Puente de Rion Antirion

Introducción

Construir un puente que cruzase los 3 km del estrecho del Golfo de Corinto era un sueño para Grecia desde que en 1889 su Primer Ministro, Harilaos Trikoupis, lo propusiera en el Parlamento.

La licitación para el Contrato de Concesión para el Diseño, Construcción, Financiación, Mantenimiento y Operación (durante 42 años) del puente de Rion-Antirion, en el año 1991, fue ganada por el consorcio GEFYRA, formado por seis contratistas. El inicio de la obra se retrasó hasta Julio de 1998 por problemas con la financiación.

La inauguración, a cargo del Ministro de Obras Públicas, fue el 12 de Agosto de 2004, la víspera del inicio de los Juegos Olímpicos de Atenas.

El puente constituye una conexión fija entre el Peloponeso, a través de la ciudad de Rion, y el continente, a través de la ciudad de Antirion. Los ingenieros diseñaron un puente principal de tipología atirantado continuo, de 2252 m de longitud, con 4 pilonos, 3 vanos centrales de 560 m y 2 vanos laterales de 286 m. Los dos puentes de aproximación, separados del principal por juntas de expansión, tienen 392 m en el lado de Rion, siendo un puente mixto, y 239 m en el lado Antirio, siendo de tipología de vigas pretensadas.

Aprendamos de este gran proyecto.

El reto principal: la cimentación

¿Por qué?

• Riesgo sísmico. El puente cruza el Golfo de Corinto, una de las zonas sísmicas de mayor actividad de Europa. El requerimiento del proyecto era diseñar el puente para un retorno de período de 2000 años, lo que equivale a una probabilidad de excedencia de un 5,8% para una vida útil de 120 años.
• Movimientos tectónicos: desde tiempos prehistóricos, cuando los movimientos de la corteza terrestre separaron lo que hoy en día es la Península del Peloponeso de la Grecia continental, la separación entre la península y el continente se incrementa unos milímetros cada año. El puente debe acomodar un desplazamiento tectónico diferencia de hasta 2 m entre cualquiera de los pilonos y en cualquier dirección.
• Impacto de barcos. Los barcos navegan por el Estrecho pasando bajo el puente, por lo que existe la probabilidad de colisionar contra uno de los pilonos. Por ello, éstos y sus cimentaciones se deben diseñar para resistir el impacto de un gran barco de 180 000 toneladas a 30 km/h y a 70 m del nivel de cimentación. Esto supone aproximadamente una fuerza de 480 MN y un momento en la base de 34 000 MNm.

Por si todo esto no fuera suficiente, el nivel de agua máximo en el Estrecho hacia la zona central del puente es de 65 m, y el terreno es débil, una amalgama de capas arenosas y arcillosas. No se encontró roca durante las campañas (investigaciones) geotécnicas.

A pesar de todo y aunque parezca mentira la cimentación ¡es superficial! Aunque con una idea innovadora: el puente no está apoyado directamente sobre el terreno, sino que trataron el mismo previamente y lo mejoraron para que fuera suficientemente resistente a las cargas que vienen del puente, y limitar los asientos a valores aceptables.

Se incorporó una técnica proveniente de la ingeniería offshore: el uso de tuberías de acero denominadas “inclusiones” (que no pilotes) hincadas en el terreno. Se presentan algunos números de este refuerzo natural del terreno:

• El número total de inclusiones en cada cimentación está entre 150 y 200.
• Estos tubos de acero tienen 20 mm de espesor, entre 25 y 30 m de largo y tienen un ¡diámetro de 2 metros!
• Están dispuestos en una malla de 7 m x 7 m, cubriendo un área circular de unos 8000 m2.

Encima de las inclusiones se dispone una capa de grava de 2,8 m de espesor, para minimizar los asientos diferenciales y disipar energía durante los eventos sísmicos. Un cajón de hormigón formado por un cilindro de 90 m de diámetro al nivel del lecho marino más una columna de 60 m de alto descansa sobre ella, lo que supone la parte inferior de los pilonos.

Este esquema de “armado del terreno” está incorporado en 3 de los 4 pilonos. El pilono M4 (el más cercano a Antirion, lado continente) descansa sobre una capa de 1 m de alto de todo-uno, colocada sobre una capa de 20 m de grava natural sin refuerzo.

El concepto “inclusiones más capa de grava” introduce la teoría de diseño por capacidad en la ingeniería de cimentación (Pecker & Salençon 1998). Esta teoría está basada en la disipación de energía por el fallo dúctil de algunos elementos de la estructura, permitiendo deformaciones. En este caso, se usa para mejorar el comportamiento sísmico de una cimentación superficial: la capa de grava es equivalente a una “rótula” que permite la disipación de energía por deformación plástica, y la sobre resistencia necesaria la garantiza el armado del terreno (inclusiones), previniendo fallos de tipo rotacional. El “fallo permitido” es el desplazamiento del pilono sobre la capa de grava, lo que realmente no es un problema para el puente ya que ha sido diseñado para admitir desplazamientos tectónicos mayores. Así pues, el diseño supone que la cimentación experimentará desplazamientos permanentes tras un sismo.

Otros datos estructurales

• Tablero: es continuo y el más largo del mundo (2252 m). Pero esto no es lo más increíble. ¡Está totalmente suspendido! Esto significa que los cables son lo único que lo sujeta, sin apoyarse en ninguno de los pilonos. Se diseñó así para aislarlo del resto de la estructura cuando llega un terremoto.
• Las dovelas del tablero son mixtas, de 12 m de largo por 27 m de ancho. Están formadas por una losa de hormigón de 25-35 cm conectada a dos vigas principales longitudinales de acero, tipo doble T, y de 2,20 m de canto, unidas cada 4 m por vigas transversales.
• Se utilizan amortiguadores para disipar energía y reducir movimientos laterales del tablero durante un sismo. El tablero está transversalmente conectado a cada pilono por 4 amortiguadores hidráulicos, y por 2 a las pilas traseras. La conexión se realiza mediante barras metálicas horizontales, que mantienen el tablero en su posición cuando sopla el viento, protegiendo los amortiguadores, que solo actúan ante las cargas de sismo. Para que eso pase, las barras se rompen por las fuerzas del sismo, y así los amortiguadores entran a funcionar.
• Los “estribos” son pórticos metálicos con capacidad a rotación (tienen los extremos rotulados) para permitir todos los movimientos térmicos y tectónicos. Entre el puente principal y los de aproximación, se disponen juntas de expansión. Los movimientos máximos en servicio son del orden de 1,2 m tanto de apertura como cerrado, aumentando hasta más de 2,3 m durante un terremoto.
• Desarrollo vertical de los pilonos: encima de la capa de grava dispuesta sobre las inclusiones, se dispone la base del pilono. Es una losa de 1 m de espesor más una pared de 9 m que encierra 32 celdas huecas. El diámetro es de 90 m. A continuación, se dispone el mástil cónico del pilono, cuyo diámetro va de 35 m en la base a 25 m en cabeza, con una altura de unos 60 m. Pero aquí no acaba. Continúa con una parte octogonal de 28 m de altura, que soporta un capitel piramidal de 16 m de alto hasta una base cuadrada superior de 40 m de lado. De ella salen 4 patas de 4 m x 4 m, que se elevan 78 m hasta que convergen para formar la cabeza del pilono, con núcleo de chapas de acero entre paredes de hormigón, de 35 m de altura. Unas dimensiones increíbles. Todo lo anterior supone que, desde la base hasta la punta superior del pilono, hay 230 m.
• Los cables están dispuestos en dos planos inclinados según una configuración en semi-abanico, con diámetros de 350 mm. Hay 8 conjuntos de 23 pares de cables de entre 43 y 73 cordones. La vaina tiene una espiral helicoidal que la recorre para evitar fenómenos como los vórtices de Von Karman debido a las cargas de viento.

Proceso constructivo

La construcción de este increíble puente fue otro gran reto de ingeniería. Profundidades de 65 m, grandes cimentaciones… Algunos de los logros ingenieriles se presentan a continuación.

Para las cimentaciones, se construyó un dique seco de 200 m de longitud por 100 metros de ancho y 14 de profundidad, cerca de la obra. Dos bases de pilono podían construirse a la vez. En un principio, estaba cerrado al mar mediante pantallas metálicas, que eran eliminadas cuando la primera base estaba lista para flotarla en el mar. Una vez fuera, la segunda se flotaba hasta el frente para cerrar el dique sin introducir más pantallas, y así se podía comenzar a construir la siguiente.

¿Cómo se colocaban estas bases en su lugar? Se utilizaron técnicas de maniobras offshore, siguiendo las ideas de Guy Maunsell, un ingeniero británico que diseñó fuertes en el mar durante la II Guerra Mundial, que se construían en seco y luego se flotaban y hundían. El proceso en el Rion Antirion es el siguiente:

• Cada base es construida en un dique seco.
• A continuación, se remolca hasta un dique húmedo, donde permanece flotando, anclada al fondo con cadenas.
• Se inicia la construcción del pilono, con encofrados trepantes. A medida que se avanza, debido al incremento de peso, el conjunto empieza a descender. Para ayudar en el control del descenso, las celdas interiores se van inundando, manteniendo una altura del pilono constante sobre el agua.
• Finalmente, cuando la primera parte del pilono está completa, se hunde y coloca en su posición final.

Para acelerar asientos (20-30 cm en total) y que no afecten a la superestructura, se realizó una precarga llenando parte del pilono con agua, hasta alcanzar un peso ligeramente superior al que tendría una vez finalizado. El agua era eliminada posteriormente.

Antes de todo esto, la preparación del lecho, consistente en la disposición de las inclusiones y la capa de grava, se hacía con el uso de una barcaza de patas tensionadas que llevaba el equipamiento y servía de soporte para algunas pontonas sumergibles necesarias para la ejecución de los trabajos. El funcionamiento de la barcaza se basa en colocar pesos muertos en el fondo del mar, a los que se conecta ésta mediante cadenas en tensión. Se necesitaron unos 5 meses para preparar las bases de los pilonos.

El método constructivo para el tablero fue el clásico en voladizos compensados, donde se va avanzando por un lado y otro del pilono de manera simétrica. Esta fase duró 13 meses.

¡Visita!

El puente tiene un Centro de Exhibición donde aprender sobre el mismo y su construcción.

Viniendo desde Rion, puedes dejar el coche en la zona de aparcamiento a la derecha, justo antes de cruzar el Control de Peaje. Junto a ello, está el edificio de administración del puente, que tiene el Centro de Exhibición. Si vienes desde Antirion, aparca a la derecha, y usa la pasarela que pasa sobre el Peaje para cruzar y llegar al edificio en el otro lado.

¿Qué vas a ver? Hay una gran maqueta central con el puente y su construcción, fotografías con explicaciones, vídeos con los trabajos de ejecución e inauguración, e incluso una tienda de regalos.

Es un lugar que da valor a este gran proyecto, así como a la ingeniería detrás de él; un puente (también llamado Charilaos Trikoupis) que une las dos costas desde que fue inaugurado el 8 de Agosto de 2004.