puentes flotantes

7/29/2019 puentes flotantes

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2. ASPECTOS GENERALES

2.1 Defin icin de puente flotante

Se denominan puentes flotantes aquellos que se apoyan en la superficie del

agua en lugar de salvarla, como es lo habitual.

El hecho de que estos puentes no tengan arraigo en tierra firme hace que suestabilidad global se deba a la flotabilidad, y no a la resistencia y a lascaractersticas de sus apoyos y cimentaciones.

Una de las principales caractersticas de este tipo de puentes es que nosuponen una barrera al paso del agua. Sin embargo, debido al continuomovimiento al que se ven sometidos, existe un desplazamiento relativo entre elpuente y los apoyos fijos situados en sus extremos, lo que supone uno de losmayores problemas tecnolgicos a resolver, tal y como se comprueba msadelante en la presente tesina.

A pesar de tratarse de estructuras mviles, puede restringirse el movimiento delos puentes flotantes en gran medida, por lo que este tipo de puentes puedellegar a encontrarse ms fijo que otros, como es el caso, por ejemplo, de lospuentes mviles [4].

2.2 Tipologas

Existen distintas formas de clasificar los puentes flotantes: en funcin de losmateriales utilizados, del sistema de anclaje, de su seccin transversal, etc.Una de las ms frecuentes es la que se refiere a su posicin vertical [7], comose muestra en la siguiente figura:

Tabla 1. Clasificacin de los puentes flotantes.

Sobre pontones flotantes

Cimentaciomes en el lecho

Posicin

Completamente sumergido

Cimentacincompletamente

sumergida

cimentacincontinuacimentaciones

aisladas

Tipo de estructura

Puente flotante sumergido

Puente flotante con cimentacin continuatotalmente sumergidaPuente flotante con cimentaciones

aisladas

Cimentaciones semisumergidasPuente flotante con cimentacionessemisumergidas

Puente de pontones

Puentes ordinarios


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2.3 Aproximacin histr ica

Es muy probable que los puentes flotantes sean los primeros que el hombredescubri, aunque en sus inicios no fueran concebidos como tales, es decir,

como puentes.

Hace miles de aos ya se cruzaban ros disponiendo cualquier elementoflotante a modo de unin entre ambas orillas.

Fig. 1. Puente de toneles extrado del libro 14 de los Veintin Libros de los Ingenios y laMquinas, s. XVI [4].

En efecto, los puentes ms antiguos que se conocen son los construidos porpersas y griegos, cuya finalidad era exclusivamente militar. Estas estructuras

consistan en un tablero, generalmente construido con tablones de madera, yuna serie de elementos flotantes de sustentacin, que solan ser barcas uodres.

El primer puente flotante del que se tiene conocimiento es el puente de Cyro elGrande, sobre el ro ufrates, que data del ao 536 a.C. ste se sustentabasobre una serie de odres inflados con aire.

Otros puentes antiguos de los que todava hay referencias son el puente Daro,sobre el ro Bsforo (493 a.C.) y el puente de Xerxes, sobre el estrecho de losDardanelos (480 a.C.), ambos en la actual Turqua.

La mayora de los puentes flotantes antiguos tenan una parte central mvilpara permitir el paso del trfico fluvial

Posteriormente, los datos existentes conducen a la Edad Media, poca durantela que solan utilizarse puentes de barcas en ros profundos o en lugares donderesultaba complicado cimentar.

Quedan muy pocas referencias sobre puentes flotantes medievales en Europa,y en la actualidad no se conserva ninguno. No obstante, se sabe que seconstruyeron muchos sobre el ro Rin, dadas sus caractersticas, como son sus

especialmente importantes anchura y profundidad y las propiedades pocoadecuadas para cimentar de gran parte de los materiales de su lecho. Por otra


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parte, tambin se conoce que muchos de los puentes actuales tuvieron unprecedente flotante.

Un proyecto de puente que se menciona a modo de curiosidad es el que, en1503, dise Leonardo Da Vinci. Este consista en el dibujo de un arco flotante

de piedra de 240 m de luz. Obviamente, tal diseo estaba completamente fuerade las posibilidades constructivas de la poca.

Un puente a tener en cuenta en Espaa es el puente de Tortosa sobre el Ebro,que ya exista en el s. XVI y que en el XIX todava segua en servicio comopuente flotante.

Fig. 2. Puente de barcas de Tortosa sobre el Ebro, s. XVI. Dibujo de A. Van Den Wyngaerde[4].

A partir del s. XIX empiezan a construirse los primeros puentes flotantesmetlicos, como el puente de Budapest sobre el Danubio y el de Calcuta sobreel ro Hoyly (1873).

San Petersburgo es una ciudad que ha contado con varios puentes flotantesdurante su historia, sobre todo a lo largo del brazo principal del ro Neva. Unacuriosidad relativa a dichos puentes es su estacionalidad. Esto es, en otoo sedesmontaban para que el hielo no los rompiera; en invierno se montabanapoyados sobre el hielo cuando su espesor era suficiente, y en primavera, alempezar el deshielo, volvan a desmontarse para evitar que las crecidas del rolos daasen. Una vez pasado el peligro, se volvan a montar.


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Fig. 3. Puente de San Isaac en san Petersburgo, 1820 [4].

Mencin especial merece el puente Glata sobre el Cuerno de Oro en

Estambul, en una va de 40 m de profundidad con 40 m de terreno blando bajoella. Uno de los proyectos que se disearon fue el de Leonardo Da Vinci,anteriormente mencionado. En 1836 se construy un primer puente flotante debarcas de madera, que tuvo que ser reconstruido en 1845. En 1870 losingleses sustituyeron dicho puente por otro, tambin flotante, de pontones ytablero metlicos. En 1912 ste fue reemplazado a su vez por otro metlico,igualmente flotante, por parte de los alemanes. Finalmente, en 1987 fuesustituido por un puente fijo de hormign con un tramo central mvil de 80 m deluz.

Fig. 4. Piezas del puente metlico en la orilla del Cuerno de Oro, Turqua, una vez desmontado[4].

Durante el siglo XX, el mayor desarrollo se ha producido en el entorno deSeattle (Washington, EEUU) debido a la importante envergadura de los lagos ycanales que la rodean. Los puentes flotantes de mayor relevancia son los querodean el lago Washington, como el Lacey W. Murrow (1940) o el Evergreen

Point (1963).


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Fig. 5. Puente flotante de Lacey V. Murrow sobre el lago Washington, Seattle, EUA, 1940,sustituido en 1994 [4].

Fig. 6. Puente flotante Evergreen point sobre el lago Washington, Seattle, EUA [4].

La tipologa de todos ellos consiste en un cajn flotante continuo multicelularconstruido por tramos en la orilla y llevado a su posicin definitiva medianteflotacin. Los distintos tramos se enlazan entre ellos con uniones atornilladas opretensadas. Por su parte, los cajones flotantes se anclan al fondo mediantecables tesados.

Los puentes flotantes modernos se construyen mediante pontones fijos

formados por cajones cerrados con formas paralelipdicas o cilndricas que se


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fijan al fondo mediante cables tensados, generalmente anclados a unosmacizos apoyados en el lecho marino.

Fig. 7. Puente flotante Nordhordland, Noruega [4].

La tendencia actual consiste en construir los puentes con forma de arco enplanta y con el trasds aguas arriba de la corriente que salvan, de modo que elempuje comprima el arco para que la estructura no se vea sometida atracciones.

Fig. 8. Planta y alzado del puente del fiordo de Salhus, Noruega, 1994 [4].

Fig. 9. Puente de Bergsoyund, Noruega, 1992 [4].


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Por otra parte, tambin existe una inclinacin cada vez mayor a utilizarhormign ligero en los pontones, puesto que su reducido peso implica unamejora en las condiciones de flotabilidad.

Los recientes avances en el campo de la mecnica y de la interaccin fluido-

estructura estn facilitando de forma considerable la prediccin de estasinteracciones y el diseo de todo tipo de estructuras flotantes eficientes. Dehecho, la Sociedad Japonesa de Ingenieros Civiles ya ha publicado un manualde diseo para puentes flotantes.

Finalmente, en relacin a las perspectivas de futuro, cabe esperar que unamayor profundizacin en el conocimiento del comportamiento estructural deestos puentes, unida a la evolucin y mejora de los mtodos de resolucinnumrica, supongan un aumento de la toma en consideracin de este tipo deestructuras, incluyndolas dentro de las alternativas a tener en cuenta de formahabitual cuando las circunstancias lo permitan.

Fig. 10. Uno de los ms originales puentes flotantes recientes. Pasarela peatonal West IndiaQuay, Londres, Reino Unido [7].

2.4 Principales elementos que conforman un puente flotante

A grandes rasgos, pueden distinguirse cuatro tipos de elementos queconstituyen un puente flotante:

1. Tablero2. Elementos de sustentacin (pilas y pontones)

3. Anclajes4. Elementos auxiliares


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2.4.1 Tablero

Los tableros de los puentes flotantes suelen moverse en un amplio rango detipologas. Una de las ms habituales son los tableros de vigas. En este sentidocabe destacar el puente en el Hood Canal, sobre el lago Washington, cuyas

vigas permiten elevar la plataforma de la carretera hasta 6 m sobre lospontones. De esta forma se evita que el agua bajo el puente salpique el trficoque cruza el lago. Otro puente flotante con tablero de vigas es el deBergsysund, en Noruega, cuyo tablero, en losa orttropa, est formado poruna serie de vigas trianguladas metlicas. stas se disponen simplementeapoyadas para independizar los distintos vanos y permitir el movimientoindependiente entre ellos.

Fig. 11. Estructura del tablero del puente de Bergsysund, noruega, 1992 [4].

Una tipologa distinta de tablero es el cajn metlico, siempre y cuando tengacapacidad de deformacin vertical suficiente para absorber parte de lasacciones debidas al oleaje [4]. En este caso, la plataforma para el trfico sueleser una losa orttropa.

Fig. 12. Un tramo del cajn del tablero sobre un flotador durante su traslado a su posicin

definitiva. Puente del fiordo de Salhus, Noruega, 1994 [4].


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Por otra parte, tambin es posible realizar un cajn de hormign pretensado. Elprincipal inconveniente que presenta esta tipologa de seccin transversal es elrequerimiento de pontones de dimensiones mayores que en el caso del cajnmetlico, debido al mayor peso propio que representa la seccin de hormign.Adems, sta suele ser una alternativa lenta en lo relativo a la construccin.

2.4.2 Elementos de sustentacin

Los pontones que conforman este tipo de puentes pueden clasificarse dedistintas formas. En primer lugar, en funcin de su posicin, es decir, de si sedisponen semisumergidos o totalmente sumergidos. En funcin de la conexinentre ellos se clasifican como aislados, cuando cada uno de los apoyos delpuente cuenta con su propio pontn, o continuos, en el caso de que formen unasola unidad a lo largo de todo el puente.

Los pontones aislados presentan la ventaja de no dificultar el paso de las

corrientes de agua. Sin embargo, hay que tener en cuenta que susmovimientos deben ser controlados, puesto que pueden ser importantes.

Si el cajn es continuo, se pueden apoyar en l las pilas que soportan eltablero, o bien se puede utilizar su losa superior como plataforma. En caso deque los pontones formen un cajn flotante continuo multicelular, ste sueleconstruirse por tramos que se llevan a su posicin final mediante flotacin.Estos tramos se enlazan posteriormente ente s mediante uniones atornilladaso pretensadas.

El diseo de los pontones suele venir dado en base a una cuestin de presinhidrosttica. Su interior es hueco para poder rellenarlos de agua o demateriales granulares durante el proceso de hundimiento hasta su posicindefinitiva. En este sentido, conviene proporcionar una cantidad suficiente dehuecos hermticos para satisfacer los requerimientos mnimos en caso de fallo,ya que deben disearse de forma que el colapso de uno de ellos no afecte a laestabilidad de todo el pontn, de manera que ste pueda permanecer enservicio hasta su reparacin o sustitucin.

Otro aspecto a considerar en este sentido es el adecuado diseo de susbordes, puesto que las dimensiones de la ola incidente se reduce mediante

unos mecanismos de dispersin y reflexin eficientes [1].En lo relativo al clculo, destacar que nicamente es necesario considerar losefectos de la retraccin y la fluencia cuando los pontones estn secos, por loque pueden obviarse una vez que el pontn est en el mar [1].

2.4.3 Sistemas de anclaje

En el caso de que se desee limitar los movimientos de una estructura, existe laposibilidad de anclarla al fondo del cauce con el fin de controlar susdesplazamientos verticales.


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Los anclajes o amarres de los puentes flotantes consisten en una serie debarras o cables tesados que anclan los pontones al lecho marino.Generalmente se dispone de unos muertos de hormign que los mantienen enel fondo. Segn el puente y su situacin, los cables se retesan varias veces alao.

Resulta evidente que los sistemas de amarre son unos de los componentesms importantes de cualquier estructura flotante, puesto que aseguran supermanencia en la posicin adecuada e impiden que ste vaya a la deriva bajotormentas u otras condiciones martimas adversas.

Existen mltiples tipologas de amarres. A continuacin se muestran algunasde las ms habituales.

Fig. 13. Distintos sistemas de amarre para estructuras flotantes [1].

En el caso de grandes estructuras flotantes en profundidades elevadas ysituadas en zonas donde el material del fondo es poco resistente, existe unasolucin innovadora para su anclaje: los pilotes de succin. Estos se fuerzan apenetrar en el suelo mediante la creacin de una diferencia de presin entre las

partes interior y exterior de sus paredes. Una vez el pilote ha penetrado en elsuelo, queda hermticamente cerrado, y posteriormente se bombea el aguarestante en su interior hasta que queda a la profundidad deseada. Entonces separa la bomba y la presin en los poros se recupera hasta volver a su situacininicial.


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Fig. 14. Proceso de anclaje de las pilas de succin [9].

El proceso a llevar a cabo durante el diseo de un sistema de amarre suele serel siguiente:

- Eleccin, en primer lugar, del sistema que se va a utilizar.- Eleccin del material que va a absorber los posibles impactos.- Determinacin de la cantidad y disposicin de los mecanismos

oportunos para adecuar los requerimientos constructivos a lascondiciones ambientales .

- Estudio del comportamiento de la estructura bajo distintas hiptesis decarga, as como control de los desplazamientos horizontales y de lacorrecta distribucin de las fuerzas entre los distintos anclajes.

La parte ms delicada de los sistemas de anclaje es siempre la conexin alterreno.

Los causas principales de los fallos de estos elementos son los defectos de tipometalrgico, la concentracin excesiva de esfuerzos y, sobre todo, la corrosin.Es por este motivo que resulta imprescindible proteger los elementos deanclaje. Generalmente se hace mediante la imprimacin de una capa deproteccin catdica.


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2.4.4 Elementos auxiliares

Finalmente, cabe considerar le necesidad de construir otros elementosauxiliares que contribuyan a mejorar la respuesta estructural del puente frente alas acciones que lo solicitan.

ste es el caso de los diques rompeolas. Dichos elementos son recomendablescuando la altura de ola significante es mayor de 4m [9]. En este caso, seconstruyen cerca del puente para reducir la amplitud de la ola que impactasobre la estructura. La tipologa de estos diques suele ser de gravedad.

Sin embargo, a pesar de la ventaja que representa disminuir la altura de la olaincidente, los diques presentan unos inconvenientes que hay que considerar:

- Efecto barrera. Cortan el flujo de agua, anulando las ventajas que ofreceun puente flotante en este aspecto.

- Su construccin es cara, sobre todo en localizaciones profundas.

Con el fin de abaratar costes y reducir el efecto barrera que suponen estasestructuras, se han propuesto distintas tipologas que permiten el flujo de agua,como diques flotantes o cajones con aberturas [1].

2.5 Evolucin de los materiales uti lizados en el diseo de puentesflotantes

Los puentes flotantes cuentan con miles de aos de historia. Desde losprimeros de los que se tiene conocimiento, hasta los de ms recienteconstruccin, su evolucin ha sido muy destacable a todos los niveles.

En primer lugar, se ha pasado de un diseo basado en la intuicin y laexperiencia a otro cuyas principales herramientas son los modelosmatemticos, muy complejos en algunas ocasiones, y en el desarrollo de reasde conocimiento como la Mecnica de Fluidos o de mtodos como el de losElementos Finitos.

En cuanto a los materiales empleados, stos ha experimentado tambin una

notoria evolucin. El abanico utilizado a lo largo de la historia ha sido muyamplio, y abarca todos los materiales utilizados en el mbito de la construccin,tal y como se muestra a continuacin:

- Odres, toneles, etc. En los puentes ms antiguos se ha utilizadoprcticamente cualquier elemento flotante que sirva de apoyo para eltablero y lo mantenga en una posicin relativamente fija.


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Fig. 15. Puente de ocres del libro 14 de los Veintin libros de los Ingenios y las Mquinas,s. XVI [4].

- Madera. Hasta s. XIX los puentes flotantes solan apoyarse en barcasque se anclaban al lecho del ro.

Fig. 16. Esquema de barcas flotante de Rouen sobre el Sena, Francia, s.XVIII [4].

- Acero. Durante el s. XIX y principios del s. XX, tanto los pontones comoel tablero solan realizarse de hierro y acero, coincidiendo con la poca

de mayor desarrollo de este material.


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Fig. 17. Puente flotante y giratorio en la confluencia de los ros Harlem y Hudson enNueva York, 1995 [4].

- Hormign. Actualmente, lo ms usual es construir los pontones conhormign armado o pretensado.

Fig. 18. Reconstruccin del pontn de hormign del puente Lacey W. Murrow sobre el lagoWashington, cerca de Seattle [4].

Se recomienda utilizar hormign de altas prestaciones con cenizasvolantes y humo de slice [1].

En relacin a estos materiales, se ha comprobado que el aumento delcontenido de cenizas volantes y la disminucin de la cantidad de humode slice producen un aumento satisfactorio de la resistencia delhormign, a pesar de que, por el contrario, se ve perjudicada lapermeabilidad frente a cloruros.


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Por otra parte, la eliminacin del humo de slice y la inclusin de caltitaaumentan la permeabilidad al in cloruro y producen un hormign que noalcanza la resistencia necesaria a los 28 das [8].

Otros de los componentes aadidos a hormigones de puentes flotantes

son el metacaoln (material procedente de la activacin alcalina demateriales silicoaluminosos y que confiere al hormign propiedadessimilares a las del humo de slice), superplastificante de policarboxilato(un derivado del cido carboxlico adecuado para el aumento de latrabajabilidad del hormign fresco), caltita resistente al agua, etc.

Las ltimas construcciones llevadas a cabo han utilizado hormign ligeropara reducir la accin debida al peso propio.

- Polmeros o resinas epoxi. Hoy en da slo se utilizan para puentesmilitares, que suelen ser provisionales y necesitan que el montaje sea lo

ms rpido posible.

2.6 Comportamiento estructural: diferencias con los puentes fijos

Es obvio que la condicin de flotantes confiere a este tipo de puentes unascaractersticas especiales y, por lo tanto, un comportamiento estructural distintoal del resto de puentes.

En esta situacin resulta de gran importancia el conocimiento y el estudio delas peculiaridades que presentan estos puentes, as como las principalesdiferencias con los que se encuentran cimentados en tierra firme.

A continuacin se exponen sucintamente las ms destacadas:

- La fuerza horizontal debida al oleaje suele ser mucho mayor que lasacciones horizontales que se producen en tierra firme, exceptuando lasde carcter ssmico.

- En el caso de los puentes flotantes, puede prescindirse de los elementosestructurales tipo pila, lo que supone obviar los considerables esfuerzos

a los que stas se ven sometidas en caso de existencia de oleaje.

- En una estructura flotante, las cargas verticales son resistidas porflotacin. Si dicha estructura consta de un sistema de amarre quepermite movimientos horizontales del orden de los causados por eloleaje, las fuerzas horizontales de las olas se compensan por inercia.Adems, si la dimensin horizontal de la estructura es mayor que lalongitud de onda, las fuerzas horizontales resultantes sern menoresdebido al hecho de que las fuerzas, cuando acten en partes distintas dela estructura, tendrn una fase distinta. Es este caso, las fuerzas en elsistema de amarre sern pequeas en relacin a la fuerza total de las

olas. As, el objetivo principal de los amarres ser el de mantener sujeto


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el puente en caso de fuerte viento o de corrientes importantes y no el dehacer frente a la accin producida por el oleaje.

- Cuando se utiliza un sistema de amarres altamente pretensado, serequiere una flotabilidad adicional para asegurar dicha tensin. Si los

anclajes son verticales, a pesar de que el sistema sigue trabajandoprincipalmente en direccin horizontal, la rigidez vertical pasa a serbastante importante. As, las fuerzas en los amarres aumentan debido alpretensado y a las acciones verticales debidas al oleaje. En cambio, enel caso de que los anclajes formen un determinado ngulo con lavertical, la rigidez y las fuerzas horizontales aumentan. Sin embargo,este tipo de sistemas no se utiliza en estructuras off-shore debido a laposibilidad de que un aumento repentino de la tensin en los amarresprovoque una amplificacin dinmica de la respuesta estructural [1].

- Las dimensiones de la estructura flotante y de sus amarres dependen de

las condiciones ambientales, tanto a nivel de oleaje y de corrientes comode viento. El diseo vendr condicionado por las cargas permanentes yvariables ms significativas, as como por los efectos producidos por lafatiga debida a las acciones cclicas del oleaje. Adems, es importanteconsiderar ciertas acciones accidentales tales como el impacto deembarcaciones, y asegurar que la seguridad global del puente no se veaamenazada por un modo de fallo progresivo inducido por alguna de lasacciones citadas.

- Debido a la elevada capacidad de corrosin de los entornos marinos,cualquier estructura flotante, incluidos los puentes, debe contar con unsistema de proteccin frente a la corrosin adecuado y eficiente.

- Cualquier degradacin de la estructura debida a la corrosin o alcrecimiento de las fisuras (fatiga) requiere un adecuado sistema deinspeccin, monitorizacin, mantenimiento y reparacin.

2.7 Ventajas frente a soluciones tradic ionales

A lo largo de la historia, el desarrollo de los puentes ha venido dado por la

necesidad del ser humano de superar las barreras que el medio le ha impuesto.De la misma forma, los puentes flotantes han surgido como respuesta a lanecesidad de cruzar cauces de agua. Cuando la profundidad o alguna otra delas caractersticas de estos cauces han supuesto una barrera prcticamenteinsalvable, ya sea des del punto de vista tcnico como del econmico, ha sidocuando los puentes flotantes modernos han encontrado su razn de ser.

En efecto, estas estructuras presentan una serie de ventajas que las hacencompetitivas frente a otras soluciones ms comunes. Algunas de ellas se citana continuacin:

- Son muy apropiados tanto en aguas muy profundas como en fondospoco resistentes, puesto que no necesitan apoyarse en el terreno.


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- Resultan adecuados tambin en ros con regmenes muy variables o que

sufran importantes socavaciones en su lecho durante las crecidas.

- En profundidades importantes, resultan econmicos frente a otras

soluciones tales como las islas artificiales, debido al precio de importartierras o incluso a la imposibilidad de hacerlo.

- Desde el punto de vista ambiental, resultan respetuosos con el medioambiente, ya que su dao al ecosistema marino es poco importante,puesto que no interrumpen el curso de corrientes o mareas ni colmatanlos cauces. Adems, tampoco interrumpen el flujo migratorio de peces niafectan al fondo marino.

- Su construccin es rpida y sencilla, dado que pueden construirse enzonas especializadas y preparadas fuera del mbito de la obra, y

despus trasladarse a su posicin definitiva.

- Son de fcil ampliacin o incluso sustitucin o retirada, puesto que sumovilizacin y se recuperacin resultan sencillas.

- Suponen una proteccin inherente frente a sismos por tener la baseaislada del terreno.

- No sufren asentamientos diferenciales debidos a la consolidacin delsuelo.

- Si no se pretensan al fondo, mantienen una posicin fija respecto a lasuperficie del agua. En consecuencia, son independientes del rango delas mareas, puesto que se adaptan a ellas, y respetan siempre el glibode navegacin.

- A nivel visual, suelen causar un impacto menor que otras tipologas.

- Su coste suele ser inferior al de los puentes colgantes o atirantados. Surentabilidad econmica aumenta con la profundidad del cauce sobre elque se construyen.

2.8 Inconvenientes: problemtica de los puentes flotantes

Es evidente que, de la misma forma que cualquier otra tipologa de puente, losflotantes presentan una serie de inconvenientes relacionados con suscaractersticas, y que precisan especial atencin y un estudio detallado de susrepercusiones, sobre todo a nivel estructural.

Los aspectos ms importantes relacionados con la problemtica que presentanestas estructuras se describen a continuacin:


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- Resulta muy complicado resolver su enlace con tierra debido a lasoscilaciones que sufren como resultado de las variaciones del nivel delas aguas sobre las que flotan. Esto puede solucionarse de distintasformas:

o Creando una zona de transicin entre la tierra y el puente quepueda cambiar de inclinacin.o Variando la cota de la calzada sobre los pontoneso Anclando los flotadores al fondo mediante cables, de forma que

stos soporten la variacin de fuerza ascendente queexperimentan los flotadores al variar su altura sumergida y losmantengan fijos.

- La correcta materializacin de la tecnologa de anclaje de los cables alfondo resulta complicada en medios acuticos.

- Su condicin de mviles y, sobre todo, de flotantes suele hacerlos msvulnerables y provisionales que otros tipos de puentes.

- Necesidad, en ocasiones, de tener un tramo mvil que permita el pasode embarcaciones, lo que complica y encarece el proyecto.

- Suelen tener un coste de mantenimiento elevado, especialmente en elcaso de impacto de embarcaciones o de crecidas significativas del niveldel agua.

- La determinacin de las acciones que los solicitan es ms complicadaque en otras tipologas de puentes, particularmente la evaluacin delolaje incidente.

- Resulta complicado predecir la interaccin entre el fluido y la estructura,aunque cada vez se profundiza ms en el estudio de este tema.

- Existe poca experiencia en relacin con otras tipologas cuyo estudio seencuentra ms desarrollado.

2.9 Cargas a cons iderar en el diseo de un puente flotante

Cuando se plantea el proyecto de un puente flotante, hay que considerar,adems de las cargas que se tienen en cuenta en el resto de puentes, aqullasque estn directamente relacionadas con su calidad de flotantes.

En efecto, las cargas a valorar en el proyecto de un puente flotante son lassiguientes, debindose evaluar en cada caso la posibilidad de obviar aqullasque no afecten a la estructura en estudio:

- cargas muertas (peso propio y cargas permanentes)

- sobrecargas de uso- cargas de frenado y arranque del trfico sobre el tablero


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- presin hidrosttica sobre los elementos flotantes- accin del olaje- presin del terreno sobre los sistemas de anclaje- acciones ssmicas- gradientes de temperatura

- corrientes marinas- carreras de marea- movimientos del lecho de agua (descenso, hundimiento...)- desplazamientos y giros de los apoyos- cargas de nieve- tsunamis- sucesos de tormentas, relacionados con una cierta probabilidad de

exceso- oleaje producido por embarcaciones- maremotos- cargas debidas al desplazamiento del puente, en caso de que ste sea

mvil, para permitir el paso de embarcaciones- presin o empuje producidos por el hielo en caso de circular por el agua

que es cruzada por el puente- impacto de embarcaciones u otros elementos yendo a la deriva- accin del viento, tanto el que se produce directamente sobre la

estructura como el que es consecuencia de las olas y de las corrientesgeneradas.

2.9.1 Cargas verticales y horizontales comunes con otras tipologas

En este apartado se citan las cargas que inciden en puentes flotantes pero queno se desarrollan debido a que su tratamiento es anlogo al que se lleva acabo en otras tipologas de puentes. Ests son: cargas muertas, sobrecargasde uso, cargas de frenado y arranque, gradientes de temperatura,desplazamientos y giros de los apoyos, cargas de nieve, cargas de puentesmviles e impacto de embarcaciones u otros elementos,

2.9.2 El viento

Las cargas que inciden sobre la estructura como consecuencia de la accin delviento dependen, fundamentalmente, de:

o La velocidad del viento: suele hacerse la media de 10 minutos deduracin del viento incidente a una altura de 10 m sobre el niveldel mar.

o Su direccin y duracino La topografa de la lnea de costao La profundidad del agua en la zona en la se sita la estructurao La superficie expuesta

Para aproximar el valor de la fuerza del viento incidente sobre una estructuraflotante se suele utilizar la siguiente expresin:

= 21CCApkP ww (1)


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donde:

Pw: fuerza del viento sobre la estructura, en kNk: factor de forma, que suele valer 1,3C1: coeficiente que tiene en cuenta la longitud de la estructura.

Vara entre 0.5 (caso de estructuras cortas) y 1 (para estructuras degran longitud)C2: factor de rfaga. Los valores ms usuales estn comprendidos

entre 1.35 y 1.45

A : tiene en cuenta todas las superficies expuestas al viento:tablero, pilas, pontones, cargas, etc)

pw: presin especfica del viento. Se calcula a partir de lavelocidad del viento

Debe tenerse en cuenta el viento tanto en sentido longitudinal como

transversal.2.9.3 Las corrientes marinas

Las corrientes que se suelen considerar en el diseo de un puente flotante sonlas debidas a las mareas y las causadas por el viento.

Las primeras se obtiene a partir de datos estadsticos, mientras que para lassegundas se toma un 1% de la velocidad media del viento a 10 m sobre el niveldel mar.

Generalmente, la velocidad de las corrientes disminuye con la profundidad. Lascargas que stas generan sobre una estructura flotante dependen de suvelocidad y del rea expuesta. El valor de la fuerza que generan puedeobtenerse a partir de la siguiente expresin:

= 2cc AVcP (2)

donde:c: coeficiente de valor emprico comprendido entre 0.5 y 1 kNs2/m4Vc: velocidad de la corriente, en m/s

A : reas sumergidas de la estructura sometidas a las corrientes2.9.4 El hielo

Para determinar los esfuerzos producidos por el hielo sobre los puentesflotantes hay que tener en cuenta que stos dependen factores como lalocalizacin de la estructura, su forma y sus dimensiones. Adems, laorientacin del puente debe ser tal que el movimiento de las capas de hieloproducido por viento y corrientes provoque las menores cargas posibles.

Por otra parte, hay que calcular las fuerzas de arrastre medioambientales (el

viento y las corrientes marinas) sobre la superficie del hielo y compararlas conlas cargas estticas resultantes de la interaccin hielo-estructura. En todo caso,


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cuando el puente flotante se encuentre en una zona con posibilidad de heladas,debe hacerse un estudio local para determinar las consecuencias derivadas dela accin del hielo.

2.9.5 El oleaje

Dada su especial importancia en esta tipologa de puentes y la complejidad yextensin del problema derivado de su consideracin, la accin debida al oleajeincidente sobre estructuras flotantes se contempla ms adelante, en losapartados 2.11 y 3 de este documento.

2.10 Consideraciones respecto a los cri terios de diseo

2.10.1 Vida til

Se recomienda que los puentes flotantes se calculen para una vida til de entre50 y 100 aos. Generalmente se asume que deben cumplir los Estados Lmiteltimo y de Servicio durante 100 aos [1].

La vida til a fatiga del puente se estima comparando el ciclo de carga a largoplazo en un detalle estructural con la resistencia de este detalle al dao porfatiga [1]. El dao por fatiga se aproxima en base a los datos de la curva S-N.Esta curva proporciona el nmero de ciclos necesarios hasta llegar al fallo paraun determinado material o en funcin de un rango de tensin constanteobtenido de forma experimental.

La distribucin de tensin a largo plazo se usa para calcular el dao a fatigaacumulado, D, cuya expresin es la siguiente:

=i i

i

N

nD (3)

donde in es el nmero de ciclos comprendidos en el intervalo de tensin i, y iN hace referencia al nmero de ciclos necesarios hasta llegar al fallo estructuralen el rango de tensin i, que viene dado por la curva S-N.

El nivel de dao permisible suele ser 1.0 en barcos, y vara entre 1.0 y 0.1 paraestructuras off-shore [1]. Se demuestra que para una D de 1.0, la probabilidadde fallo por fatiga durante la vida til de la estructura es de un 10% (Moan,2004) [1]. Estos datos han sido validados mediante la experiencia en serviciode barcos y estructuras off-shore.

Un aspecto importante a tener en cuenta en este sentido es la existencia dejuntas soldadas, puesto que son especialmente sensibles a la fisuracin porfatiga.

Finalmente, desde el punto de vista de la seguridad, es aceptable tomar comocriterio de fatiga un valor de D igual a 1.0. Sin embargo, los gastos de


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reparacin y mantenimiento hacen recomendable un criterio ms restrictivobasado en consideraciones coste-beneficio [1].

2.10.2 Seguridad global

Como en toda obra de Ingeniera Civil, en el caso de los puentes flotantes debeprestarse especial atencin a las condiciones de seguridad. stas debenestablecer criterios independientes para los accidentes con vctimas mortales,los daos en el medio ambiente y las prdidas econmicas. Obviamente, todosellos tienen repercusiones de carcter econmico.

Otro aspecto a tener en cuenta es la prevencin de la evacuacin y el rescatede personal, para lo que hay que disear un lugar seguro en la estructura quealoje a las personas mientras se procede a su salvamento.

Los criterios de seguridad para los Estados Lmite ltimo y a Fatiga deben

seguir los mismos principios que los de los barcos y las estructuras off-shore.Sin embargo, el nivel implcito de seguridad debe considerarse en funcin delas posibles consecuencias.

La tabla siguiente muestra un resumen de los criterios de seguridad para lasestructuras marinas modernas en funcin de distintos estados lmite [1].

Tabla 2. Criterios de seguridad.

2.10.3 Modos de fallo

Los principales modos de fallo de un puente flotante son los siguientes:

- hundimiento debido a inundaciones o fallos estructurales- fallo estructural global- que la estructura vaya a la deriva- estabilidad global (vuelco), que puede deberse al viento o a un momento

vertical debido a la hidrosttica del cuerpo inclinado- fallo de los sistemas de amarre- errores de diseo o construccin

Estados Lmite

Colapso Acidental(ALS)

- estabilidad global como slido rigido- resistencia ltima de la estructura- resistencia ltima del sistema de amarres

Descripcin

Poco relevante en estructuras flotantes largas

Comentarios

Comprobar en fase de diseo

Comprobar en fase de diseo en funcin de laresistencia residual del sistema despus de unfallo por fatiga

Fatiga (FLS)

ltimo (ULS)

1)Capacidad como slido rgido de resistir inestabilidades o el fallo total de la estructura

- fallos de las juntas (normalmente soldadas)

- capacidad1) ltima de la estructura daada (debido a defectos defabricacin o cargas accidentales) o errores de operacin


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En relacin a un posible fallo por vuelco, cabe destacar que no suele ser unproblema, puesto que las elevadas dimensiones horizontales de la estructurahacen difcil que peligre su estabilidad por este motivo. Incluso el dao en algncompartimento no parece implicar ningn problema de estabilidad global.

2.10.4 Estado Lmite de Colapso Accidental

En el caso que nos ocupa cabe considerar tambin un Estado Lmite deColapso Accidental (ELCA), cuyo objetivo es prevenir fallos causados por undesarrollo progresivo de los daos que afectan a la estructura. Su filosofa dediseo seala que un dao menor, que se va a producir de forma inevitable, nodebe ser el causante de consecuencias desproporcionadas [1]. Segn laNorsok N-001 [5], los daos se pueden clasificar de la siguiente manera:

- Dao inicial: corresponde a una probabilidad de exceso anual de 110 -4.Suele corresponder, por ejemplo, al caso de incendios.

- Dao (local): deformaciones permanentes o rotura de algncomponente.

- Dao inicial relevante: se utiliza en los sistemas de amarre. Para unpuente flotante, se supone que ste se produce cuando uno de losamarres falla. La probabilidad que define la condicin de dao inicialdebe estimarse en funcin del nivel de seguridad.

- Dao relevante: se debe al impacto de embarcaciones, e implica daoestructural y prdida de flotabilidad.

Tanto la estructura como los sistemas de amarre deben resistir las condicionesde dao anteriores sin que se produzca dao global en la estructura.

2.10.5 Retraccin y fluencia en puentes de hormign

El hormign a utilizar en puentes flotantes debe reunir ciertas caractersticasque lo hagan adecuado para resistir los requerimientos que este tipo deestructuras precisan. Entre todas ellas, las ms importantes, aparte,obviamente, de la resistencia a compresin, son: impermeabilidad al agua y aagentes externos agresivos, durabilidad, buena trabajabilidad del hormignfresco y cohesin para prevenir la segregacin durante el hormigonado deparedes altas (como es caso de los pontones).

Por otra parte, resulta imprescindible minimizar la retraccin y fluencia, conobjeto de evitar en lo posible la fisuracin y las prdidas de pretensado.

En el caso de pontones de hormign pretensado, hay que tener en cuenta quela fluencia va a producirse de forma inevitable. Si sta no se controla y seproducen prdidas de pretensado, tendrn lugar fisuras en las zonastraccionadas del pontn - que suelen ser el fondo del cajn y las paredes - enfuncin de la direccin de las fuerzas dinmicas producidas por la accin delviento y el oleaje. En este caso, la penetracin de agua en cantidadesimportantes en los huecos del hormign puede llegar a producir problemas de

flotabilidad.


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Los requerimientos estructurales de los puentes flotantes construidos en losltimos aos han llevado a la conclusin de que la resistencia mnima delhormign utilizado en puentes flotantes es de unos 45 Mpa aproximadamente.Tambin se ha determinado que el la fluencia puede reducirse mediante elaumento de esta resistencia a compresin [8].

La retraccin puede producir tensiones internas importantes que pueden llevara la fisuracin del hormign. Por otra parte, la diferencia de espesor entre elsuelo y las paredes de los pontones puede dar lugar a tensiones localestambin debidas a la retraccin, y que pueden ser origen, igualmente, defisuras. Por este motivo resulta muy importante la eleccin de hormigones debaja retraccin para la construccin de puentes flotantes.

A pesar de todo esto, en la actualidad existe la necesidad de un mayor nmerode investigaciones destinadas a obtener hormigones adecuados para puentesflotantes.

2.10.6 Juntas de construccin

Otro de los problemas que afectan a los puentes flotantes es la filtracin deagua a travs del hormign que se produce en la juntas de los pontones.

Los fallos en juntas y la consecuente penetracin de agua suelen seratribuibles a un movimiento excesivo de la junta, a una compactacin deficientedel hormign en los huecos entre cajones, a la contaminacin del material desellado, a perforaciones en la junta, o a empalmes inadecuados. La vida til dela junta est relacionada con su movimiento relativo. As, cuando el movimientoaumenta, disminuye esta vida til.

La penetracin de agua en el hormign suele producirse durante oinmediatamente despus de la construccin del pontn, originando un gastoextra de reparacin.

Se ha comprobado experimentalmente que el factor que ms influye en estoscasos es la correcta compactacin del hormign. A mayor nivel decompactacin en las juntas, ms difcilmente habr filtraciones de agua bajopresin [8].

En este sentido, resulta mucho ms eficaz dicha medida que la seleccin deproductos adecuados a tal efecto, puesto que su eficacia es prcticamenteinapreciable si no se procede a una compactacin adecuada. Sin embargo, losproductos que resultan ms eficaces son aquellos que incrementan el nivel decompactacin en la junta, como por ejemplo las mezclas de mortero conescorias, que, adems, presentan la ventaja de contribuir a la sustitucin de losfinos perdidos por segregacin durante el hormigonado de las paredes de lospontones.

Por otra parte, la vibracin inicial del hormign retrasa el proceso de

endurecimiento y prolonga su trabajabilidad en el tiempo.


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A partir de la literatura existente se deduce que existen dos enfoques distintosdel problema [8].

En primer lugar est el uso de materiales aadidos a las juntas, que actancomo barrera al flujo de agua. La composicin qumica de estos materiales, as

como su disposicin y los procesos de aplicacin pueden ser muy variados.

El segundo mtodo consiste en permitir a las superficies rugosas de las juntasde hormign actuar como barreras al flujo.

Actualmente, la penetracin de agua suele repararse mediante la actuacin enla superficie interna de los pontones a travs del uso de materiales selladoreso de inyecciones de resinas epoxi.

Finalmente, resulta evidente la necesidad de ms estudios y experimentosdestinados a determinar la capacidad de distintos productos para prevenir o

reducir las penetraciones de agua a travs de juntas de construccin en elmbito de los puentes flotantes, as como al estudio de los movimientos en las

juntas producidos por fuerzas de carcter dinmico.

2.10.7 Penetracin de cloruros en flotadores de hormign

Una baja permeabilidad del hormign frente a cloruros es una de las clavespara su durabilidad a largo plazo. En el caso de hormigones de altasprestaciones, sta proporciona tambin resistencia qumica, proteccin frente aheladas y deshielos, reacciones alcalinas, carbonatacin, ataques cidos y desulfatos, exposicin a ambientes marinos, etc.

2.10.8 Proteccin frente a la corrosin

Dado el contacto con el medio acutico, generalmente marino, que tienen lospuentes flotantes, resulta evidente que su proteccin frente a la corrosinconstituye un aspecto de especial importancia en el diseo de estasestructuras.

La erosin de las estructuras martimas puede tener distintas causas. Las mshabituales son:

- corrosin de la armadura debido a la carbonatacin o al ataque decloruros

- reacciones qumicas- abrasin mecnica producida por el movimiento del agua

Los agentes qumicos que en mayor medida favorecen la descomposicinqumica del hormign son MgCl2, MgSO4 y CO2, todos ellos presentes en elagua marina.

Un sistema de proteccin eficiente suele incluir unos recubrimientos

adecuados, proteccin catdica, seguimiento de los procesos de corrosin yprevisin de prestaciones econmicas para posibles intervenciones. Adems,


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en zonas con organismos marinos activos, deben tenerse en cuentarecubrimientos anticontaminantes que impidan el crecimiento de especies enlos paramentos de la estructura.

Por otra parte, debe prestarse una mayor atencin a aquellas zonas

inmediatamente por debajo del nivel mnimo de agua, puesto que sonespecialmente sensibles a la corrosin local. En este sentido resultarecomendable la proteccin catdica [5].

Por el contrario, en las zonas localizadas a ms de un metro de profundidadrespecto del nivel mnimo de marea, suele aplicarse un sistema de proteccinque incluya recubrimientos. stos pueden llevarse a cabo mediante distintosmateriales: pinturas, revestimientos de titanio o de acero inoxidable,pulverizaciones de zinc, aleaciones de aluminio, etc [5].

A continuacin de muestra una tabla que representa el ndice de corrosin en

funcin de la zona de la estructura en estudio [1].

Tabla 3. ndice de corrosin.

Los valores presentados en la tabla 3 son orientativos, puesto que el ndice de

corrosin tambin depende de: la temperatura del agua, la concentracin deoxgeno, el pH y la salinidad del agua, su velocidad, los organismos marinospresentes, la polucin, el viento, la lluvia, la humedad, el sol y el hielo.

La figura siguiente muestra un esquema de la distribucin de la corrosin enrelacin a la profundidad [5]. Tal y como se observa, la zona de salpicadura esla ms sensible frente a corrosin, y su lmite superior se determina en funcinde la localizacin de la estructura. Por su parte, la zona de flujo y reflujotambin presenta una alta capacidad corrosiva. Sin embargo, esta zona noexiste en las estructuras flotantes, puesto que stas se van adaptando al nivelde agua, y lo acompaan tanto en las crecidas como en los descensos. Como

ya se ha comentado, debe prestarse especial atencin a la zonainmediatamente inferior al nivel mnimo de agua, puesto que muestra un pico

Entorno corrosivo ndice de corrosin (mm/ao)

0,3

Tierra por encima del nivel de agua

Desde 1m por debajo del nivel mnimo demarea hasta el fondo marinoCapas de lodo por debajo del fondo del

mar

Por encima del nivel mximo de marea

Desde el nivel mximo de marea hasta1m por debajo del nivel mnimo de marea

0,03

0,02

Lado mar

Lado tierra

0,1-0,3

0,1-0,2

0,03

0,1

Tierra por debajo del nivel de agua

Aire


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considerable en relacin al ndice de corrosin. Una vez nos encontramossumergidos en el agua, el medio se vuelve ms benigno, sin embargo puedeocurrir que las subidas del nivel de agua y las corrientes aceleren la corrosin.Finalmente, la capa de suelo situada en contacto con el fondo no suele serdemasiado corrosiva; no obstante esto depende tambin de la salinidad y del

grado de contaminacin existente.

Fig. 19. ndice de corrosin en funcin de la profundidad [1].

Sin embargo, la mejor forma de prevenir los efectos de la corrosin es disponermateriales adecuados al ambiente en el que se va a ubicar la estructura. Se hacomprobado que el cemento ms adecuado para estructuras flotantes engeneral es un cemento Prtland ordinario, con una cantidad de C3A(3Cao+Al2O3) inferior al 8%; o un cemento de Tipo II, con una relacin agua-cemento de 0.40 a 0.45, y con un contenido de cemento no inferior a 300 kg/m3

[9].

2.10.9 Mantenimiento y reparacin

Cualquier estructura en contacto con el agua requiere un sistema adecuado decontrol y mantenimiento. En el caso de los puentes flotantes, su relevanciacomo infraestructuras hace prcticamente indispensable la evaluacinperidica de su estado. Las reas de mayor importancia de cara a lasinspecciones son:

- las zonas de impacto del oleaje- las zonas sometidas a los ciclos de hielo-deshielo- las juntas de construccin- las zonas previamente reparadas- las zonas de concentracin de tensiones


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- las reas de transferencia de cargas

Los principales objetivos que persiguen las reparaciones estructurales son:

- restaurar o aumentar la resistencia estructural

- proporcionar mayor estanqueidad e impermeabilidad a la estructura- mejorar las propiedades de la superficie estructural

Las reparaciones que se llevan a cabo de forma ms habitual en lasestructuras flotantes son: el patching, el grouting, el shotcreting, strapping, elpostesado de armaduras o una combinacin de las anteriores.

El patching es un proceso superficial que consiste en rellenar con materialnuevo aquellas zonas que lo han perdido. Este material debe ser compatiblecon el hormign existente y tener una resistencia igual o superior a la de ste.Los materiales ms utilizados son morteros de resina epoxi, aunque en cada

caso su eleccin vendr dada por las condiciones ambientales de la zona, lahumedad, las dimensiones de la reparacin y su coste. Para llevar a cabo lareparacin de forma correcta, previamente hay que retirar todo el materialdaado y preparar adecuadamente la superficie de aplicacin.

El grouting consiste en reponer material en las fisuras, tanto en las superficialescomo en las internas. Lo ms utilizado son lechadas, que pueden ser qumicas,de epoxi o de cemento. Su caracterstica ms relevante es que solidifican unavez aplicadas a la zona daada. Para fisuras de hasta 0.05 mm se usanlechadas qumicas o de epoxi, mientras que para aberturas de fisura mayoresson ms adecuadas las de cemento.

EL shotcreting consiste en aplicar mortero de cemento a gran velocidad sobrela superficie daada. Este procedimiento es tpico de zonas en las que haygrandes reas de hormign deteriorado.

El strapping consiste en un refuerzo local de la estructura mediante barras deacero dispuestas en el exterior. Este mtodo es habitual cuando existen fisurasen la estructura y se pretende recuperar la capacidad resistente de la zonaafectada. Suele usarse combinado con otros mtodos reparadores como losanteriormente citados. Su principal ventaja es que prev una posible

propagacin futura de las fisuras.Finalmente, el postesado de armaduras consiste en aumentar la resistencia dela estructura mediante barras postesadas, de modo que se evite el fallo de laarmadura existente bajo las condiciones de servicio previstas. Esta es unareparacin de tipo local que exige evaluar exactamente la zona de reparacinpara no influir sobre otras reas.


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2.11 INTERACCIN DE LAS ESTRUCTURAS FLOTANTES CON ELOLEAJE

Los pontones sobre los que descansan los puentes flotantes constituyen unasestructuras especiales. Su contacto directo con el agua, y, sobre todo, su

calidad de flotantes, hacen que deban estudiarse de forma detallada suscondiciones de estabilidad y equilibro.

Por otra parte, uno de los factores ms importantes a tener en cuenta en eldiseo de un cajn flotante es que la ola incidente experimenta, en mayor omenor medida, los fenmenos de reflexin, transmisin y difraccin.

2.11.1 Estabilidad dinmica de un cuerpo flotante

Un cuerpo flotante libre, que no se encuentra amarrado en ningn lugar, constade seis grados de libertad respecto su centro de gravedad, que se traducen en

seis posibles movimientos: surge, heave y sway como movimientos detranslacin, y roll, yaw y pitch de rotacin, que se esquematizan a continuacin:

Fig 20. Movimientos en un cuerpo flotante libre

Los pontones sobre los que se sustentan los puentes flotantes no seencuentran aislados, sino que forman parte de una estructura que restringealgunos de sus grados de libertad. En esta situacin deben estudiarse lasposibilidades de movimiento para cada caso concreto.

Los movimientos ms importantes y que se dan con mayor frecuencia son elheave (desplazamiento vertical), el pitch y el roll.

El periodo del heave para un cajn flotante de seccin rectangular y calado d

en aguas tranquilas viene dado por la siguiente expresin


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31

( ) 05.0H d83.2)s(T = (4)

La magnitud del heave viene dada por la relacin entre su periodo (TH) y el delas olas incidentes (TE):

E

HT

Tn = (5)

Cuando n sea prximo a la unidad, se darn condiciones de resonancia, con loque se alcanzarn las mximas amplitudes del fenmeno heave.

Por otra parte, las expresiones para determinar los periodos del roll y del pitchson anlogas:

5.0

l,t

l,tp,R

2

dg

r2T

+

= (6)

donde:rt: radio de giro transversal del pontnrl: radio de giro longitudinal del pontn

t :radio metacntrico transversal sobre el centro de flotacin del pontn

l :radio metacntrico longitudinal sobre el centro de flotacin del pontnd: calado del pontn

Para obtener periodos grandes con aceleraciones pequeas, el valor ( )2/d+ debe ser pequeo, lo que se puede tener en cuenta al disear el pontn,limitando as ambas rotaciones.

2.11.2 Reflexin del oleaje

La incidencia de un tren de olas sobre un pontn flotante hace que setransforme en una parte reflejada, una transmitida y una disipada.

La disipacin se debe a las fuerzas de amortiguamiento y a las fuerzas derozamiento del propio pontn.

El oleaje reflectado est formado por la parte del oleaje incidente que se reflejaen el dique, como si se tratara de un paramento vertical, y la parte generadapor la oscilacin de la estructura.

Los coeficientes que definen la transmisin y la reflexin son los siguientes:

EKK1

H

HK

H

HK

2t

2r

i

tt

i

rr

++=

=

=

(7)


31/32

32

donde:Kr: coeficiente de reflexinKt: coeficiente de transmisinHi: altura de ola incidente

Hr: altura de ola reflejadaHt: altura de ola transmitidaE: energa disipada

2.11.3 Transmisin del oleaje

La transmisin se debe principalmente a tres factores:

- separacin entre pontones- la parte del oleaje que pasa por debajo del dique flotante- oscilacin de la estructura debida al oleaje incidente

A continuacin se estudian las tres causas por separado.

a) Transmisin debida a la separacin entre pontones

Existen distintas formulaciones para calcular la parte del oleaje que estransmitida por los huecos entre pontones. A continuacin se citan las msutilizadas.

Wiegel, 1960:

PB

b

H

HK

i

tt === (8)

donde: P: porosidad de la estructurab: distancia entre pontonesB: distancia entre el centro de masas de dos pontones adyacentes

Mei (1983)

++

=

L

H

kh

f

3

4

L

H

kh

f

3

4211

Ki

i

t (9)

donde:L: longitud de onda

f: coeficiente de disipacin:2

1CP

1f

=

C: coeficiente que viene dado por el rea del flujo


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A partir de ambas ecuaciones se deduce que, cuanto mayor sea el espacioentre pontones en relacin a su longitud, mayor es el efecto de la transmisin.

b) Transmisin debida al oleaje que pasa por debajo de los pontones

Existen expresiones que permiten calcular coeficientes de transmisin debidaal oleaje que pasa por debajo de los pontones (PIANC, 1998). Sin embargo,presentan la problemtica de suponer que la posicin de los pontones es fijarespecto al fondo, lo que slo ocurre cuando stos se encuentran anclados. Enconsecuencia, no se citan es este documento.

A nivel cuantitativo, se conoce que el coeficiente de trasmisin aumentacuando aumenta la profundidad del fondo.

c) Transmisin debida a la oscilacin de la estructura

La parte de oleaje transmitida a causa de la oscilacin de la estructura se debe,principalmente, a los siguientes factores:

- grados de libertad del pontn- configuracin de las lneas de anclaje, en el caso de que los

pontones se encuentren pretensados al fondo- geometra y masa del pontn- profundidad de la zona en la que se sita el pontn

Resumiendo, puede afirmarse que el coeficiente de transmisin aumenta enfuncin de los siguientes parmetros:

- cuando aumenta la longitud del los pontones, manteniendoconstantes el resto de parmetros

- cuando aumenta la longitud de onda del oleaje incidente para unageometra de pontn dada.

- al aumentar la distancia entre la base del pontn y el fondo de cajn- la existencia de corrientes marinas cuando el oleaje presente

longitudes de onda pequeas (en caso contrario se considera suefecto despreciable)

En los parmetros anteriores se comprueba que la transmisividad dependetanto de las dimensiones del pontn como de las caractersticas del oleajeincidente, de lo que se deduce que, para un mismo pontn, el coeficiente detransmisin kt vara en funcin de las condiciones martimas.

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