Puente Alerones

Puente sobre el río Tajo, en el Embalse de Alcántara…Bridge over the river Tagus at Alcántara Reservoir…

J.A. Llombart, J. Revoltós y S. Couto

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5H o r m i g ó n y A c e r o �� no 242, 4.º Trimestre 2006

RESUMEN

El puente sobre el río Tajo, en elEmbalse de Alcántara, denominado “Ar-cos de Alconétar”, pertenece a la Autovíade la Plata. Está constituido por dos es-tructuras gemelas de 400 m de longitud,cuyo vano principal es un arco metálicode tablero superior, de 220 m de luz.

El sistema constructivo desarrolladose ha caracterizado por su rapidez y sin-gularidad, basado en la construcción depiezas de grandes dimensiones fuera desu emplazamiento definitivo, su mani-pulación y montaje mediante el empleode elementos auxiliares especiales.

Entre las fases de construcción cabedestacar, por su espectacularidad, elmontaje de dos semiarcos en posiciónvertical y posterior abatimiento hasta sucierre en clave. Hasta el momento setrata del arco de mayor luz construidoen el mundo con este procedimiento.

El presente artículo describe las ca-racterísticas más importantes de la es-tructura y las peculiaridades del procesoconstructivo.

1. INTRODUCCIÓN.DESCRIPCIÓN GENERAL

La Autovía de La Plata (A-66), en sutramo Cañaveral-Hinojal recientemente

Puente sobre el río Tajo, en el embalse deAlcántara («Arcos de Alconétar»)

Bridge over the river Tagus at Alcántara Reservoir(«Arcos de Alconétar»)

�José Antonio Llombart Jaques

Ingeniero de Caminos

�Jordi Revoltós FortIngeniero de Caminos

�Sergio Couto WörnerIngeniero de Caminos

Estudio de Ingeniería y Proyectos, EIPSA

inaugurado, cruza el Embalse de Al-cántara mediante dos estructuras geme-las, cada una de las cuales está consti-tuida por un arco metálico de tablerosuperior con una luz de 220 metros y42,50 m de flecha (Figura 1). Cada unode los arcos está formado por dos piezaslongitudinales con sección cajón,arriostradas entre sí.

El tablero se apoya en un conjunto depilares, dispuestos de forma que semantiene un ritmo uniforme en el con-junto de la obra. La luz de los vanos, de26 metros, es idéntica tanto en los tra-mos de acceso con pilares de hormigón,como en el tramo principal, con pilaresmetálicos apoyados rígidamente sobreel arco (Figura 2).

Las formas de las pilas son sencillas,claras y congruentes con los demás ele-mentos estructurales (piezas principalesdel arco, arriostramientos y tablero),con objeto de crear una unidad arquitec-tónica que combina e integra el hormi-gón armado con el acero estructural.

El tablero está formado por un tramocontinuo de estructura mixta acero-hor-migón, simplemente apoyada sobre lospilares metálicos que descansan sobre elarco y las pilas de hormigón armadopertenecientes a los tramos de acceso.

El acero que constituye la totalidad de

EXTRACT

Called “Arcos de Alconétar”, thebridge over the river Tagus at AlcántaraReservoir is part of La Plata dual car-riageway. Formed by two twin 400 mlong structures, its 220 m main span isa metal deck arch bridge.

The construction system used wascharacterised by its speed and unique-ness, based on building large sizedparts outside their final siting, theirhandling and their erecting using spe-cial auxiliary resources.

Amongst the construction phases in-volved, lifting the two semi-arches intoa vertical position and subsequentlyswivel lowering them for their crownclosure is worthy of particular mentionfor its spectacular nature. This is thearch with the longest span built withthis procedure in the world up to now.

This article describes the structure’smajor features and the peculiarities in-volved in the construction process.

1. INTRODUCTION. GENERALDESCRIPTION

The recently opened Cañaveral-Hinojal stretch of La Plata dual car-riageway (A-66) crosses Alcántara



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6 H o r m i g ó n y A c e r o �� no 242, 4.º Trimestre 2006

reservoir over twin structures, each ofwhich is formed by a metal deck archbridge with a 220 m span and 42.50 mrise (Figure 1). Each of the arches isformed by two longitudinal, box sec-tioned parts braced to each other.

The deck is supported on a set of pil-lars spaced in an even fashion so thatthe uniform distance between them iskept to over the whole of the construc-tion thus providing a pleasing-to-the-

eye overall appearance. The length ofthe spans, 26 metres, is the same both inthe approach stretches with concretepillars and in the main stretch, withrigidly arch supported metal pillars(Figure 2).

The shapes of the piers are simple,clear and congruent with the remainingstructural elements (main parts of thearch, bracing and deck), with the pur-pose of creating an architectural unit

la estructura metálica (arcos, vigas deltablero y pilares sobre arcos) es del tipoCORTEN, con resistencia mejorada a lacorrosión atmosférica.

2. PROYECTO.PLANTEAMIENTO GENERAL

La consideración conjunta de la mor-fología del valle del río Tajo por donde

Figura 1. Vista general.Figure 1. General view.

Figura 2. Alzado. Dimensiones generales.Figure 2. Elevation. General dimensions.



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cruza la Autovía y la gran anchura delEmbalse en la situación de máximo ni-vel determinó la conveniencia de adop-tar una tipología estructural medianteun arco de tablero superior de 220 me-tros de luz. La solución adoptada seconsideró idónea para este caso, debidoa las favorables condiciones de apoyode los estribos del arco sobre las lade-ras, así como por las formas fundamen-tales adoptadas, capaces de ofrecer unaspecto favorable para su integración enel entorno natural.

Tras el inicio de la obra del tramoCañaveral-Hinojal de la Autovía de laPlata se suscitó la necesidad de acortarsu plazo de ejecución previsto para con-seguir la continuidad entre varios tramosadyacentes ya ejecutados con anteriori-dad. Resultaba especialmente crítica laconstrucción del puente destinado al cru-ce sobre el Embalse, por constituir unpunto singular de paso obligado. Dadaslas características de la estructura y sumagnitud, el empleo de cualquier proce-dimiento clásico de construcción depuentes de arco de gran luz hubiese re-querido un considerable espacio de tiem-po, incompatible con una solución satis-factoria del problema planteado.

Tras el análisis de la situación, el Cons-tructor tomó la iniciativa de promover eldesarrollo de un sistema constructivo noconvencional, encaminado a reducir eltiempo necesario para la ejecución de laobra.

La idea general básica consistió enmontar la mayor parte de la estructuraen tierra firme, para situarla posterior-mente en su posición definitiva utilizan-do procedimientos y medios especiales.Este concepto ofrecía no solamentegrandes posibilidades de una rápida eje-cución, sino también las ventajas deri-vadas de la garantía de un control de ca-lidad en condiciones favorables deaccesibilidad. La constitución de gran-des piezas en tierra firme, su manipula-ción con medios potentes y la reduccióna un mínimo de las operaciones de mon-taje en el aire ofrecía una expectativa fa-vorable acerca del tiempo necesario pa-ra la culminación de la obra.

Los conceptos antedichos motivaronla propuesta del montaje de un semiarcocompleto en posición vertical en cadauna de las dos márgenes del Embalsepara abatirlo posteriormente, girándolosobre su base y proceder a continuaciónal cierre en clave en una sola operación.

Existen actualmente escasos prece-dentes de grandes puentes construidosmediante abatimiento de semiarcos.Hasta el momento, el mayor de ellos esel de Argentobel, en Alemania (1), conun arco de hormigón de 143 metros deluz. En cuanto a la magnitud, le sigue elpuente Kobaru Keikoku, en Japón (2),con un arco de 135 metros. Cabe desta-car, también en Japón, el puenteShimotabaru (3), en que se ha construi-do por abatimiento un arco metálico de125 metros de luz, utilizado como auto-cimbra, quedando posteriormente en-vuelto por un arco de hormigón.

El desarrollo del proyecto de un arcode 220 metros de luz a construir porabatimiento representaba, por tanto, unimportante reto habida cuenta de sumagnitud, que sobrepasaba ampliamen-te la de los mayores puentes existentesen que se había utilizado tal procedi-miento.

Se abordó la propuesta, sin ánimo deestablecer un “record”, persiguiendoúnicamente la idea de resolver un pro-blema real mediante la aplicación deuna solución técnicamente posible, con-siderada como la más adecuada paraconstruir con la máxima rapidez y segu-ridad un puente sobre un Embalse, don-de la magnitud de la luz estaba determi-nada previamente por la anchura delcauce existente.

El proyecto se llevó a cabo integrandoel diseño estructural del conjunto con elestudio del proceso constructivo y eldesarrollo de una serie de detalles espe-ciales, algunos de los cuales considera-dos de mayor interés, se describen másadelante.

3. ELEMENTOSESTRUCTURALES QUE

CONSTITUYEN EL PUENTE

3.1. Tablero

El tablero de cada una de las estructu-ras gemelas está constituido por un tra-mo continuo de estructura mixta acero-hormigón y tiene una longitud de 400m. La parte metálica del tablero estáformada por dos vigas de 1,60 m decanto con sección en cajón, conectadassuperiormente a la losa superior de hor-migón, de 13,50 m de ancho, cuyo espe-sor varía de 0,25 a 0,365 m. No existen

combining and integrating reinforcedconcrete with structural steel.

The deck is formed by a continuous,composite steel-concrete structure simplysupported on metal pillars resting on thearch and the reinforced concrete piers be-longing to the approach stretches.

The steel making up the whole of themetal structure (arches, deck beams andpillars on arches) is the Cor-Ten(weathering) type with improved atmos-pheric corrosion resistance.

2. PROJECT. GENERALAPPROACH

In considering the morphology of theriver Tagus valley which the DualCarriageway crosses, together with thegreat width of the Reservoir at its max-imum level situation, it was deemed ad-visable to adopt a 220 metre span deckarch bridge structure. This solution wasconsidered to be ideal for this case inparticular, due to the favourable archabutment support conditions on the hill-sides, and also because of the funda-mental shapes adopted, the appearanceof which blends well with the naturalenvironment.

After commencing work on theCañaveral – Hinojal stretch of La Platadual carriageway, it then became neces-sary to shorten the construction termplanned in order to achieve continuitybetween several adjacent stretches al-ready built beforehand. Building thebridge crossing the Reservoir provedparticularly critical as it was a singular,compulsory crossing point. In view ofthe structure’s characteristics and itssize, any traditional large span archbridge building procedure would havecalled for a considerable length of timewhich was incompatible with a satisfac-tory solution to the problem raised.

After analysing the situation, theContractor took the initiative in promot-ing the development of an unconven-tional construction system, directed to-wards cutting down the time requiredfor performing the work.

The general basic idea consisted inassembling most of the structure onland to then subsequently locate it in itsfinal position using special proceduresand resources. This concept not only of-fered great rapid performance possibil-



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ities but also advantages deriving froma quality control guarantee underfavourable accessibility conditions.Building large parts on land and han-dling them with powerful equipmentwhilst reducing overhead assembly op-erations to a minimum led to great ex-pectations as to the time involved in cul-minating the work.

The foregoing concepts led to pro-posing the assembly of a complete se-mi-arch in a vertical position on eachbank of the Reservoir to then lower itdown whilst turning it on its base andthen crown closing in a single opera-tion.

There are currently few precedents oflarge bridges built by the swivel loweringof semi-arches. Up to the present time,the largest is the Argentobel (1), inGermany, with a 143 metre span concretearch. As far as size goes, it is followed by

the Kobaru Keikoku bridge (2) in Japanwith a 135 metre arch. The Shimotabarubridge (3) also in Japan is worthy of men-tion. This bridge was built by swivel low-ering a 125 metre span metal arch, usedas a scaffolding truss which was then en-veloped by a concrete arch.

Drawing up the design of a 220 metrespan arch to be built by swivel loweringtherefore represented a major challengebearing in mind its size which far ex-ceeded that of most bridges where thisprocedure had been used.

The proposal was approached with nomind to set any records, just pursuingthe idea of solving an actual problem byapplying a technically possible solutionconsidered as the most suitable forbuilding a bridge over a Reservoir withmaximum speed and safety, where thesize of its span was previously deter-mined by the width of bed existing.

riostras de unión entre las vigas metáli-cas, salvo en la zona situada sobre laspilas de los arranques del arco (Figura3).

El conjunto formado por las vigasmetálicas, con sección cerrada, combi-nadas con la losa de tablero y la ausen-cia de diafragmas transversales, ofreceun agradable aspecto caracterizado porla limpieza de líneas, que puede apre-ciarse en la fotografía de la Figura 4.

El esquema de tipo bijácena adoptadose deriva no sólo de las condiciones deservicio propias de un puente de carre-tera y de los criterios de tipo estético, si-no también de la consideración de situa-ciones relativas al proceso constructivo:

Una vez constituido el tablero y situa-do sobre las pilas de los tramos de acce-so se precisaba llevar a cabo una manio-bra especial para el montaje del arco,consistente en el paso de una grúa degran tonelaje sobre orugas, circulandosobre el tablero con la carga suspendidade la pluma. La suma del peso propioprevisto de la grúa, más la carga sopor-tada ascendía a 4500 kN. La posición delas vigas metálicas se estableció deacuerdo con el camino de rodadura de lagrúa sobre la losa de tablero y las carac-terísticas de la sección cerrada en formade cajón con las almas inclinadas, res-pondían a las exigencias estructuralesderivadas de la acción de las orugas so-bre el tablero (Figura 5).

El estado tensional del acero de las vi-gas durante el paso de la grúa sobre eltablero, desprovisto de la capa de roda-dura, resultó ser similar al calculadocon las acciones previstas propias delpuente en servicio, sumando el pavi-mento y las sobrecargas de tráfico.

En las Figuras 24, 25 y 26 del capítu-lo dedicado al proceso constructivo semuestran imágenes de la grúa de orugassobre el tablero.

En la parte interior de las viga-cajón,sobre la chapa de fondo, se dispusieronunas chapas transversales en toda lalongitud del tablero, destinadas a limitarlas tensiones determinadas por la fle-xión local debidas a la acción de losapoyos durante el proceso de lanza-miento del tablero (Figura 6). Al mismotiempo, proporcionan un alto grado deseguridad frente a la inestabilidad de lasalmas debida a la acción de cargas con-

Figura 3. Tablero. Sección.Figure 3. Deck. Section.

Figura 4. Tablero. Vista por la parte inferior.Figure 4. Deck. Underneath view.



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centradas, conocida como “patch-loa-ding”.

3.2. Arco

El arco de cada una de las dos estruc-turas gemelas que cruzan el Embalse es-tá formado por dos piezas paralelas consección cerrada en cajón, arriostradasentre sí mediante una sucesión de mó-dulos formados también por piezas ce-

rradas con sección en cajón, con dispo-sición en “X” (Figura 7) . Las pilas es-tán vinculadas al arco mediante unaunión rígida (Figura 8). Los arcos estánempotrados en arranques y el perfil va-ría de 3,20 m en la base hasta 2,20 m enla clave (Figura 9).

Se ha cuidado especialmente el deta-lle de unión de los arriostramientos conel arco, habiéndose evitado la disposi-ción de cartelas metálicas vistas en el

The project was undertaken by inte-grating the overall structural designwith the study of the constructionprocess and the development of a num-ber of special details, some of which aredescribed later as they are deemed to beof major interest.

3. STRUCTURAL ELEMENTSFORMING THE BRIDGE

3.1. Deck

The deck of each of the twin struc-tures is formed by continuous compositesteel-concrete structure and is 400 mlong. The deck’s metal part is formed bytwo 1.60 m deep, box sectioned beams,connected at the top to the upper 13.50m wide concrete slab varying in thick-ness from 0.25 to 0.365 m. There are nojoining braces between the metalbeams, except in the area on the archspringing piers (Figure 3).

Combined with the deck slab and inthe absence of transversal diaphragms,the unit formed by the metal beams witha closed cross section, gives a pleasantappearance characterised by its cleanlines, as the photograph in Figure 4shows.

The twin girder type scheme adoptedderives not only from the service condi-tions of a road bridge themselves andfrom aesthetic type criteria but alsofrom considering construction processrelated considerations:

Once the deck had been built and po-sitioned on the piers of the approachstretches, a special operation for assem-bling the arch had to be undertaken,consisting in a large tonnage crawlertype crane travelling over the deck withthe load hanging from the jib. The sumof the crane’s own weight as calculatedplus the hanging load came to 4500 kN.The position of the metal beams was es-tablished in accordance with the crane’swide lane on the deck’s slab, whilst thecharacteristics of the closed, boxshaped cross section with the slopingwebs responded to the structural re-quirements deriving from the crawlersaction on the deck (Figure 5).

Whilst the crane was travelling overthe deck, freed of the rolling skin, thebeam steel’s stress status proved to be

Figura 5. Grúa sobre tablero. Sección.Figure 5. Crane on deck. Section.

Figura 6. Tablero. Vigas – cajón metálicas. Rigidización en la parte inferior, apropiada para la situación de apoyo durante el empuje del tablero

Figure 6. Deck. Metal box - beams.Stiffening at bottom suited to the support situation during deck pushing



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similar to that calculated with the forcesenvisaged, typical of the bridge in serv-ice, adding on the pavement and trafficlive loads.

The crawler crane on the deck is pic-tured in figures 23, 24 and 25 of thechapter devoted to the constructionprocess.

Cross plates over the whole length ofthe deck were fitted on the inside of thebox beam on the bottom plate, whosepurpose was to limit the tensions pro-duced by local bending due to the ac-tion of the supports during the decklaunching process (Figure 6). At the

same time, they give a high degree ofsafety against instability of the webs dueto the action of concentrated loads,known as “patch-loading”.

3.2. Arch

The arch of each of the twin structurescrossing the Reservoir is formed by twoparallel parts with a closed box sectionbraced to each other by means of a suc-cession of modules also formed byclosed box section parts in a “X”arrangement (Figure 7). The piers arelinked to the arch by a rigid joint(Figure 8). The arches are embedded in-

exterior, con el fin de proporcionar unaspecto limpio y destacar únicamentelas líneas fundamentales de las piezasprincipales.

El diseño de los mamparos y elemen-tos de rigidización del arco se ha reali-zado de forma que sea posible visitarloen el interior y recorrerlo en todo sudesarrollo, durante las futuras operacio-nes de mantenimiento. Para ello se handispuesto 4 orificios de acceso en cadauna de las piezas principales en formade viga-cajón.

Cada arco se apoya en sus extremosen un macizo de hormigón armado de11 metros de anchura, 14 metros de lon-gitud y 10 metros de altura máxima. Enlos arranques, cada una de las dos pie-zas que forman el arco metálico estávinculada rígidamente a los macizos decimentación, mediante una unión pre-tensada formada por 28 barras de 50mm de diámetro y 1820 kN de cargaunitaria de rotura (Figura 10).

3.3. Tramos de acceso. Pilas

En las laderas contiguas al embalse,el tablero está soportado por pilas dehormigón, constituidas por dos fustesde sección rectangular unidos por undintel en su coronación (Figura 11).

Las pilas más altas, situadas en la pro-ximidad del embalse, tienen una alturade 48 metros. En su parte superior dis-ponen de un sistema destinado a coac-cionar transversalmente al tablero,constituyéndose un apoyo frente a la ac-ción del viento lateral y al mismo tiem-po permitiendo el libre desplazamientodel tablero en dirección longitudinal(Figura 12). Este elemento dispuestoproporciona una gran rigidez transver-sal al conjunto de la estructura, de talforma que la acción del viento sobre elarco es transmitida al tablero, de 13,50m de ancho, que actúa como una granviga horizontal. La transmisión del es-fuerzo transversal a la coronación de lapila se realiza a través de unos diafrag-mas de unión entre las vigas metálicas,cuya posición coincide con el eje de lascitadas pilas.

La cimentación de las pilas se realizamediante micropilotes, que además detransmitir las cargas verticales al terre-no contribuyen a mejorar la estabilidadde las laderas formadas por pizarras.

Figura 7. Esquema del conjunto formado por arco, pilas metálicas y tablero.Figure 7. Diagram of the whole unit formed by arch, metal piers and deck.

Figura 8. Interior de la pieza de arco con sección en cajón. Detalle de unión rígida pila metálica – arco.

Figure 8. Inside of arch part with box section.Detail of rigid metal pier-arch connection.



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to springings and the profile varies from3.20 m at the base to 2.20 m at thecrown (Figure 9).

Special care has been taken with thedetail of the braces joining with the archand metal brackets visible from the out-side were avoided with the aim of givinga clean appearance and only stressingthe fundamental lines of the main parts.

The arch’s inner diaphragms and stiff-ening elements were designed so it canbe man visited inside and travelledaround its whole length during futuremaintenance operations. This is the rea-son for the 4 access orifices provided ineach of the main parts in a box-beamshape.

Each arch is supported at its ends onan 11 metre wide, 14 metre long and 10metre maximum height reinforced con-crete block. Each of the two parts form-ing the metal arch is rigidly linked atthe springings to the foundation blocksby a prestressed joint formed by twentyeight 50 mm diameter, 1820 kN unit ul-timate strength bars (Figure 10).

3.3. Approach stretches. Piers

The deck is supported by concretepiers made up of rectangular sectionedshafts joined by a lintel beam at theircrown, on the hillsides next to the reser-voir (Figure 11).

Located in the proximity of the reser-voir, the highest piers rise to 48 metres.They have a system at the top for trans-versally constraining the deck, becom-ing a support against lateral windforces whilst at the same time allowingthe deck to freely move in a longitudinaldirection (Figure 12). This elementgives high transversal rigidity to theoverall structure in such a way thatwind force on the arch is transmitted tothe 13.50 m wide deck which acts as alarge horizontal beam. The force trans-versal to the pier’s crown is transmittedthrough connection diaphragms be-tween the metal beams, the position ofwhich coincides with the centre line ofthe aforementioned piers.

The piers’ foundations are formedwith micropiles which, apart from trans-mitting vertical loads to the ground,contribute towards improving the stabil-ity of the shale hillsides.

Figura 9. Arco. Esquema.Figure 9. Arch. Diagram.

Figura 10. Empotramiento del arco.Figure 10. Arch fixing.

Figura 11. Tramo de acceso.Figure 11. Approach stretch.



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The arch springings are formed bylarge blocks of rock embedded concrete.The abutments rest on direct founda-tions and are fitted with anchoragesable to support the forces deriving fromthe arch construction process.

The support devices of the area locat-ed on the arch are conventional, hoopedneoprene plates arranged on the metalpillars. The supports in the arch ap-proach stretches slide in a longitudinaldirection with elastic transversal con-straint.

4. STRUCTURALCHARACTERISTICS.

ASPECTS DERIVING FROMCALCULATION RESULTS

Developing the structure’s design, in-tegrated with the construction process,called for intense engineering work inwhich both the special detail design andthe calculation process used, whichcomprised verifying the in-servicebridge and checking the different con-struction process phases, taking into ac-count the typical peculiarities of an evo-lutionary structure in the assemblyprocess, played a major role.

The structural analysis was undertak-en using a 3D calculation model of thecomplete bridge. Identical criteria wereused in analysing each of the differentconstruction phases, and partial modelsof the structure in the actual situationbeing found at all times were built.

The Viaduct’s structure was analysedin a Limit Service State in a linearregime as per the directives laid downby the current Standards and Recom-mendations in force (IAP, RPX, RPM,EHE and Eurocodes). All sections of thearch and deck were checked in theUltimate Limit State as per the criteriaof elastoplasticity defined by RPX andRPM recommendations.

Non linear analyses of the structurewere also carried out, the results ofwhich do not noticeably differ in rela-tion to those worked out in the linearcalculation.

The arch enjoys a high degree of safe-ty against instability. The buckling loadis 5 times that worked out for the LimitService State. An additional safety checkto buckling was also made taking intoaccount equivalent geometric imperfec-tions and it was seen that their influenceis irrelevant.

Los arranques del arco están forma-dos por unos grandes macizos de hor-migón empotrados en la roca. Los estri-bos tienen cimentación directa y estánprovistos de unos anclajes capacitadospara soportar los esfuerzos derivadosdel proceso constructivo del arco.

Los aparatos de apoyo de la zona si-tuada sobre el arco son placas conven-cionales de neopreno zunchado dispues-tas sobre los pilares metálicos. En lostramos de acceso al arco, los apoyos sondeslizantes en sentido longitudinal concoacción elástica transversal.

4. CARACTERÍSTICASESTRUCTURALES.

ASPECTOS DERIVADOS DE LOSRESULTADOS DEL CÁLCULO

El desarrollo del proyecto de la estruc-tura, integrado con el proceso construc-tivo, ha precisado una intensa labor deingeniería en la que ha tenido un lugarimportante, tanto el diseño de detallesespeciales, como el proceso de cálculoseguido que ha comprendido la verifica-ción del puente en servicio y la compro-bación de las distintas fases del procesoconstructivo, teniendo en cuenta las pe-

Figura 12. Diafragma para fijación transversal del tablero a la pila de arranque del arcoFigure 12. Diaphragm for transversal fixing deck to arch springing pier.



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culiaridades propias de una estructuraevolutiva en proceso de montaje.

El análisis estructural se ha realizadomediante un modelo de cálculo en 3Ddel puente completo. En el análisis decada una de las distintas fases de cons-trucción se han seguido idénticos crite-rios, constituyendo modelos parciales dela estructura en la situación real que seha ido encontrando en cada momento.

La estructura del Viaducto se ha ana-lizado en Estado Límite de Servicio en

régimen lineal de acuerdo con las direc-trices establecidas por las Normas yRecomendaciones vigentes (IAP, RPX,RPM, EHE y Eurocódigos). Todas lassecciones del arco y tablero se han com-probado en Estado Límite Último segúnlos criterios de elastoplasticidad defini-dos por las Recomendaciones RPX yRPM.

Se han realizado también análisis nolineales de la estructura, cuyos resulta-dos no difieren de forma sensible de losdeducidos del cálculo lineal.

Metal sections and plate thicknesseswere sized using an optimisation criteri-on, laying down the condition consist-ing in making the tension level of allpoints analysed equal to the maximumpossible as well as providing a similardegree of ultimate safety strength.

The remaining structure elements(composite deck, metal piers, concretepiers, abutments, arch springings, di-aphragms, stiffeners, etc.) were checkedwith the usual structural calculation

Figura 13. Fases del proceso constructivo.Figure 13. Construction process phases.



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methods with no particular aspectsarising worthy of mention.

5. GENERAL DESCRIPTION OFTHE CONSTRUCTION PHASES

Figure 13 schematically shows themain phases of the constructionprocess, as described below:

1. Construction of the infrastructure:Foundations, piers, abutments and archspringing blocks.

2. On-land construction of completedecks. Pushing until reaching piersclose to the reservoir.

3. Dismantling the front 13 m of themetal beams. Fitting the first quarterarch on the deck and moving to thefront.

4. Tilting the first quarter arch.

5. Descending in vertical position.

6. Assembly of bottom end to the archsupport part.

7. Mounting the second quarter archon the deck and joining to the first in anarea fitted with a hinge.

8. Tilting the second quarter an arch

9. End of tilting until the semi-arch isin the vertical position

10. Semi-arches in vertical position

11. Semi-arch lowering

12. Crown closure

13. Placing metal piers on arch

14. Several phases involving deckpushing and pier placing on arch.

15. Finishing off work

Some of the most significant detailsand peculiarities of the constructionsystem undertaken are described belowwith illustrations of actual pictures ofthe work:

5.1. Infrastructure. Piers andabutments (Figure 14)

The pier foundations of the approachstretches were built with micropiles.Due to the shale, supplementary consol-idation work had to be undertaken onone of the hillsides to excavate cap-pings, using anchorings and passivebolts.

5.2. On-land building of the completedeck

Once the infrastructure had beenbuilt, the whole of the deck was assem-bled on dry land in the preparation yardbehind the abutments where small foun-dation blocks had been previously builtprovided on their top with suitable sup-port devices to allow for pushing in alater phase.

Half of each deck was built behindeach abutment to be later moved to itsfinal position with the pushing method.Once the 2 continuous, V-shaped Cor-Ten steel beams were mounted, the top

Existe un alto grado de seguridad delarco frente a la inestabilidad. La cargade pandeo tiene un valor equivalente a 5veces la deducida para el Estado Límitede Servicio. Se ha realizado tambiénuna verificación adicional de la seguri-dad frente al pandeo teniendo en cuentaimperfecciones geométricas equivalen-tes, habiéndose comprobado que su in-fluencia es irrelevante.

El dimensionamiento de seccionesmetálicas y espesores de chapa se ha re-alizado siguiendo un criterio de optimi-zación, estableciendo una condiciónconsistente en igualar al máximo posi-ble el nivel tensional de todos los puntosanalizados, así como un grado de segu-ridad a la rotura similar.

El resto de los elementos de la estruc-tura (tablero mixto, pilas metálicas, pilasde hormigón, estribos, arranques del ar-co, diafragmas, rigidizadores, etc.) se hanverificado con los métodos habituales delcálculo estructural, sin que existan aspec-tos especiales dignos de mención.

5. DESCRIPCIÓN GENERAL DELAS FASES DE CONSTRUCCIÓN

En la Figura 13 se representan esque-máticamente las principales fases delproceso constructivo, que correspondena la siguiente descripción:

1. Construcción de la infraestructura:Cimentaciones, pilas, estribos y maci-zos de arranque de arcos.

2. Construcción de tableros comple-tos en tierra firme. Empuje hasta alcan-zar pilas cercanas al embalse.

3. Desmontaje de los 13 m frontalesde las vigas metálicas. Montaje del pri-mer cuarto de arco sobre el tablero ydesplazamiento hasta la parte frontal.

4. Basculamiento del primer cuartode arco.

5. Descenso en posición vertical.

6. Ensamblaje del extremo inferiorcon la pieza de soporte del arco.

7. Montaje del segundo cuarto de ar-co sobre el tablero y unión con el prime-ro en una zona provista de rótula.

8. Basculamiento del segundo cuartode arco

9. Fin del basculamiento hasta com-pletar la posición vertical del semiarco

Figura 14. Construcción de macizos de arranque de arcos, pilas de hormigón y estribos.Figure 14. Construction of springing blocks of arches, concrete piers and abutments.



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10. Semiarcos en posición vertical

11. Abatimiento de semiarcos

12. Cierre en clave

13. Colocación de pilas metálicas so-bre el arco

14. Fases varias de empuje de tableroy colocación de pilas sobre el arco.

15. Trabajos de finalización

A continuación se describen, con ilus-traciones mediante imágenes reales dela obra, algunos de los detalles y pecu-liaridades más significativas del sistemaconstructivo desarrollado:

5.1. Infraestructura. Pilas y estribos(Figura 14)

La cimentación de las pilas de los tra-mos de acceso se ha realizado con mi-cropilotes. Debido a la existencia de pi-zarras, en una de las laderas ha sidonecesario realizar unos trabajos de con-solidación complementarios para llevara cabo las excavaciones de los encepa-dos, mediante ejecución de anclajes ybulones pasivos.

5.2. Construcción del tablerocompleto en tierra firme

Una vez ejecutada la infraestructurase procede al montaje de la totalidad deltablero en tierra firme, en la explanadadispuesta detrás de los estribos, dondepreviamente se han construido unos pe-queños macizos de cimentación provis-tos en su parte superior de unos apara-

tos de apoyo adecuados para permitir elempuje en una fase posterior.

Detrás de cada estribo se construye lamitad de cada tablero, que posteriormen-te será desplazado hasta su posición defi-nitiva mediante el método del empuje.Una vez montadas las 2 vigas continuasen forma de V de acero CORTEN, se pro-cede a la construcción de la losa superiorsobre un encofrado de 26 metros de lon-gitud cimbrado sobre el terreno, que sedesplaza a un ritmo de un módulo com-pleto por semana hasta completar la lon-gitud total del tablero (Figura 15).

La construcción en tierra firme se harealizado con sencillez y ha permitidoasegurar una buena ejecución del tableroen óptimas condiciones de accesibilidad.

slab was built on 26 metres long form-work centred on the ground, whichmoved at a rate of one complete moduleper week until completing the deck’s to-tal length (Figure 15).

The on-land construction was under-taken with simplicity and enabled thedeck to be well made in optimum acces-sibility conditions.

5.3. Deck pushing until reaching thepiers close to the reservoir

Pushing the deck formed by a com-plete composite structure (steel andconcrete in its entirety) is a singulardeed forming part of the constructionsystem developed. The possibility ofavailing of a top concrete platform ofthe deck from the beginning did not on-ly provide notable advantages to theoverall unit by needing a minimum ofoverhead operations to be carried out insubsequent phases but also enabled thedeck itself to be used as an auxiliarywork item for moving and handlinglarge parts of the arch structure, mount-ing machinery and running large ton-nage cranes. Special care was taken inmonitoring deck slab concrete crackingin areas where states of tensil stress ex-isted during pushing operations.

A transversal beam was used to pusheach deck at its back (Figure 16), inwhich cables for transmitting the hori-zontal thrust force were applied. Theoperation was carried out by sliding the

Figura 15. Construcción de tableros en tierra firme.En primer plano, construcción de losa superior, de uno de los tableros.

Al fondo un tablero totalmente construido, incluida barrera de seguridad. Sobre el tablero,pieza correspondiente al primer cuarto de arco.

Figure 15. On land deck construction.In the foreground, one of the decks’ top slab construction. In the background,

a completely built deck, including safety barrier.On the deck, part of the first quarter arch.

Figura 16. Empuje de un tablero. En la parte trasera, viga metálica transversal de empuje.Figure 16. Pushing a deck. At the back, metal cross pushing beam.



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deck over Teflon supports on the con-crete blocks located 15 metres fromeach other.

The overall deck traction cables wereoperated at their opposite end by hori-zontally, concrete block supported hy-draulic jacks (Figure 17).

The pushing operation stopped whenthe deck exceeded the pier closest to thereservoir.

The first 22 metres of top slab werenot concreted so as to reduce stresses inthe deck in situations where it was can-tilevered or overhanging during the ad-vance operation.. This area of metalbeams acted in the fashion of a classical“launching nose”, with hydraulic jackshaving been fitted at the front end with

a skid underneath for recovering thedeck’s elastic deflection before reachingeach of the piers (Figure 18).

5.4. Dismantling the front 13 m ofthe metal beams

Once pushing had stopped, a cranewas used to dismantle the front 13 me-tres of metal beams, joined to the rest ofthe structure with a bolted connection,with the purpose of not hindering the fu-ture arch mounting operations.

5.5. Mounting the first quarter archon the deck and transport

Each arch was divided into 4 partsabout 60 metres long weighing 200

5.3. Empuje de tableros hastaalcanzar las pilas cercanas alembalse

El empuje del tablero formado por unaestructura mixta completa (acero y hor-migón en su totalidad) constituye un he-cho singular que forma parte del sistemaconstructivo desarrollado. La posibilidadde disponer desde un principio de unaplataforma superior de hormigón del ta-blero, no solamente ha aportado notablesventajas para el conjunto por el hecho deprecisar en fases posteriores un mínimode operaciones a realizar en trabajos dealtura, sino que ha permitido utilizar elpropio tablero como elemento auxiliar deobra para el traslado y manipulación degrandes piezas de la estructura del arco,montaje de maquinaria y paso de grúasde gran tonelaje. Se ha cuidado especial-mente el control de la fisuración del hor-migón de la losa de tablero en las zonasen que han existido estados de traccióndurante las maniobras de empuje.

Para empujar cada tablero se disponeuna viga transversal en su parte trasera(Figura 16), en la que se aplican unos ca-bles destinados a transmitir la fuerza ho-rizontal de empuje. La maniobra se reali-za deslizando el tablero sobre apoyos deteflón colocados sobre los macizos dehormigón situados a 15 metros entre sí.

Los cables de tracción del conjuntodel tablero están accionados en su extre-mo opuesto por unos gatos hidráulicosapoyados en unos macizos de hormigón(Figura 17).

La maniobra de empuje se detienecuando el tablero sobrepasa la pila máspróxima al embalse.

Se han dejado sin hormigonar los pri-meros 22 metros de losa superior, paradisminuir los esfuerzos del tablero en lassituaciones en que se encuentra en vola-dizo durante el avance. Esta zona de lasvigas metálicas ha actuado a la manerade un clásica “nariz de lanzamiento”, ha-biéndose montado en su extremo frontalunos gatos hidráulicos que tienen un pa-tín en su parte inferior para recuperar laflecha elástica del tablero antes de alcan-zar cada una de las pilas (Figura 18).

5.4. Desmontaje de los 13 mfrontales de las vigas metálicas

Una vez detenido el empuje se proce-de, mediante la ayuda de una grúa, a

Figura 17. Gato y cable de tracciónFigure 17. Jack and traction cable.

Figura 18. Zona frontal del tablero en fase de empuje.Figure 18. Deck’s front area in the pushing phase.



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desmontar los 13 metros frontales de lasvigas metálicas, unidas al resto de la es-tructura con una unión atornillada, a finde no entorpecer las futuras operacionesde montaje del arco.

5.5. Montaje del primer cuarto dearco sobre el tablero y transporte

Cada arco se divide en 4 piezas de unos60 metros de longitud y 200 toneladas depeso. La primera de las piezas, corres-pondiente a la parte inferior, se monta so-bre el tablero y se desplaza sobre patinesdeslizantes hasta la parte frontal.

5.6. Montaje, mediante grúas, delextremo inferior sobre lasrótulas situadas sobre el macizode cimentación

La parte inferior del arco está consti-tuida por una pieza dotada de un potentesistema de rigidización. Dispone de unosorificios, preparados para el montaje delas barras de anclaje a la cimentación,una vez se haya concluido el abatimien-to. El extremo inferior de la pieza estáformado por unas cartelas donde se alo-jan las rótulas que permiten el giro du-rante la maniobra de abatimiento.

5.7. Basculamiento y descenso delprimer cuarto de arco(Figura 19)

En la zona frontal del tablero se hamontado un pórtico (Figura 20) dotado

de unos mecanismos móviles de eleva-ción y retenida, formados por gatos hi-dráulicos (Figura 21) que accionan unoscables dispuestos verticalmente.

tonnes. The bottom part, the first, wasmounted onto the deck and moved onskids to the front.

5.6. Crane mounting of the bottomend on hinges located on thefoundation block

The bottom of the arch was formed bya part provided with a powerful stiffen-ing system. It had orifices prepared forfitting anchor bars to the foundations,once the swivel lowering operation hadfinished. The bottom end of the part wasformed by brackets where hinges werehoused allowing rotation during thelowering manoeuvre.

5.7. Tilting and vertical lowering ofthe first quarter arch(Figure 19)

A portal frame was set up at the deck’sfront area (Figure 20) provided with mo-

Figura 19. Basculamiento del primer cuarto de arco (1).Figure 19. Tilting the first quarter arch (1).

Figura 20. Basculamiento del primer cuarto de arco (2).Figure 20. Tilting the first quarter arch (2).



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Una vez concluido el descenso(Figura 22), se procede al ensamble ysoldadura del extremo inferior con lapieza de soporte del arco, previamentemontada en la zona de apoyo sobre elmacizo de cimentación.

5.8. Montaje del segundo cuarto de arco sobre el tablero y transporte

Se realiza la maniobra de montaje ytransporte de forma similar a la efectua-da anteriormente. Se completa el des-plazamiento hasta conectarlo con la pie-za anterior en una zona provista derótulas (Figura 23).

5.9. Basculamiento con grúa delsegundo cuarto de arco

Seguidamente y mediante la ayuda deuna grúa sobre orugas (Figura 24) seprocede al izado de la fracción superiordel arco pivotando la base en la rótulaintermedia (Figura 25). La maniobra seha realizado manteniendo fija la posi-ción de la pluma y simultaneando elmecanismo de elevación con el despla-zamiento de la grúa sobre el tablero.Cabe destacar la magnitud de las cargasverticales que han gravitado sobre el ta-blero durante la operación: Peso de lagrúa en vacío, 3500 kN., soportandouna carga bajo gancho de 1000 kN.

La maniobra de izado se detienecuando la vertical del centro de grave-dad de la pieza superior queda a 4 me-tros del eje de la rótula intermedia(Figura 26). A partir de este momento,el resto de la maniobra debe completar-se mediante la acción conjunta de gatoshidráulicos montados sobre unas estruc-turas auxiliares y unos cables de reteni-da que evitan el movimiento inverso.

5.10. Fase final de basculamientohasta completar la posiciónvertical del semiarco

Montaje de una estructura auxiliar so-bre el tablero (Figura 27). El apoyo de laparte superior sobre la rótula intermediaestá complementado con una ménsula au-xiliar, provista de unos gatos hidráulicos.

Accionamiento de los gatos hidráuli-cos montados sobre la estructura auxi-liar, hasta que se completa el bascula-

Figura 21. Pórtico de basculamiento. Detalle de un gato hidráulico.Figure 21. Tilting truss. Detail of a hydraulic jack.

Figura 22. Descenso de primer cuarto de arco.Figure 22. Vertical lowering of first quarter arch.



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bile lifting and retaining mechanismsformed by hydraulic jacks (Figure 21)operating vertically arranged cables.

Once vertical lowering had conclud-ed (Figure 22), the bottom end was as-sembled and welded to the arch supportpiece previously fitted in the supportarea on the foundation block.

5.8. Mounting the second quarterarch on the deck and transport

The mounting and transport opera-tion was carried out in a similar fashionto the previous one. The moving opera-tion was undertaken until connecting tothe previous part at a hinge fitted area(Figure 23).

5.9. Crane swivelling of the secondquarter arch

With the aid of a crawler crane(Figure 24), the top fraction of the archwas immediately hoisted up, pivotingthe base in the intermediate hinge(Figure 25). The manoeuvre was per-formed whilst keeping the jib positionfixed and making the lifting operationsimultaneous with the crane’s movementon the deck. The size of the verticalloads gravitating on the deck during theoperation must be stressed: Crane’sdead weight, 3500 kN, carrying a loadon its hook of 1000 kN.

The hoisting operation was detainedwhen the vertical of the centre of gravi-ty of the top part was 4 metres from theintermediate hinge’s axis (Figure 26).As from that moment, the rest of the ma-noeuvre was to be completed by thejoint action of hydraulic jacks mountedon auxiliary structures and guy cablespreventing reverse movement.

5.10. Final swivelling phase untilcompleting the half-arch’svertical position

Erecting an auxiliary structure on thedeck (Figure 27). The support of the toppart on the intermediate hinge was sup-plemented with an auxiliary corbel pro-vided with hydraulic jacks.

Operating the hydraulic jacks mount-ed on the auxiliary structure until thetop part of the semi-arch had been com-pletely lowered. This mechanism was

Figura 23. Segundo cuarto de arco conectado en una zona provista de rótulas.Figure 23. Second quarter arch connected in an area provided with hinges.

Figura 24. Grúa sobre tablero.Figure 24. Crane on deck.

Figura 25. Izado de segundo cuarto de arco con grúa.Figure 25. Crane hoisting a second quarter arch.



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used to perform the operation until thesecond quarter arch was in its final po-sition (Figure 28). The centre of gravityof the second quarter arch passed overthe vertical and was located on the op-posite side. Metal stops ensured that theunit formed by the two parts mountedwas stable.

The arch section was subsequently

completed by welding on plates withwhich the hinges were locked.

5.11. Semi-arches in the verticalposition

Each semi-arch in this situation wascomposed of a 120 metre high part, in avertical position and ready for the swiv-

miento de la parte superior del semiar-co. Mediante este mecanismo se efectúala maniobra hasta conseguir la posicióndefinitiva del segundo cuarto de arco(Figura 28). El centro de gravedad delsegundo cuarto de arco ha pasado sobrela vertical y se encuentra en el ladoopuesto. Dada la existencia de unos to-pes metálicos, el conjunto de las dospiezas montadas es estable.

Posteriormente, se completa la sec-ción de arco, mediante soldadura dechapas, con lo que las rótulas quedanbloqueadas.

5.11. Semiarcos en posición vertical

En esta situación, cada semiarco estácompuesto por una pieza de 120 metrosde altura, dispuesta en posición verticaly lista para las operaciones de abati-miento (Figura 29). El centro de grave-dad de cada semiarco está situado sobrela vertical de las rótulas existentes en labase de arco. Existen unos elementosprovisionales de fijación del semiarcoal nivel del tablero, frente a acciones ho-rizontales.

Para realizar las siguientes operacio-nes se montan sobre el tablero unas es-tructuras metálicas que están unidas alos semiarcos mediante unos cables deretención.

5.12. Abatimiento de semiarcos y cierre en clave

La maniobra de abatimiento se iniciaempujando el semiarco hacia el embal-se mediante unos gatos telescópicosmontados sobre el tablero (Figura 30).El movimiento del semiarco es contro-lado mediante la acción conjunta delempuje de los gatos y los cables de rete-nida, actuando en sentido opuesto. Lalongitud máxima del vástago extendidode los gatos es de 8 metros.

A partir de la situación en que los ga-tos alcanzan la máxima extensión, eldescenso del arco se produce únicamen-te por gravedad, estando controlado elmovimiento por los cables de retención(Figuras 31 y 32).

En la parte inferior de los arcos existeuna pieza especial de soporte (Figura33), cuya base posee un sistema de desli-

Figura 26. Posición final de izado de tablero con grúa.Figure 26. Final crane deck hoisting position.

Figura 27. Estructura auxiliar sobre tablero.Figure 27. Auxiliary structure on deck.



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el lowering operations (Figure 29).Each semi-arch’s centre of gravity waslocated over the vertical of the hinges atthe arch base. Provisional semi-arch se-curing elements were fitted at deck lev-el, to oppose horizontal forces.

Metal structures were fitted on thedeck to perform the next operations,connected to the semi-arches with guycables.

5.12. Swivel lowering the semi-archesand crown closure

The swivel lowering operation com-menced by pushing the semi-arch to-wards the reservoir with telescopicjacks fitted on the deck (Figure 30). Thesemi-arch’s movement was controlledby the joint action of the jack push andthe guy cables, acting in the opposite di-rection. The maximum length of thejacks’ extended rods is 8 metres.

The arch descended only under grav-ity from the situation where the jacksreached their maximum extension, andthis movement was guy cable controlled(Figures 31 and 32).

There was a special support part atthe bottom of the arches (Figure 33), thebase of which has a sliding system in alongitudinal direction along thebridge’s axis. A battery of jacks was lo-cated in a horizontal position so that, bymeans of a differential drive, it was pos-sible to control the cross movement ofthe end of the semi-arches in the swivellowering situation to adjust the closureposition in the crown area to the maxi-mum possible.

This special part also had an ad-justable retaining system in the longitu-dinal direction, formed by bars an-chored to the concrete and anothervertical retaining system to prevent lift-ing that could occur under exceptionalcross wind conditions.

The hinge support structure was con-nected to a system of horizontal barsand jacks controlling movement towardsthe reservoir and each semi-arch’s guid-ance with the purpose of facilitating thetwo semi-arches to be joined coincidingat the front.

There was a guide system at the frontof each semi-arch to achieve the two se-mi-arches’ fitting together and aligning(Figure 34).

Figura 28. Posición final de basculamiento del segundo cuarto de arco.Figure 28. Final tilting position of the second quarter arch.

Figura 29. Semiarcos en posición vertical. Altura: 120 metros.Figure 29. Semi-arches in vertical position. Height: 120 metres.



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zamiento en dirección longitudinal segúnel eje del puente. Se ha dispuesto una ba-tería de gatos en posición horizontal, detal forma que mediante una acciona-miento diferencial es posible controlar elmovimiento transversal del extremo delos semiarcos en situación de abatimien-to para ajustar al máximo la posición deencuentro en la zona de clave.

Esta pieza especial dispone ademásde un sistema regulable de retención endirección longitudinal, formado por ba-rras ancladas al hormigón y otro siste-ma de retención vertical, para evitar ellevantamiento que podría producirse ensituaciones excepcionales de vientotransversal.

La estructura de soporte de las rótu-las está conectada a un sistema de ba-rras y gatos horizontales que controlanel movimiento de traslación hacia elembalse y la orientación de cada se-miarco, con el fin de facilitar la coinci-dencia en la parte frontal de los dos se-miarcos a unir.

En la parte frontal de cada semiarcoexiste un sistema de guiado para conse-guir el encaje y la alineación de los dossemiarcos (Figura 34).

En el frente de los semiarcos se dispo-ne un sistema de enclavamiento auto-mático consistente en unos topes provis-tos de rótula esférica para materializarun arco triarticulado, constituyendo unaestructura estable, independiente de loscables de retenida. El detalle del sistemade cierre en clave se muestra en un ca-pítulo aparte.

Cierre en clave. Se constituye un arcotriarticulado

Posteriormente se completan las sec-ciones del arco en la zona de clave me-diante chapas soldadas, quedando blo-queada la articulación (Figura 35) .

5.13. Bloqueo de rótulas enarranques del arco

Una vez finalizado el abatimiento sebloquean las rótulas mediante la coloca-ción de barras de anclaje y armadurasmás la posterior ejecución de hormigo-nado de la zona donde se han alojadolos mecanismos de giro (Figura 36).

Figura 30. Inicio de la operación de abatimiento, mediante empuje de semiarco con gatos telescópicos.

Figure 30. Start of swivel lowering operation by telescopic jack semi-arch pushing.

Figura 31. Abatimiento de semiarcos (1).Figure 31. Swivel lowering semi-arches (1).

Figura 32. Abatimiento de semiarcos (2)Figure 32. Swivel lowering semi-arches (2).



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Posteriormente al hormigonado se pro-cede al tesado de barras. El dimensiona-miento de este pretensado se ha realiza-do estableciendo la condición deinexistencia de estados de decompre-sión del hormigón frente a las situacio-nes de flexión compuesta en la base delarco durante las futuras etapas del puen-te en estado de servicio.

Todos los procesos indicados ante-riormente se repiten en la estructura ge-mela (Figura 37 y 38).

5.14. Colocación de pilas metálicas y empuje del tablero sobre elarco hasta completar el cierreen el centro de la estructura

Con la ayuda de grúas situadas en elfrente del tablero se montan las pilas si-tuadas a 26 metros por delante de cadaposición (Figura 39). Estas maniobrasse alternan con los empujes efectuadoscon simultaneidad desde ambas márge-nes para evitar asimetrías de cargas enel arco debidas al peso propio de los ta-bleros (Figuras 40, 41 y 42).

Cabe destacar el hecho de que esteconjunto de maniobras ha resultado sercrítico debido al nivel de tensiones al-canzadas en el arco, por lo que ha sidonecesario llevar a cabo un exhaustivoestudio, con el correspondiente análisisdetallado de cada fase. Se han estudia-do 26 fases en total, teniéndose cuentacontraflechas del arco y tablero, pesopropio de los elementos y cargas realesde grúas en todas las maniobras. Cadauna de las fases se ha estudiado, con laconsiguiente verificación de tensionesy deformaciones, cotejándose dichosvalores con la realidad mediante topo-grafía, sondas térmicas y extensóme-tros.

A título de ejemplo se muestran losresultados correspondientes a la evolu-ción de flechas y tensiones en una de lassecciones de riñones del arco (Figuras43 y 44).

En muchas de las fases se han toma-do varias lecturas a distintas horas, paraestudiar la influencia de la temperaturaen la estructura. Debido a que estas ma-niobras se han realizado en verano, lainfluencia de la temperatura ha sido no-table, registrándose diferencias de cotasaltimétricas en algunas zonas del arco

Figura 33. Pieza inferior de semiarco.Figure 33. Bottom semi-arch piece.

Figura 34. Maniobra de aproximación de semiarcos.Figure 34. Semi-arch approach manoeuvre.



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An automatic locking system was pro-vided at the front of the semi-archesconsisting in stops fitted with an axialspherical plain bearing to materialise athree-hinged arch, forming a stablestructure independent of the guy cables.The crown closure operation is detailedin a separate chapter.

Crown closure. A three hinged arch isformed

The arch sections in the crown areawere subsequently completed by meansof welded plates and the hinging wasthus locked (Figure 35).

5.13. Hinge locking at archspringings

Once the swivel lowering operationhad ended, the hinges were locked byfitting anchor bars and reinforcementsplus concreting the area where the rota-tion mechanisms were housed (Figure36). The bars were then tightened afterconcreting. This prestressing was sizedby establishing the condition that therewere no concrete decompression statesas against axial load plus bending situ-ations at the base of the arch during fu-ture stages of the in-service bridge.

All the above processes were repeat-ed in the twin structure (Figures 37 and38).

5.14. Placing metal piers and deckpushing over the arch untilcompleting closure in the centreof the structure

The piers located 26 metres ahead ofeach position are mounted with the aidof cranes at the front of the deck (Figure39). These operations alternate with si-multaneously pushing from both banksto avoid load asymmetries in the archdue to the deck’s own weights (Figures40, 41 and 42).

The fact must be stressed that thesemanoeuvres proved critical due to thelevel of stresses reached in the archwhich led to performing a thoroughstudy, with a pertinent detailed analysisof each phase. In all, 26 phases were ex-amined, taking into account arch anddeck cambers, dead weight of elementsand actual loads of cranes in all opera-tions. Each of the phases was studied

Figura 35. Cierre en clave.Figure 35. Crown closure.

Figura 36. Empotramiento del arco en su base.Figure 36. Fixing the arch in its base.

Figura 37. Semiarcos del segundo puente en posición verticalFigure 37. Semi-arches of the second bridge in a vertical position.



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de la mañana a la noche del orden de 10centímetros. Si bien estos valores noson grandes en comparación con las di-mensiones generales de una estructurade 220 de luz, sin embargo debían te-nerse en cuenta para efectuar debida-mente las correcciones geométricas yconseguir el deseado ajuste de la rasan-te de la calzada una vez concluida laobra (Figura 45).

6. ELEMENTOS ESPECIALES

6.1. Retención del tablero en sentidolongitudinal

Durante las fases de abatimiento delarco, se dispuso un sistema de fijaciónprovisional del tablero al estribo (Figura46), formado por un conjunto de 8 ba-rras de 1300 kN de carga unitaria de ro-

with the consequent verification ofstresses and displacements whilst con-trasting such figures with reality usingtopography, thermal probes and straingauges.

The results for the evolution of deflec-tions and stresses in one of the archspandrel sections are given as an exam-ple (Figures 43 and 44).

Figura 38. Cierre en clave de arco del segundo puente.Figure 38. Crown closure of second bridge’s arch.

Figura 39. Montaje de pilas metálicas con grúa sobre tablero.Figure 39. Crane mounting metal piers on deck.

Figura 40. Empuje de tablero sobre arco (1).Figure 40. Deck pushing over arch (1).





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Several readings were made at differ-ent times in many of the phases to studythe influence of temperature on thestructure. Due to the fact that these op-erations were carried out in summer, theinfluence of temperature was remark-able, with differences in the order of 10centimetres being recorded from day tonight in heights in some areas of thearch. Whilst these figures are not largein comparison with the general dimen-sions of a 220 metres span structure,nevertheless, they had to be taken intoaccount in order to make the due geo-metrical corrections and achieve the re-quired adjustment in the roadway’sgrade level once the work was finished(Figure 45).

Figura 43. Evolución de tensiones en sección de riñones, durante las maniobras de montaje del tablero sobre arco.Figure 43. Evolution of stresses in spandrel section during operations for mounting deck on arch.

Figura 44. Evolución de flechas en sección de riñones, durante las maniobras de montaje del tablero sobre arco.Figure 44. Evolution of deflections in spandrel section during operations for mounting deck on arch.

Figura 45. Cierre de tablero en el centro.Figure 45. Deck closure at centre.



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tura. A su vez, el estribo estaba provistode un potente sistema de anclaje al te-rreno.

6.2. Base del arco

6.2.1. Sistema de rótulas y gatos deregulación

El sistema que permite el giro de ca-da uno de los semiarcos en su parte in-ferior está formado por cuatro rótulas(dos en cada viga – cajón), situadas enel eje de las almas (Figura 47), a fin deno producir estados de flexión local enla estructura. Para evitar los efectos deuna posible falta de alineación del ejede giro en proceso de montaje, las rotu-las son esféricas (Figura 48).

Cada uno de los semiarcos reposa so-bre una base que permite el desliza-miento de los mismos en la direccióndel eje longitudinal del puente (Figura49). El movimiento está controlado me-diante cuatro gatos hidráulicos dispues-tos horizontalmente y apoyados contrael paramento vertical del arranque, detal forma que una vez concluido el pro-ceso de abatimiento existe la posibili-dad de regular la posición, no solamen-te en sentido longitudinal mediante elaccionamiento sincronizado de los ga-tos, sino también provocar un desplaza-miento lateral en la zona de clave me-diante una actuación diferencial en elrecorrido de los citados gatos. Con elloexiste la posibilidad de regulación, entodas las direcciones posibles, de la po-sición del extremo de cada uno de lossemiarcos en la zona de clave para lo-grar el ensamble en la posición prevista.

6.2.2. Sistemas de retención frente al efecto del viento transversal

Durante el proceso de abatimiento delos semiarcos y en la posición previa alencuentro en la zona de clave, la consi-deración del efecto de viento lateral degran intensidad resulta crítica en lo refe-rente a la seguridad frente al vuelco delconjunto y al deslizamiento.

Las reacciones verticales de apoyo enla base del arco son asimilables a un parde fuerzas, cada una de ellas aplicadas enla base de las dos vigas – cajón metálicas(Figura 50). La magnitud de la reacciónen sentido ascendente, calculada de

Figura 46. Sistema de fijación horizontal del tablero al estriboFigure 46. Horizontal deck to abutment securing system.

Figura 47. Zona inferior del arcoFigure 47. Bottom arch area.

Figura 48. Rótula esférica de bulón pasante, antes de su montaje en la zona inferior del arcoFigure 48. Radial spherical plain bearing, before fitting in bottom arch area.



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6. SPECIAL ELEMENTS

6.1. Holding the deck in alongitudinal direction

During arch swivel lowering phases,a provisional system was used for secur-ing the deck to the abutment (Figure46), formed by a set of 8 bars of 1300kN unit breaking load. In turn, the abut-ment was provided with a powerfulground anchorage system.

6.2. Arch base

6.2.1. System of hinges and regulatingjacks

The system allowing each of the semi-arches to rotate at the bottom wasformed by four hinges (two in each box-beam), located on the axis of the webs(Figure 47), in order not to cause localbending conditions in the structure. Thehinges were of radial spherical plainbearing type in order to avoid the ef-fects of a possible failure in alignmentof the rotation axis in the mountingprocess (Figure 48).

Each of the semi-arches rests on abase that allows them to slide in the di-rection of the bridge’s longitudinal axis(Figure 49). The movement was con-trolled by four hydraulic jacks arrangedhorizontally and supported against thevertical springing wall such that oncethe swivel lowering process had fin-ished, it was possible to adjust the posi-tion not only in the longitudinal direc-tion by synchronised jack operation but

also by causing a lateral movement inthe crown area by a differential opera-tion in the said jacks’ run. This made ad-justment of the end position of each ofthe semi-arches in the crown area possi-ble in all possible directions in order toassemble in the position provided for.

6.2.2. Holding systems against thecross wind effect

During the semi-arch swivel loweringprocess in the position prior to meetingat the crown area, it proved critical toconsider the effect of a highly intense lat-eral wind as regards safety against theoverall unit’s overturning and sliding.

acuerdo con la consideración de un vien-to excepcional deducido a partir de lasespecificaciones de la Norma IAP es su-perior a la reacción debida al peso propiodel arco. Para evitar todo riesgo de levan-tamiento de los apoyos y la consiguienteinestabilidad del conjunto por un efectode vuelco, se ha dispuesto un potente sis-tema de retención vertical de los meca-nismos de apoyo, que es compatible conel movimiento de deslizamiento horizon-tal en sentido longitudinal.

De la misma forma, la componentehorizontal de las reacciones de apoyoproducidas por el efecto del viento late-ral es asimilable a un par de fuerzas, cu-yo valor en magnitud también podría ser

Figura 49. Zona inferior del arco. Esquema.Figure 49. Bottom arch area. Diagram.

Figura 50. Efecto del viento lateral sobre un semiarco durante la maniobra de abatimiento.Figure 50. Side wind effect on one semi-arch during the swivel lowering operation.



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superior a la reacción debida al pesopropio, materializada en una fuerzaaplicada sobre los gatos. Para evitar eldeslizamiento incontrolado de uno delos dos apoyos en sentido hacia el em-balse, se ha dispuesto un sistema de re-tención horizontal formado por unos to-pes que impiden el movimiento hacialas laderas y barras regulables que actú-an en sentido contrario y que se puedendesbloquear durante las maniobras deajuste de la posición de los semiarcos enla fase previa al cierre en clave.

6.3. Sistema de enclavamientoautomático en zona de clave

Para facilitar el ensamblaje de los dossemiarcos en la zona de clave, existen

unos elementos de guía con paramentosformados por chapas inclinadas, de for-ma que una vez establecido el contactoentre los dos extremos, la regulaciónhasta la posición final es automática. Elcontacto frontal entre los dos semiarcosse produce a través de una rótula esféri-ca axial situada en cada una de dos lasvigas – cajón (Figuras 51, 52 y 53).

Una vez finalizado el proceso de aba-timiento y con los semiarcos en contacto,se monta un pequeño sistema de bloqueovertical de seguridad y se descargan loscables de retención. En este momento, laestructura responde a un esquema de ar-co triarticulado, que dado su condiciónde isostático, permite la regulación en al-tura de la zona de clave mediante la ac-tuación de los gatos horizontales situa-

The vertical bearing reactions in thearch base may be likened to a couple offorces each applied at the base of thetwo metal box-beams (Figure 50).Calculated according to the considera-tion of an exceptional wind worked outfrom the IAP Standard’s specifications,the size of the reaction in an upward di-rection was higher than the reactiondue to the arch’s dead weight. A power-ful support mechanism holding systemcompatible with the horizontal slidingmovement in the longitudinal directionwas provided to prevent any risk of thesupports lifting and the consequentoverall instability from an overturningeffect.

In the same way, the horizontal com-ponent of the support reactions causedby lateral wind force can be likened to acouple of forces, the magnitude of whichcould be higher than the reaction due todead weight, materialising in a forceapplied on the jacks. A horizontal re-taining system formed by stops prevent-ing movement towards the hillsides andadjustable bars acting in the oppositedirection, which can be unlocked duringoperations for adjusting the position ofthe semi-arches in the phase prior tocrown closure, was provided to preventone of the two supports uncontrollablysliding towards the reservoir.

6.3. Automatic interlocking system inthe crown area

To facilitate the two semi-arches join-ing in the crown area, there were guideelements with facings formed by slopingplates so that once contact was madebetween the two ends, adjustment to thefinal position was automatic. The twosemi-arches made contact through anaxial spherical plain bearing located ineach of the two box-beams (Figures 51,52 and 53).

Once the swivel lowering process hadfinished and with the semi-arches incontact, a small vertical safety lockingsystem was fitted and load was removedfrom the guy cables. The structure re-sponded at that time to a three-hingedarch layout which, given its isostaticcondition, allowed the crown area to beheight adjusted by operating the hori-zontal jacks located at the springing.Varying the piston run in these jackscaused the crown area to move vertical-

Figura 51. Extremo frontal de semiarcos en posición previa al cierre en clave.Figure 51. Front end of semi-arches prior to crown closure.



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ly with no change in either the archstresses or the support reactions.

7. ARCH IN THE CONSTRUCTIONPHASE. CROSS WIND

VIBRATIONS

7.1. Description

An unexpected phenomenon occurredon 10 January, 2006, during a construc-tion phase in which one of the arches,after structural continuity at the crownarea and embedding in the springingshad been completed and the metal pierswere waiting to be fitted on that arch.

In a situation of apparent calm, with aconstant wind and speed of 5.5 m/sec(20 km/h) measured by an on-land windgauge, heavy harmonic oscillationssuddenly commenced and the arch wentinto resonance with a period of 1.4 sec-onds and vertical movements whichreached amplitudes in the spandrel areain the order of ± 80 centimetres, seen bythe naked eye. This situation continuedfor approximately one hour.

The movements were solely vertical.No cross movements occurred (in a di-rection parallel to the reservoir’s bed),and neither did torsion rotation in thestructure.

dos en el arranque. Una variación en elrecorrido del émbolo de dichos gatosprovoca el movimiento vertical de la zo-na de clave sin que exista variación enlos esfuerzos del arco, así como tampocoen las reacciones de apoyo.

7. ARCO EXENTO EN FASE DECONSTRUCCIÓN.

VIBRACIONES DEBIDAS ALVIENTO TRANSVERSAL

7.1. Descripción

Un inesperado fenómeno tuvo lugarel 10 de enero de 2006, durante una eta-pa de construcción en que uno de los ar-cos se encontraba exento, habiéndosecompletado la continuidad estructuralen la zona de clave y el empotramientoen los arranques, a la espera de montarsobre él las pilas metálicas.

En una situación de aparente calma,con un viento constante y una velocidadde 5,5 m/s (20 km/h) medida en un ane-mómetro situado en tierra firme, súbita-mente se iniciaron unas fuertes oscila-ciones armónicas, entrando el arco enresonancia con un período de 1,4 segun-dos y desplazamientos verticales que enla zona de riñones alcanzaron unas am-plitudes del orden de ± 80 centímetros,determinados simplemente medianteapreciación a simple vista. Esta situa-ción se mantuvo durante una hora, apro-ximadamente.

Figura 53. Sistema de enclavamiento automático en zona de clave. Esquema 2.Figure 53. Automatic interlocking system in crown area. Diagram 2.

Figura 52. Sistema de enclavamiento automático en zona de clave. Esquema 1.Figure 52. Automatic interlocking system in crown area. Diagram 1..



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Los movimientos fueron exclusiva-mente verticales. No se produjeron des-plazamientos transversales (en direc-ción paralela al cauce del Embalse), asícomo tampoco giros de torsión en la es-tructura.

Posteriormente se repitió el mismo fe-nómeno, que se prolongó durante variashoras en los días 24, 25 y 29 de enero de2006.

7.2. Características de lasvibraciones

La vibración observada consistió enmovimientos armónicos exclusivamenteverticales coincidentes con el 2º modocaracterístico de la estructura, en la for-ma mostrada en la Figura 54, extraídadel cálculo modal realizado con ordena-dor. Se trata de una vibración de tipo an-timétrico, cuyo período es 1,4 segundos.El período y forma del fenómeno obser-vado es del todo coincidente con la cita-da figura.

Tal como pudo confirmarse posterior-mente, tras los estudios y ensayos reali-zados, la vibración fue producida por laactuación de torbellinos alternados, cu-yo período era coincidente con el 2º mo-do propio de la estructura. Este despren-dimiento de torbellinos, denominadoestela de vórtices de von Karman, gene-ró sobre la estructura fuerzas periódicasen dirección vertical, que la hicieron os-cilar, habiéndose originado un fenóme-no de resonancia con la consiguienteamplificación de deformaciones.

El fenómeno ocurrido, si bien es co-nocido conceptualmente, constituye unhecho insólito en un puente de arco, ha-bida cuenta de la necesaria concurrenciade factores ambientales y de parámetrosfísicos que rara vez pueden coincidir enuna construcción de este tipo.

Para que pueda llegar a producirse,necesariamente deben concurrir las si-guientes circunstancias:

— Viento uniforme y de baja velocidad.

Los torbellinos que actúan en la partesuperior e inferior del arco se mantienenexclusivamente en tal situación desfavo-rable para la estructura en el caso de quela velocidad del viento sea persistente,sin ráfagas.

Las condiciones meteorológicas pro-pias de la zona donde está situado el

puente y concretamente, en contadosdías al año, son propicias para que seproduzcan unos vientos con una deter-minada componente y una intensidadque se mantiene constante durante unlargo período de tiempo. La orografía dela zona (véase fotografía de la Figura55) y la ausencia de desniveles no causaalteración alguna en el flujo de aire. Aello hay que añadir, además, otro efecto:Debido a la configuración del valle delrío Tajo, la corriente de aire queda cana-lizada de tal forma que en situaciones si-milares a las de los episodios citados,apenas hay diferencia entre la velocidaddel viento a nivel de la lámina de agua ya la altura del tablero del puente, lo quese denomina viento “entablado”, en tér-minos meteorológicos. Ha podido cons-tatarse, además, que la situación de esta-bilidad ambiental descrita se produceúnicamente con velocidades cercanas alos 20 km/h (Figura 56). Con vientos demayor intensidad, se producen ráfagas y

The same phenomenon repeated laterand lasted for several hours on 24, 25and 29 January, 2006.

7.2. Characteristics of the vibrations

The vibration observed consisted insolely vertical harmonic movements co-inciding with the structure’s 2nd char-acteristic mode in the form as shown inFigure 54, taken from the computer per-formed modal calculation. It was an an-timetric type vibration whose periodwas 1.4 seconds. The period and form ofthe phenomenon observed coincideswith the said figure in everything.

As studies and tests carried out laterconfirmed, the vibration was caused byvortex shedding whose period coincid-ed with the structure’s own 2nd mode.This eddy shedding, called vonKarman’s vortex street, generated peri-

Figura 54. Segundo modo característico del arco.(En la representación se ha amplificado la amplitud, para mayor claridad).

Figure 54. Second characteristic arch mode.(The amplitude has been enlarged in the representation for greater clarity).

Figura 55. Embalse de Alcántara. Perspectiva general de la zonaSituación de la obra con semiarcos en posición vertical.

Figure 55. Alcántara Reservoir. General perspective of the area. Location of the construction with semi-arches in vertical position.



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odical forces on the structure in a ver-tical direction, which made it oscillate,and caused a resonance phenomenonwith a consequent amplification of am-plitudes.

Although conceptually known, thephenomenon occurring was an unusualoccurrence in an arch bridge, bearingin mind the need for environmental fac-tors and physical parameters to concurwhich can rarely coincide in a construc-tion of this type.

The following circumstances mustnecessarily occur for this to happen:

— Uniform, low speed wind.

Vortex acting on the top and bottom ofthe arch only remain in this situationunfavourable to the structure if the windspeed is persistent without gusting.

Weather conditions typical of the areawhere the bridge is located and, specif-ically, on a rare number of days a year,are propitious for winds to arise with acertain component and a strength keptconstant for a long period of time. Thearea’s orography (see photograph inFigure 55) and the absence of undula-tions in the land does not cause any al-

variaciones locales en intensidad ycomponente, que eliminan la formaciónde vórtices y por tanto, la causa de lasgrandes oscilaciones.

Durante las situaciones de resonancia,el propio movimiento oscilatorio de laestructura controla la frecuencia de lostorbellinos, existiendo un intervalo de lavelocidad del aire en que la frecuenciade desprendimiento permanece cons-tante, denominado zona de bloqueo (olock-in, en inglés) (Figura 57).

Si bien existe una posibilidad de pro-ducirse resonancia en una determinadaestructura para un rango de velocidades,en la práctica las situaciones de riesgodependen en gran manera de las condi-ciones meteorológicas y de la probabili-dad de que la corriente de aire se man-tenga constante, sin formación deráfagas, que alteran el flujo de aire e im-piden la formación de torbellinos.

— Geometría uniforme del obstáculosobre el que incide el viento, como es elcaso del arco exento, que permite la ge-neración de torbellinos de forma regularen todo su desarrollo.

— Coincidencia entre el período dealternancia de los torbellinos, con el pe-ríodo propio de uno de los modos prin-cipales de la estructura. De los ensayosposteriores realizados, ha podido com-probarse que el período de la formaciónde vórtices era 1,4 segundos, coinciden-te con el 2º modo de vibración calcula-do en el arco.

7.3. Solución adoptada

Tras la observación del primer episo-dio de oscilaciones, se inició una serie deactuaciones inmediatas, encaminadas aevitar los riesgos derivados de nuevos ca-sos de vibración, permitir la continua-ción de la obra en condiciones de seguri-dad y finalmente, controlar la situaciónde la estructura en estado de servicio conlas garantías exigibles propias de todopuente importante de carretera.

Para ello se solicitó la colaboraciónespecial del Prof. M.A. Astiz (4), queintervino directamente en el análisis delproblema aeroelástico con la determina-ción y verificación de la solución final-mente adoptada.

Como primera medida, se estudiarondiversas soluciones destinadas a dismi-

Figura 56. Estelas sobre la superficie del agua del embalse provocadas por viento estacionario

Figure 56. Wakes on the reservoir’s water surface caused by stationary wind.

Figura 57. Gráfico frecuencia – Velocidad de la corriente incidente. Zona de bloqueo.Figure 57. Frequency-Speed graph of the incident flow. Locking area.



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nuir a corto plazo la intensidad de lasoscilaciones. La solución escogida ypuesta en práctica consistió en la colo-cación de unos dispositivos aerodinámi-cos sobre el arco, en forma de deflecto-res (Figura 58), capaces de alterar latrayectoria de la corriente de aire y a ca-nalizarla adecuadamente para impedirla formación de torbellinos.

Para determinar la efectividad de talsolución con el adecuado rigor técnico,era imprescindible la realización de unestudio en túnel de viento. Las especialescircunstancias de urgencia aconsejaronmontar los deflectores diseñados previa-mente con criterios basados únicamenteen la experiencia y conceptos propios dela aerodinámica, a la espera de conocerlos resultados del modelo experimental yproceder, si hubiese sido necesario, a co-rrecciones ulteriores. Afortunadamente,los resultados de los ensayos fueron sa-tisfactorios, quedando verificada la ido-neidad y grado de eficacia apropiado,tanto para las fases provisionales de laobra, como para la situación definitivadel puente en servicio.

El estudio en túnel de viento se llevóa cabo en la Escuela T.S. de IngenierosAeronáuticos de la UPM de Madrid,con la supervisión del Prof. J.Meseguer(5). Se realizaron diversos ensayos enun modelo seccional con y sin deflecto-res (Figuras 59 y 60), con el objeto deconseguir, en primer lugar, el conoci-miento del fenómeno de desprendi-

miento de torbellinos en la sección delarco exento hasta conseguir explicar,tanto cualitativamente como cuantitati-vamente, las vibraciones observadas.Los ensayos con el modelo provisto dedeflectores tuvieron por objeto compro-bar la validez de la solución dispuesta,encaminada a asegurar la inexistenciaen el futuro de vibraciones durante laconstrucción y durante la vida útil delpuente.

Paralelamente se desarrolló un proce-so de cálculo numérico y análisis diná-mico destinado a determinar y cuantifi-

teration at all in air flow. To this mustalso be added another effect: due to theriver Tagus valley’s configuration, theair flow is channelled such that in situ-ations similar to those of the incidentsmentioned, there is hardly any differ-ence between wind speed at the waterlevel and at the height of the bridge’sdeck, which is known as a “settled”wind, in meteorological terms. It wasalso seen that the situation of environ-mental stability described only occurswith speeds close to 20 km/h (Figure56). Higher winds give rise to gusts andlocal variations in intensity and compo-nent, which eliminate vortex and, there-fore, the cause of large oscillations.

During resonance situations, thestructure’s oscillatory movement itselfcontrols the frequency of vortex andthere is an air speed interval when theshedding frequency remains constant,called a lock-in area (Figure 57).

Whilst there is a possibility of reso-nance occurring in a certain structure, inpractice, risk situations largely dependon weather conditions and the likelihoodof the air flow remaining constant with-out gusting which alters the air flow andprevents vortex forming.

— Uniform geometry of the obstacleon which the wind impinges, as is thecase of the arch, allowing periodic vor-tex shedding over its whole area.

— The vortex alternating period co-inciding with the characteristic periodof one of the structure’s main modes. It

Figura 58. Deflector. Detalle.Figure 58. Guide vane. Detail.

Figura 59. Modelo seccional del arco, sin deflectores, montado en túnel de viento.Figure 59. Sectional arch model, without guide vanes, mounted in a wind tunnel.



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was seen from subsequent tests that thevortex forming period was 1.4 seconds,which coincided with the 2nd mode of vi-bration as calculated in the arch.

7.3. Solution adopted

After observing the first oscillationincident, a series of immediate actionscommenced to prevent risks derivingfrom further vibration episodes, to al-low the construction to continue undersafety conditions and, finally, to moni-tor the structure’s situation in servicewith the typical guarantees as requiredof any major road bridge.

The special collaboration of Prof.M.A. Astiz (4) was therefore requestedand he directly participated inanalysing the aero-elastic problemwhilst determining and checking the so-lution finally adopted.

The first measure was to study vari-ous solutions earmarked to reducing theintensity of the oscillations in the shortterm. The solution chosen and put intopractice consisted in placing aerody-namic devices on the arch in the form ofguide vanes (Figure 58), able to alterthe air flow’s trajectory and suitablychannel it to prevent vortex forming.

A wind tunnel study was indispensa-ble for determining the effectiveness ofsuch a solution with suitable technicalseverity. The special circumstances of

urgency advised guide vanes previouslydesigned using criteria based solely onexperience and concepts typical ofaerodynamics to be fitted, whilst await-ing the results of the experimental mod-el and making the subsequent correc-tions should it have been necessary.Fortunately, the test results were satis-factory, suitability was deemed verifiedand the degree of efficiency appropriateboth for the provisional phases of thework and for the final in-service bridgesituation.

The wind tunnel study was undertak-en at the Aeronautical Engineers Schoolat the Madrid Polytechnic Universityunder the supervision of Prof.J.Meseguer (5). Various tests were per-formed on a sectional model with andwithout guide vanes (Figures 59 and60), with the purpose of first gainingknowledge of the vortex shedding phe-nomenon in the provisionally unsecuredarch section until managing to qualita-tively and quantitatively explain the vi-brations observed. The purpose of thetests performed with the model fittedwith guide vanes was to check the valid-ity of the solution disposed, earmarkedto ensuring that there would be no vi-brations during the bridge’s construc-tion and useful lifetime.

A numerical calculation and dynamicanalysis process was simultaneously de-veloped in order to determine and quan-tify the effects on the structure as a con-

car los efectos producidos en la estruc-tura como consecuencia de las vibracio-nes producidas. Se llevó a cabo, ade-más, un estudio probabilístico enca-minado a valorar el grado de importan-cia que en el futuro podría causar la ac-ción del viento, teniendo en cuenta losdatos recogidos y las condiciones mete-orológicas que pudieran llegar a produ-cirse más adelante.

Durante la construcción del puente sehabía implementado anteriormente unsistema de instrumentación, destinado aconocer los movimientos normales de laestructura durante las distintas fases demontaje. Se complementó la instrumen-tación ya existente con un conjunto deacelerómetros dispuestos en varios pun-tos del arco, con un sistema de registrocentralizado, conectado con unos ane-mómetros, a fin de conocer en todo mo-mento el comportamiento real del puen-te y la verificación de la eficacia de lasmedidas adoptadas. Parte de esta instru-mentación se ha conservado tras lapuesta en servicio de la Autovía, a lamanera de una monitorización, que seestima interesante mantener, como co-rresponde a toda obra pública de unacierta importancia.

Una vez adoptadas las medidas des-critas anteriormente, se reanudó laobra, habiendo sido necesario realizarpreviamente unos trabajos de repara-ción de desperfectos causados por la in-tensidad de las vibraciones. Duranteuno de los episodios de grandes oscila-ciones, se inició una fisura en el metalde la parte inferior de la viga –cajón,coincidiendo con la sección situada enlos riñones del arco en que la curvaturainducida por la vibración era máxima.Debido a la persistencia de las oscila-ciones durante varias horas, la fisuraprogresó por las almas, hasta las proxi-midades de la platabanda superior.Afortunadamente, la disposición en“X” de los arriostramientos permitíaasegurar la transmisión del esfuerzoaxil del arco, sin contar con los elemen-tos principales de la estructura, tal co-mo se muestra en el esquema de laFigura 61. Las piezas que formaban losarriostramientos, de menor rigidez quelas vigas-cajón del arco, conservaron suintegridad estructural y su capacidadpara transmitir los esfuerzos de com-presión resultantes.

Se efectuó la correspondiente repara-ción de las zonas afectadas y se dispu-sieron además unos elementos de re-fuerzo complementarios en el interior.

Figura 60. Modelo provisto de deflectores.Figure 60. Guide vane fitted model.



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Posteriormente se llevó a cabo un ex-haustivo reconocimiento en el resto dela estructura y se realizaron ensayos me-talográficos, con el objeto de descartarla existencia de microfisuras producidaspor un hipotético efecto debido a fatigadel material, pudiéndose verificar la au-sencia de cualquier tipo de anomalía.

7.4. Seguridad de la obra terminadafrente a efectos dinámicosproducidos por el viento.

Partiendo de los resultados obtenidosen los estudios realizados y las corres-pondientes verificaciones experimenta-les, ha podido determinarse la existen-cia de un alto grado de seguridad frentea los fenómenos vibratorios, contandocon los deflectores montados en los ar-cos y teniendo en cuenta, además, lascaracterísticas de rigidez y masa total dela obra terminada.

Una de las propiedades derivadas de ladisposición de los deflectores ha consis-tido en la reducción del rango de veloci-dades del viento en que teóricamente po-drían inducirse vibraciones apreciables,

situado en un estrecho entorno próximo a12,5 m/s (45 km/h), correspondiente a lavelocidad crítica. Realmente la probabi-lidad de producirse situaciones estacio-narias de viento con velocidad constantede esta magnitud es muy remota, tenien-do en cuenta los antecedentes de tipometeorológico.

Aún en el caso de producirse tal situa-ción hipotética, la amplitud de las vibra-ciones no alcanzaría los 3 centímetros,que entraría dentro de lo admisible paraun puente de 220 metros de luz. En con-clusión, puede afirmarse, basándonosen el conocimiento y objetividad queproporciona la técnica, que el efecto di-námico producido por el viento de in-tensidad constante ha quedado total-mente controlado.

8. FINALIZACIÓN DE LA OBRA

Las últimas fases de la obra se llevarona cabo con gran rapidez. Puede resultarindicativo el dato relativo a las fechas enque fueron tomadas las siguientes foto-grafías de la obra:

sequence of the vibrations occurring. Aprobabilistic study was also undertakento assess what effect wind force mighthave in the future, bearing in mind thedata collected and weather conditionslater on.

An instrumentation system had beenpreviously implemented during thebridge’s construction whose purpose wasto gain knowledge of the normal move-ments of the structure during the differ-ent erection phases. The already existinginstrumentation was supplemented witha set of accelerometers disposed at sev-eral points on the arch, with a centralisedrecording system connected to windgauges, the purpose of which was toknow the bridge’s actual behaviour at alltimes and to check the efficiency of themeasures taken. Part of this instrumenta-tion was conserved after the DualCarriageway came into service, in thefashion of monitoring which it is deemedof interest to keep, as responds to anypublic work of a certain importance.

Once the measures described abovehad been taken, work was renewed afterhaving had to previously carry out re-pair work on the damage caused by theintensity of the vibrations. During oneof the heavy oscillation incidents, themetal of the box-beam’s underneath be-gan to crack, coinciding with the sectionlocated in the arch spandrels where thecurvature induced by the vibration wasa maximum. Due to these oscillationspersisting for several hours, the crackprogressed through the webs to thevicinity of the upper flange. Fortunately,the “X” arrangement of the braces en-sured transmission of the arch’s axialstress without counting on the struc-ture’s main elements, as shown in the di-agram in figure 61. Less rigid than thearch’s box-beam, the parts forming thebraces conserved their structural in-tegrity and their capability to transmitthe resulting compressive stresses.

The areas affected were repaired andsupplementary reinforcing elementswere also fitted inside.

The rest of the structure was subse-quently given a thorough examinationand metallographic tests were per-formed with the purpose of discardingthe existence of micro-fissures causedby a hypothetical material fatigue ef-fect, but no anomaly was found.

Figura 61. Esquema de transmisión del esfuerzo axil de compresión del arco a través de unmódulo de arriostramientos con disposición en “X”.Figure 61. Diagram of the arch’s axial compressive

force transmission through a “X” shaped bracing module.



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7.4. Safety of the finishedconstruction to dynamic windeffects

From the results obtained in the stud-ies undertaken and the pertinent exper-imental checks, it was determined thatsafety as to vibratory phenomena washigh, having the guide vanes fitted inthe arches and also bearing in mind thecharacteristics of rigidity and totalmass of the finished construction.

One of the properties deriving from theguide vanes consisted in reducing therange of wind speeds with which appre-ciable vibrations could be theoreticallyinduced to a narrow band around 12.5m/sec (45 km/h), the critical speed.Actually, the probability of stationarywind situations with a constant speed ofthis magnitude occurring is very remote,bearing in mind meteorological records.

Even if such a hypothetical situationwere to occur, the amplitude of the vi-brations would not reach 3 centimetres,which would be within what is admissi-ble for a 220 metres span bridge. Inconclusion, based on the knowledge andobjectivity the technique provides, itmay be stated that the dynamic effectcaused by a wind of a constant intensityhas been fully controlled.

8. END OF THE WORK

The last work phases were very quick-ly performed. The dates when the fol-

lowing photos of the work were takenmay prove indicative:

Figure 37 (1 February, 2006), theprovisionally unsecured arch of the firstbridge mounted and the semi-arches ofthe second bridge in a vertical position.

Figure 62 (22 July, 2006), the twobridges finished, at load testing time.The results obtained during the staticand dynamic tests coincided with whatthe Project provided for.

The official opening of the Cañaveral– Hinojal stretch, in which the bridge islocated, took place on 27 July, 2006(Figure 63).

Figura 37 (1 de febrero de 2006), co-rrespondiente al arco exento del primerpuente montado y los semiarcos del se-gundo puente en posición vertical.

Figura 62 (22 de julio de 2006).Corresponde a los dos puentes termina-dos, en el momento de la prueba de car-ga. Los resultados obtenidos durante laspruebas estáticas y dinámicas fueroncoincidentes con las previsiones delProyecto.

La inauguración oficial del tramoCañaveral – Hinojal, en el que está si-tuado el puente, tuvo lugar el día 27 dejulio de 2006 (Figura 63).

Figura 62. Prueba de carga.Figure 62. Load test.

Figura 63. Vista general de la obra terminadaFigure 63. General view of the finished work.



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9. REFERENCIAS

(1) Bogenbrücke in neuem Klappverfahren. Beton, 1984, n 5.

ARCANGELI (A). LÍndustria Italiana del Cemento vol.57, n°614, settembre 1987, pp. 546-563. IL PONTE ARGEN-TOBEL NEI PRESSI DEL LAGO DI COSTANZA(Reppública Federale di Germania).

PRADE, MARCEL. Les grands ponts du monde: Ponts re-marquables dÉurope. ISBN 2 – 902170 65 –3, 1990.

(2) Proceedings of the first fib Congress. Osaka 2002(Advanced design and construction of prestressed concretestructures).

DESIGN AND CONSTRUCTION OF THE KOBARUVALLEY BRIDGE BY LOWERING METHOD

Kazuo Teshima, Hiromichi Matsushita, Mitsunari Shinwashiand Keiji Fukada, Japan

(3) Proceedings of the first fib Congress. Osaka 2002 (Bigprojects and innovative structures).

DESIGN AND CONSTRUCTION OF SHIMOTABARUBRIDGE

Yukihide Yamamoto-Nishi-Usuki, Japan

(4) M.A. Astiz Hormigón y Acero Nº 242. ESTUDIO DELAS VIBRACIONES DE LOS ARCOS DE ALCONÉTAR.

(5) J. Meseguer, A. Sanz, J.M. Perales, S. Pindado.AERODINÁMICA CIVIL. McGraw-Hill. ISBN: 84-481-3332-3.

9. REFERENCES

(1) Bogenbrücke in neuem Klappverfahren. Beton, 1984, n 5.

ARCANGELI (A). LÍndustria Italiana del Cemento vol. 57,n°614, settembre 1987, pp. 546-563. IL PONTE ARGEN-TOBEL NEI PRESSI DEL LAGO DI COSTANZA (ReppúblicaFederale di Germania).

PRADE, MARCEL. Les grands ponts du monde: Ponts re-marquables dÉurope. ISBN 2 – 902170 65 –3, 1990.

(2) Proceedings of the first fib Congress. Osaka 2002(Advanced design and construction of prestressed concretestructures).

DESIGN AND CONSTRUCTION OF THE KOBARU VAL-LEY BRIDGE BY LOWERING METHOD

Kazuo Teshima, Hiromichi Matsushita, MitsunariShinwashi and Keiji Fukada, Japan

(3) Proceedings of the first fib Congress. Osaka 2002 (Bigprojects and innovative structures).

DESIGN AND CONSTRUCTION OF SHIMOTABARUBRIDGE

Yukihide Yamamoto-Nishi-Usuki, Japan

(4) M.A. Astiz Hormigón y Acero Nº 242. ESTUDIO DELAS VIBRACIONES DE LOS ARCOS DE ALCONÉTAR.

(5) J. Meseguer, A. Sanz, J.M. Perales, S. Pindado.AERODINÁMICA CIVIL. McGraw-Hill. ISBN: 84-481-3332-3 .



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Administración:

Ministerio de Fomento. Dirección General de Carreteras

Demarcación de Carreteras del Estado en Extremadura

Ingeniero Jefe de la Demarcación: D. Manuel Bruno

Ingeniero Director de la Obra: D. Fernando Pedrazo

Asistencia a la Dirección de Obra: IBERINSA-IDEAM

Construcción:

OHL (Obrascón, Huarte, Lain)

Dirección Técnica: D. Manuel Alpañés

Equipo de Construcción:

D. José Manuel Sanjurjo

D. José Miguel Pato

D. Miguel Moreno

Estructura metálica:

HORTA COSLADA (Arcos)

TECADE GROUP (Tableros)

Maniobras especiales:

ALE – LASTRA, S.A.

D. José Mª Martínez

D. Pedro García Rivero

Proyecto y Asistencia técnica a la construcción:

EIPSA (Estudio de Ingeniería y Proyectos)

D. José Antonio Llombart

D. Jordi Revoltós

D. Sergio Couto

Estudio aeroelástico:

D. Miguel Ángel Astiz (Prof. Ing. UPM, Madrid)

Cálculos aeroelásticos:

Juan Carlos Lancha (OHL)

Ensayos en Túnel de viento:

E.T.S. de Ingenieros Aeronáuticos de Madrid

D. José Meseguer (Prof. Ing. UPM, Madrid)

Instrumentación:

KINESIA

D. Vicente Puchol

FICHA TÉCNICA

Administration:

Ministry of Development. Directorate General of Roads

Demarcation of State Roads in Extremadura

Chief Demarcation Engineer: Mr. Manuel Bruno

Site Manager Engineer: Mr. Fernando Pedrazo

Site Management Assistance: IBERINSA-IDEAM

Construction:

OHL (Obrascón, Huarte, Lain)

Technical Management: Mr. Manuel Alpañés

Construction Team:

Mr. José Manuel Sanjurjo

Mr. José Miguel Pato

Mr. Miguel Moreno

Metal structure:

HORTA COSLADA (Arches)

TECADE GROUP (Decks)

Special operations:

ALE – LASTRA, S.A.

Mr. José Mª Martínez

Mr. Pedro García Rivero

Design and Technical Construction Assistance:

EIPSA (Estudio de Ingeniería y Proyectos)

Mr. José Antonio Llombart

Mr. Jordi Revoltós

Mr. Sergio Couto

Aero-elastic study:

Mr. Miguel Ángel Astiz (Prof. Eng. MPU, Madrid)

Aero-elastic calculations:

Mr. Juan Carlos Lancha (OHL)

Wind tunnel testing:

Madrid Aeronautical Engineers University School

Mr. José Meseguer (Prof. Eng. MPU, Madrid)

Instrumentation:

KINESIA

Mr. Vicente Puchol

Base de datos de artículospublicados en números

anteriores disponible en:

http://www.e-ache.net

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