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Lanzamiento de un viaducto en tiempo real

Novedoso sistema de guiado y auscultación para puentes
 
 
Leica Geosystems ha desarrollado a petición de Dragados una novedosa aplicación de guiado de viaductos en construcción para el posicionamiento en tiempo real y control en el lanzamiento y apoyo del tablero sobre cada una de las pilas. Gracias a estos sistemas de guiado y auscultación, la obra se ha realizado en sólo dos meses con un gran éxito y reduciendo los tiempos de ejecución en el lanzamiento de la estructura.
 
 
 
En este caso práctico, queremos detallaros los principales hitos en la construcción del Viaducto de Mondragón, a cargo de la U.T.E. Laurena, cuyo integrante Dragados realizó el control de obra basándose en el apoyo tecnológico de Leica Geosystems.

El proyecto en cuestión es un viaducto en construcción a la salida de un túnel cercano al municipio de Arrasate/Mondragón para la autopista AP1 que unirá Vitoria Gasteiz y San Sebastián y cuya ejecución está llevando a cabo la U.T.E. Laurena, formada por las empresas Dragados, Moyúa, Obras Subterráneas y Geotúnel. De ellas, Dragados realiza el control de la obra.

La construcción del tablero del viaducto metálico se hace "in situ" en cada uno de los estribos y tras la fase de ejecución, los tramos son empujados por un sistema de empuje hidráulico, para situarlos encajándolos en unos apoyos que se encuentran en la coronación de las pilas ya construidas anteriormente y que sirven como guías para el empuje.

Requerimientos del sistema:
Para el guiado de dicho tablero deben encajar perfectamente los elementos guía, situados en cada una de las pilas, existe una tolerancia de 2 cm en posición, y dicho guiado ha de hacerse en tiempo real, ya que el sistema de empuje y retenida existente, necesita de un pilono central construido en el tablero, el cual no puede exceder unas determinadas tolerancias en su inclinación para que la estructura del pilono no se vea afectada.

Desarrollo del proyecto:

La estructura del viaducto:
En primer lugar comenzaremos por hablar de la estructura y diseño del viaducto. La planta es un trazado circular con radio 1083,3m y alzado de acuerdo circular cóncavo, la cual fue adaptada a una geometría de hélice de paso constante para que pudiese ser una superficie auto-desarrollable. El viaducto tiene una longitud total de 408,72 m, 6 vanos, con cinco pilas de unos 25 m de altura, se compone de un tablero metálico que se construye in situ en distintos tramos y dos pilonos de 31 m. Dicho tablero es lanzado desde los dos estribos en diferentes maniobras y han de coincidir en su zona central para proceder a su unión. El viaducto tiene una anchura total de unos 12 m y se construye con un desarrollo curvo y ligera pendiente longitudinal.

Para realizar las maniobras de lanzamiento del viaducto y apoyarlas sobre cada una de las pilas se dispusieron de una serie de elementos guía en la zona de apoyo de cada uno de los viaductos, instaladas por la empresa encargada de su lanzamiento. Dichos elementos guía permiten ir apoyando y guiando el tablero durante el proceso de lanzamiento.

El lanzamiento del viaducto se hace mediante un sistema de gatos hidráulicos situados bajo el tablero, que permiten levantar el tablero para su desplazamiento y un sistema de deslizamiento mediante unas guías previamente instaladas en el suelo de los estribos que permiten encarrilar dichos gatos hidráulicos para que su deslizamiento sea controlado.

Además de esto, el sistema de lanzamiento dispone de una serie de elementos de empuje y retenida formados cables de acero que permiten, levantar la nariz del viaducto mediante se procede al empuje para después bajar dicha nariz cuando se llega a cada una de las pilas.

Para poder realizar estas maniobras de izamiento de la nariz del viaducto se necesita de un elemento que guíe dichos cables de acero, para eso se construyó un pilono en la zona central del tablero del viaducto con los sistemas adecuados para colocar los cables de acero y el cual sólo será necesario durante el proceso de empuje, ya que después es retirado.

Sistema de Guiado:
El guiado del viaducto consiste en mostrar en tiempo real al personal encargado de los elementos de empuje, las coordenadas y desplazamientos del tablero y del pilono, respecto de la posición teórica que tendría que tener en cada momento. Este sistema ha de ser rápido y fiable y cumplir con las tolerancias establecidas. Las tolerancias debían de satisfacer el posicionamiento del tablero en los elementos guía situados en la parte superior de cada una de las pilas así como la inclinación máxima del pilono. Estas tolerancias eran de 2 cm en posición y 3 cm en cota.

Por todas las características del proyecto, se eligió un sistema de guiado mediante GPS, el cual daría en todo momento dichas posiciones con las precisiones requeridas y en tiempo real. Los Sensores elegidos fueron 6 Sensores GNSS (GPS+GLONASS) de Leica Geosystems modelo GX1230 comunicados mediante radio con el programa de Estaciones de Referencia Leica GNSS Spider y que a su vez suministra los datos a los programas Leica GeoMoS y Leica Aligment Monitoring, superior y central del pilono. Y un sexto equipo se usó como Referencia Fija, que se situó en un pilar construido para tal efecto cerca del viaducto.

En primer lugar, se hizo una observación de la red de obra con GPS y se ajustaron las coordenadas de los puntos que servirían como referencia y posteriormente se dotó de coordenadas a cada uno de los puntos iniciales situados en el tablero y el pilono.

Software de control:
En el software Leica GNSS Spider, se configuraron todos los equipos GPS para recibir sus datos tanto de GPS como de la constelación GLONASS, y el propio software se encarga de resolver en tiempo real la línea base formada por cada uno de ellos con la referencia. Las posiciones corregidas de cada uno de los equipos es enviada a dos programas simultáneamente, Leica GeoMoS, el cual registra todos los datos en una base de datos SQL, para su análisis y procesamiento y para el cálculo con los datos recibidos del movimiento del pilono central y a Leica Aligment Monitoring el cual transforma los datos recibidos del sistema WGS84 al sistema de coordenadas de la obra y compara cada una de las posiciones de las antenas GPS con la trayectoria que debería llevar introducida previamente por el usuario, y presenta dichas variaciones de la trayectoria en pantalla, mostrando alarmas cuando las tolerancias establecidas exceden el límite prefijado.

El programa Leica Aligment Monitoring muestra en pantalla las variaciones de la posición del tablero respecto de la trayectoria prevista o del eje de proyecto en tiempo real (segundo a segundo), lo cual representa una gran ventaja respecto e los sistemas convencionales que emplean Estaciones Totales midiendo a prismas. Esto permite al personal encargado de efectuar el empuje corregir en tiempo real posibles desviaciones.

Además, la aplicación registra automáticamente la posición y desplazamientos de cada receptor en un fichero LOG, de manera que el usuario puede crear fácilmente gráficos de la posición y desplazamiento de cada receptor.

Este programa está absolutamente pensado para nuestro cliente y responde al objetivo del departamento SWDC de Leica Geosystems de proporcionar soluciones en un corto espacio de tiempo a nuevas demandas por parte de los clientes.

El PC estaba conectado remotamente mediante tecnología 3G a ordenadores de Dragados y Leica Geosystems las operaciones estaban siendo monitorizadas en todo momento tanto "in situ" por el personal de la obra como remotamente desde las centrales de Dragados y de Leica Geosystems en Madrid.

Conclusión:
El empuje y guiado del viaducto se hizo en el periodo de 2 meses con resultados excelentes y permitiendo acortar los tiempos de ejecución en el lanzamiento de la estructura. La gran ventaja del sistema reside en la capacidad de corregir en tiempo real el lanzamiento del viaducto.Se pudieron estudiar y observar en tiempo real los movimientos de cada uno de los puntos de control con respecto a la trayectoria teórica y se obtuvieron gráficas para plasmar dichos datos que se iban sucediendo en tiempo real. En última grafica se puede observar los distintos movimientos de uno de los puntos de control en las distintas fases del proceso del lanzamiento. Podemos observar varios datos, como por ejemplo, cuando se tensaban los cables para levantar la nariz, podemos ver claramente el recorrido entre cada empuje o la dispersión de las medidas en cota del GPS.

Los autores del artículo:
Alfredo Muñoz y Germán Moro forman parte del Servicio de Topografía de la Dirección Técnica de Dragados. Antonio López y David Fernández son los técnicos de Leica Geosystems encargados del soporte y atención comercial al cliente.




 


Imagen instalación

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Trazado del viaducto que discurre cercano a Arrasate/Mondragón en la autopista AP1 que conecta Vitoria y San Sebastián.