Introducción
El Puente Infante Don Henrique, o Ponte do Infante en portugués, cruza el río Duero cerca de su desembocadura, uniendo las ciudades de Oporto y Vila Nova de Gaia. A Oporto se la conoce en ocasiones como la “ciudad de los seis puentes” y es que el recorrido en barco por el río permite disfrutar de la monumentalidad de todos ellos. El Puente Infante Don Enrique es el tercero antes de la desembocadura al Atlántico y se encuentra ubicado entre los históricos puentes metálicos de María Pía (aguas arriba), proyecto de Gustave Eiffel, y de Luis I (aguas abajo), de su discípulo Seyrig.
El nombre del puente proviene de Enrique “el navegante”, un infante y duque portugués nacido en Oporto en 1394, que fue una figura clave en la era de los descubrimientos. Se puede decir que sentó las bases para el posterior desarrollo colonial portugués.
Como consecuencia de la construcción del metro de Oporto a principios del siglo XXI, se decidió que los trenes cruzarían el Duero por la cubierta superior del puente de Luis I, y que por tanto el tráfico rodado existente se desviaría hacia un nuevo puente.
Así, se proyectó un puente de hormigón pretensado, de un estilo que recuerda a los diseñados por Maillart, y que es record del mundo en esbeltez del arco, además de tener una relación luz/flecha fuera de los límites convencionales, siendo la luz la distancia entre los arranques del arco, y la flecha la distancia vertical entre éstos y su clave. El planteamiento se basó en la sencillez geométrica y estructural para conseguir la mayor transparencia y mínima afección visual a sus puentes vecinos a los que, a su vez, les hace un guiño. El gran peralte de los arcos metálicos contrasta con el gran rebajamiento del nuevo puente de hormigón, que sube sus arranques pero deja la cota de paso a un nivel similar, fruto de otra época y otras técnicas constructivas. El equipo de ingenieros, entre los que se encuentran Francisco Millanes Matos y Antonio Adão da Fonseca, estuvo dirigido por José Antonio Fernández Ordoñez.
El cierre del arco en clave tuvo lugar en junio 2002 y se inauguró el 30 de marzo de 2003.
Geometría
El puente tiene una longitud total de 371,0 m entre estribos distribuidos en 4 vanos de 28,0+35,0+280,0+28,0 m. Dispone de dos carriles por sentido y aceras de 3 m a cada lado, lo que configura un ancho de 20 m.
La búsqueda de la máxima transparencia, que supuso subir la cota de arranque del arco en las laderas de Oporto y Gaia, condujo a una luz del vano principal de 280,0 m y a una flecha muy reducida en clave, del orden de 25,0 m, dando lugar a una relación luz/flecha de 11,20, fuera del rango habitual que se sitúa entre 6 y 10.
El tablero es de canto constante de 4,5 m en sección cajón de 11 m de ancho con voladizos laterales de 4,5 m de ancho. El vano principal se apoya cada 35 m en las pilas de vinculación tablero-arco.
El arco laminar también es de canto constante de 1,50 m (que supone una relación luz/canto o esbeltez de 186,7, muy superior a las relaciones convencionales de entre 40 y 90) y tiene un perfil longitudinal poligonal con ligeros quiebros en el encuentro con las pilas, lo que lo acerca al antifunicular de las cargas. En los 70,0 m centrales del arco, éste se une al tablero formando una única sección cajón de 6,00 m de canto. El ancho de la sección del arco en el tramo central es de 10 m, incrementándose hacia los arranques hasta los 20 m. El objetivo es hacer frente al incremento de esfuerzos axiles. Los dos primeros tramos del arco, de gran anchura, se aligeran interiormente para reducir peso, ayudando así al comportamiento del dintel, y del propio arco durante la construcción.
Sistema estructural
Históricamente, el ingeniero suizo Maillart desarrolló fundamentalmente dos tipos de puentes: puentes arco sin rigidez (tablero rígido y arco flexible) y puentes arco triarticulados, donde el arco tenía mayor potencia y rigidez. El puente Infante Don Enrique podemos inscribirlo dentro del primer tipo, donde el tablero tiene un gran canto y es de hormigón pretensado, adquiriendo gran rigidez, mientras que el arco es extremadamente esbelto y por tanto muy flexible.
Así pues, el arco fundamentalmente trabaja a compresión, mientras que la flexión es resistida por el tablero, al repartirse estos esfuerzos según la proporción entre las inercias relativas de tablero y arco. Esto ayuda también mucho a los efectos derivados del gran rebajamiento del arco. Con la relación luz/flecha que tiene este puente, los esfuerzos axiles en el arco se incrementan enormemente, al igual que los efectos reológicos, los efectos térmicos, las posibles flexiones ante sobrecargas móviles y los efectos de segundo orden. Al ser el arco muy flexible frente al tablero, es éste el que ayuda a resistir y disminuir todos esos esfuerzos.
Se puede entonces representar así el funcionamiento estructural como una viga continua trabajando a flexión, que está apoyada elásticamente en los montantes verticales que la vinculan al arco. La diferencia clara con un arco convencional es que éste tendría una rigidez mucho mayor, liberando de la flexión al tablero que simplemente flecta entre montantes, pasándole la mayor parte de la carga al arco. Únicamente se producen unos momentos mayores en las secciones de arranque del arco, de compatibilidad, para los cuales se dispuso un armado de zuncho que garantizase resistencia y ductilidad.
Un fenómeno particular es la flexión negativa que se produce en la zona central de 70 m, donde se unen arco y tablero, debido a la excentricidad de la directriz del arco y sus esfuerzos axiles con respecto al baricentro mecánico de la sección cajón, de 6,0 m. de canto. Esto permite, al cambiar el signo de las flexiones, eliminar el pretensado en esa zona, aunque a la vez aumenta las flexiones positivas en los tramos de tablero adyacentes.
Proceso constructivo
El proceso de construcción del Ponte do Infante se planteó similar a la construcción de puentes recto en voladizos sucesivos, ya que el tablero es el más rígido de los dos componentes estructurales, pero con ayuda de otros sistemas temporales al no tener la capacidad suficiente para resistir solo los esfuerzos de flexión. Estos sistemas de ayuda fueron:
- Pila provisional de hormigón armado bajo la primera pila del arco, situada a 35 m de la pila de arranque. Esto disminuye el vuelo a salvar de 140 m a 105 m, ahorrando contrapesos y anclajes. El momento de vuelco se redujo a un 57% del original.
- Sistema en celosía de diagonales y montantes temporales entre arco y tablero, en lugar de un atirantamiento desde pila temporal. Entre las ventajas está el ahorro en materiales provisionales, cuando además se aprovecha más la capacidad de cables de pretensado convencional que de los tirantes, y la optimización de las secciones de la estructura definitiva, que en lugar de trabajar en ménsula aislada, trabaja con el arco a compresión, el tablero pretensado como cordón de tracción y las pilas como montantes, configurando una celosía.
Así, se diseñó un sistema de doble carro para el avance simultáneo de arco y tablero, estando el primero suspendido del segundo mediante barras tipo Dywidag, para que no esté sometido a flexiones hasta que tuviera la suficiente compresión. Los carros están vinculados de igual forma. Además, se aplicaron contraflechas en el arco para proporcionar una seguridad adicional frente a la carga última de pandeo del mismo.
La estructura va entrando progresivamente en carga, así como la cimentación y las necesidades de anclaje van aumentando. El sistema de retenida durante la construcción estaba formado por anclajes provisionales pretensados en las laderas de granito y el contrapeso proporcionado por el peso propio del estribo, pilas y tablero de las zonas de acceso, ayudado por una viga riostra entre el estribo y la zapata de la pila de arranque que aumentaba el rozamiento.
Una vez cerrada la clave se procedió a la eliminación de todos los elementos provisionales, sin necesidad del uso de gatos en la clave ni de recuperación de la pérdida de compresión por acortamiento elástico del arco.
Las pilas de hormigón provisionales se tuvieron que retirar mediante un sistema de tratamiento de elementos pesados diseñado por la empresa Mamoët, ya que tenían 45 m de altura y 780 toneladas de peso. Se rotaron en su plano para disponerlas horizontalmente en paralelo al río, con la ayuda de dos torres metálicas laterales, de manera que fuera posible su corte en trozos más pequeños que se pudieran trasladar.
Algunos números proporcionados por los proyectistas:
- Pesos suma de tablero y arco de estructura en ménsula en el momento de cierre: 750 kN/ml (380 kN/ml en los últimos 35 m centrales).
- Momento aproximado de vuelco en el momento justo antes del cierre: 3.000.000 kNm.
- Compresión en el arco en el momento de cierre en clave: 260.000 kN.
- Compresión en el arco una vez eliminada la triangulación temporal: 279.000 kN.
- Fuerza total de los anclajes al terreno: 11800 kN (lado Oporto) y 6400 kN (lado Gaia).
- Compresión en viga riostra: 105.200 kN (lado Oporto) – 75000 kN (lado Gaia).
- Carga total máxima en pilas de hormigón provisionales: 85000 kN.
Materiales
- Hormigón C50 en tablero, pilas y montantes.
- Hormigón C60 y C70 en arco. Esta alta resistencia a compresión se consiguió mediante el empleo de humo de sílice. Se llegaron a obtener resistencias de hasta 100 MPa en algunas de las probetas ensayadas.
Referencias
“Proyecto y construcción del puente arco Infante Don Henrique sobre el río Duero en Oporto”
A MATUTE L.; y Bastos, R.: “The Infant Henrique Bridge over the River Douro, in Porto, Portugal”. In: Fédération Internationale du Béton. Proceedings of the 2nd International Congress. (June 2006)
http://www.ideam.es/ideam_projects/bridges/puente_infante_d_henrique_sobre_el_rio_duero/
http://www.afaconsult.com/portfolio/145921/127/infante-d-henrique-bridge
