Samuel Beckett Bridge

Introducción

El puente de Samuel Beckett es uno de los muchos puentes que cruzan el río Liffey en Dublín, Irlanda. Conecta Sir John Rogerson’s Quay en el lado sur con Guild Street y North Wall Quay en el área llamada Dublin Docklands (o zona de muelles). El puente lleva el nombre de Samuel Beckett, premio Nobel, complementando al puente de James Joyce, ubicado río arriba.

Se trata de un puente atirantado asimétrico de 123 m de longitud y 95 m de vano principal, con dos vías peatonales y ciclistas, dos carriles para coches y otros dos para autobuses. Está preparado para adaptarse, en caso de que sea necesario en el futuro, al paso de tranvías. El diseñador, Santiago Calatrava Arquitects & Engineers, junto con la firma de ingeniería local Roughan & O’Donovan, conformaron el pilono y sus cables para que evoquen la imagen del símbolo nacional de Irlanda: el arpa.

El puente puede abrirse girando 90 grados sobre su apoyo en el pilono, ya que el Plan Maestro de Dublin Docklands de 1997 tenía este requisito para todos los puentes futuros dentro del área, de manera que se permitiese y facilitase el transporte marítimo.

La mayor parte de la estructura del puente se construyó en Rotterdam y luego se transportó flotando hasta su ubicación final en Dublín. Descubramos esta obra maestra de la ingeniería.

Geometría

Sección transversal

La anchura del puente es de unos 27 m, y cuenta con dos vías peatonales y ciclistas más cuatro carriles para vehículos. Dos de estos carriles se pueden adaptar para alojar tranvías en el futuro.

Es una viga cajón multicelular de la que salen en voladizo unas costillas de acero que llevan las vías peatonales y ciclistas. La chapa superior del cajón tiene sólo 14 mm de espesor, pero está reforzada mediante rigidizadores de 12 mm cada 0,5 m. El vano trasero alberga el contrapeso, de hormigón y acero, y las chapas no están rigidizadas.

Tiene una capa asfáltica de 36 mm de espesor, y hay juntas de expansión en ambos extremos del puente.

Tirantes

Los tirantes del puente están formados por varios cables de acero enrollados alrededor de uno central.

El vano principal lo soportan 25 cables de 60 mm de diámetro, dispuestos en una distribución en forma de harpa.

En el vano trasero se encuentran 6 tirantes de retenida, con un diámetro mayor, de 145 mm.

Pilono y cimentación

Pila de hormigón bajo el tablero y cimentación [1]

El pilono se asienta sobre una pila circular de hormigón armado de 10 m de altura y con diámetro variable, desde los 8.6 m en la base hasta los 15 m en su parte superior, que se cimenta sobre un encepado de pilotes de hormigón. Dentro de la pila se aloja un tubo metálico en toda su altura, de 2.5 m de diámetro y con un espesor de chapa de 120 mm, que está soldado al tablero y transmite la carga a la cimentación.

Hay un apoyo elastomérico principal en la base del cilindro metálico que transfiere la carga a los cilindros de elevación (que permiten “despegar” el tablero de la pila y así el giro del puente) y de ahí a la cimentación, mientras que existen otros dos apoyos elastoméricos en la parte superior de la pila, separados 5.35 m, que soportan los momentos transmitidos por el tablero.

El encepado es de hormigón armado, con dimensiones 15x15x3 m, y a él llegan 18 pilotes de 1.2 m de diámetro. La cara inferior del encepado está aproximadamente a 13 m bajo el nivel del agua.

Concepto

Sistema de rotación [1]

Cuando el puente está cerrado, se asienta sobre un anillo de apoyo elastomérico horizontal continuo en el borde de la pila y se mantiene en posición mediante dos pares de pasadores de bloqueo en cada extremo, que se alojan en los estribos.

Las juntas de expansión en cada extremo del puente están controladas por arietes hidráulicos, de modo que la presión puede aumentar o disminuir, lo que permite que el puente se expanda y contraiga libremente, o conseguir su apertura y giro.

Los gabinetes de control eléctrico, los tanques hidráulicos y las bombas eléctricas están ubicados dentro de la estructura del tablero del puente cerca de la base del pilono.

Diseño estructural

El puente de Samuel Beckett está diseñado para dos situaciones distintas: por un lado tiene que resistir las sobrecargas de tráfico y peatonales cuando está cerrado, mientras que cuando está abierto y únicamente soportado por el pilono, tiene que balancear su propio peso.

La situación más comprometida es la de puente abierto, para la que hubo que diseñar un contrapeso en el vano trasero y ajustar pesos de los elementos y fuerzas en los tirantes, con el objetivo de minimizar esfuerzos y deformaciones tanto del pilono como del tablero.

Las características estructurales de los distintos elementos son las siguientes:

• Carga total vertical: 5850 t.
• Debido a que solo existe un plano central de cables, se generan grandes torsiones cuando las sobrecargas no están equilibradas respecto a él. Así, la sección cajón metálico del tablero se diseñó con una gran rigidez a torsión que le permite resistir estas acciones.
• Las celdas del vano trasero se rellenaron con una combinación de bloques de acero y hormigón de alta densidad, que además evita el pandeo local de las chapas de la sección. La cantidad de “balasto de acero” se puede ajustar en el futuro en caso de que se hagan cambios en el puente.
• El tablero trabaja a compresión debido a las fuerzas que provienen de los cables frontales y traseros.
• La fuerza de rotura de los tirantes del vano principal es de 3590 kN, mientras que la de los traseros es de 20100 kN. En servicio, la carga de diseño es del 53% de las de rotura, un poco mayor que lo permitido habitualmente pues las cargas predominantes son las permanentes, en las que se tiene una mayor certeza.
• El pilono está sometido tanto a fuerzas axiles como a momentos, esfuerzos provenientes de los tirantes anclados en él.
• Se analizó el pandeo del pilono: en el sentido longitudinal del puente la resistencia proviene de la forma de arco y la presencia de los tirantes, mientras que en el sentido transversal, el pandeo se evita con la inclinación de los cables de retenida.
• La pila soporte principal se decidió finalmente construirla en hormigón en lugar de acero por sus ventajas durante la construcción (más sencilla y rápida) y frente al mantenimiento.
• La capacidad de cada pilote es de 9500 kN.

Se dispusieron pilas de protección frente al choque de barcos para proteger al conjunto del puente cuando se encuentra en posición abierta, y para proteger la pila cuando está cerrado.

Proceso constructivo

La construcción comenzó con la ejecución de un recinto estanco de 20 m2 mediante la hinca de tablestacas AZ46 hasta la parte superior del lecho rocoso (a unos 3 m de profundidad en el terreno), para poder construir la cimentación. A medida que se retiraba el agua del recinto, se disponían puntales entre las tablestacas a lo largo de la altura. El puntal inferior se realizó de hormigón antes de poder vaciar por completo el recinto. Se instalaron pozos de alivio (pozos de descarga de presión) para liberar presiones intersticiales de la roca y trabajar en condiciones seguras.

Una vez el recinto estaba terminado, se ejecutaron los pilotes de la cimentación, colocando el equipo de pilotaje en la base del mismo para lograr una mayor precisión.

A continuación, se realizó el hormigonado de la pila, utilizando un encofrado complejo especialmente diseñado para la parte superior curva.

La construcción del puente en sí fue la característica más particular. La ejecución del tablero y el pilono se realizó dividiendo el diseño en diferentes secciones que se fabricaron, pintaron y luego se unieron. Todo este se realizó en Rotterdam, de manera que luego se colocó el puente construido en un barco y se transportó a Dublín. Algunas barandillas y mobiliario urbano tuvieron que retirarse temporalmente del East Link Bridge en Dublín, el lugar más estrecho para cruzar. El puente Konigshaven en Rotterdam era el paso con menos gálibo.

Mayo de 2009 –> 2500 toneladas fueron transportadas en un viaje de 1000 km en 8 días.

Una vez en Dublín, se colocó el contrapeso en el vano trasero y se apoyó esta zona en una segunda barcaza, dejando libre el área de contacto futuro con la pila. Durante la marea alta, las barcazas se movieron para colocar el puente sobre su soporte (y el cilindro de elevación). Cuando la marea retrocedió, el puente descendió hasta apoyarse en la pila. A continuación, las barcazas pudieron salir y se realizó la soldadura entre el tablero y el cilindro de elevación. El sistema hidráulico se conectó para rotar el puente 90 grados hasta su posición cerrada y se tesaron los cables. Una vez el puente estuvo posicionado, se finalizaron los estribos.

Por último, se ejecutaron los acabados como impermeabilización y asfalto.

El puente Samuel Beckett fue inaugurado por el alcalde de Dublín el 10 de diciembre de 2009.

Modelo 3D

Puedes interactuar con este modelo 3D de Le Corb!:

Referencias

[1] https://www.icevirtuallibrary.com/doi/10.1680/bren.2011.164.3.133

[2] http://www.bridgesofdublin.ie/bridges/samuel-beckett-bridge/design-and-engineering

http://dofengineers.com/project/samuel-beckett-bridge/