7a) y al menos una cartela trasera (7b), para unir el tablero inferior (4) con el tablero superior (6), configuradas para transmitir los esfuerzos desde el primer tablero (4) al segundo tablero (6) dispuesto sobre aquel, de forma que ambos (4, 6) colaboran para resistir esfuerzos globales de cortante, flexión y torsión.

3. El sistema de de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una percha delantera (19) situada en la parte frontal de dicho tablero inferior (4).

4. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además una contranariz (20) para completar el avance de la estructura.

5. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un segundo sistema de montaje configurado para colocar el vano lateral formado por dicho tablero superior (6) en su posición definitiva en la estructura.

6. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende unos elementos auxiliares de conexión entre el tablero inferior (4) y el tablero superior (6) con el fin de desmontar la unión entre el tablero inferior (4) y el tablero superior (6).

7. Un método de lanzamiento de una estructura mediante empuje, donde el método comprende la etapa de:

- en un parque de lanzamiento (14), fabricar y montar un primer tramo de un primer tablero o tablero inferior (4) sobre una pluralidad de apoyos (17);

estando el método caracterizado por las etapas de:

- en el mismo parque de lanzamiento (14), fabricar y montar un primer tramo de un segundo tablero o tablero superior (6) sobre el primer tramo del tablero inferior (4);

- unir dicho tablero superior (6) a dicho tablero inferior (4) mediante medios de unión (8);

- empujar y mover longitudinalmente el conjunto formado por el primer tramo del tablero inferior (4) y el primer tramo del tablero superior (6), de forma que se desplace longitudinalmente dicho conjunto hacia una primera pila de apoyo (P₁).

8. El método de la reivindicación 7, que comprende además la etapa de, tras el montaje del primer tramo del tablero superior (6) sobre el primer tramo del tablero inferior (4), montar y unir al menos una cartela de unión delantera (7a) para unir el primer tramo del tablero inferior (4) con el primer tramo del tablero superior (6).

9. El método de cualquiera de las reivindicaciones 7 u 8, que comprende además la etapa de colocar una percha delantera (19) en la sección frontal del tablero inferior (4), antes de empujar y mover longitudinalmente el conjunto.

10. El método de cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, que comprende además las etapas de, en el mismo parque de lanzamiento (14):

- fabricar y montar un segundo tramo del tablero inferior (4), unido al primer tramo del tablero inferior (4), sobre la pluralidad de apoyos (17);

- fabricar y montar un segundo tramo de dicho segundo tablero (6) sobre dicho segundo tramo del primer tablero (4), uniendo ambos, mediante medios de unión (8);

- empujar y mover longitudinalmente el conjunto de tramos de ambos tableros (4, 6) construido hasta el momento, de forma que se desplace longitudinalmente toda la estructura ya fabricada, apoyándose en una pluralidad de apoyos de lanzamiento (11) sobre pilas sucesivas (P₁ P₂... P_n);

- repetir las etapas anteriores hasta completar el tablero superior (6) sobre el inferior (4).

11. El método de la reivindicación 10, que comprende la etapa de, una vez completado el tablero superior (6) sobre el inferior (4), montar y unir al menos una cartela de unión trasera (7b) para unir el tablero inferior (4) con el último tramo del tablero superior (6).

12. El método de cualquiera de las reivindicaciones 10 u 11, que comprende además fabricar sucesivos tramos del tablero inferior (4) y lanzarlos unidos a los tramos ya lanzados a medida que se completa su fabricación.

13. El método de la reivindicación 12, que comprende además la etapa de colocar el tablero superior (6) sobre un estribo de salida (2), de forma que dicho tablero superior (6) forma el último vano lateral de la estructura completa.

14. Estructura lanzada de acuerdo con el método de cualquiera de las reivindicaciones 7 a 13, donde dicha estructura es un puente o un viaducto.