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Un eficiente cambio de dirección

Pocas estructuras modernas pueden equipararse a la grandeza o complejidad de la presa de Hoover. La Sociedad Americana de Ingeniería Civil la ha calificado como una de las siete maravillas de la ingeniería civil moderna de Estados Unidos. Con 220 metros de altura y 200 metros en su punto más ancho, la presa atrae aproximadamente a un millón de turistas cada año.

A principios de junio de 2010, los turistas que visiten la presa de Hoover podrán contemplar otra maravilla de nuestros tiempos: el majestuoso puente del río Colorado. Situado aproximadamente a 487 metros al sur de la presa Hoover, este puente de 579 m de longitud conectará Nevada con Arizona en la montaña Sugar Loaf, a unos 274 m por encima del río Colorado. El punto central del puente son dos arcos de hormigón paralelos de 487 m de longitud (los más largos de Norteamérica y el cuarto más largo del mundo) que soportarán el tablero del puente.

A pesar de que los turistas considerarán este puente como una atracción, en realidad está siendo construido por necesidad. El puente forma parte de un proyecto de circunvalación de la presa de Hoover que asciende a 240 millones de USD. Esta carretera de circunvalación de 5,6 km para la ruta 93 de EE. UU. empieza en la milla 2,2 en el condado de Clark, Nevada, y acaba en el condado de Arizona, cerca de la milla 1,7.

Los motoristas y el tráfico comercial recibirán esta circunvalación como un alivio a las curvas cerradas y las escarpadas e inclinadas pendientes que caracterizan este tramo de la ruta 93 de EE. UU. Dado el incremento de las medidas de seguridad implantadas tras el ataque del 11 de setiembre a las Torres Gemelas, los 14.000 vehículos que cruzan a diario la presa Hoover están sujetos a inspección. La mayor parte del tráfico comercial es forzado a tomar una ruta alternativa para cruzar el río, lo que añade 27 km más al recorrido. "Solo se permite cruzar la presa Hoover a los camiones autorizados mediante un permiso local para los negocios locales", dice Dave Zanetell, director de proyecto de la Federal Highway Administration (FHWA, administración federal de autopistas).

Un proyecto de grandes dimensiones

Igual que cuando se construyó la presa Hoover a principios de los años 30, el puente sobre el río Colorado es un proyecto de grandes dimensiones que durará varios años. La construcción del puente empezó a principios de 2005, en una empresa conjunta entre Obayashi Corporation y PSM Construction, USA, Inc. "En un proyecto de esta magnitud, una empresa conjunta es la mejor opción para establecer alianzas y compartir riesgos", comenta Terry Pawlowski, director de proyecto de Obayashi/PSM JV.

Para empezar se volaron y excavaron 36.700 m3 de tierra para hacer espacio para los pilares, estribos y arranques del arco. El puente requería grandes cantidades de acero y materias primas. Se utilizaron aproximadamente 3100 toneladas de estructuras de acero y 3500 toneladas de acero de armadura. También fue necesaria una combinación de más de 1000 toneladas de acero post-tensado provisional y permanente.

El acceso supuso el mayor reto para construir el puente de hormigón, ya que tuvieron que alzarse dos grúas torre a ambos lados del proyecto en Nevada y Arizona. Soportan una grúa de cable y un carro por cable de 50 toneladas, que transporta a los trabajadores, las herramientas y los equipos allí donde sea necesario. Esta grúa fue la clave para construir y colocar los 986 segmentos de columnas prefabricadas y segmentos arqueados realizados in situ, que consumieron más de 19.000 metros cúbicos de hormigón.

Desde principios de 2005 hasta la primavera de 2008, los trabajos en el puente se centraron en los pilares, estribos, accesos y parte del tablero como preparación para la parte más compleja y desafiante de la construcción: los arcos dobles. En el lado del río situado en Nevada, los obreros construyeron hasta el pilar 5, que constituye la base del arco. De forma similar, las obras avanzaron por el acceso de la montaña hasta el pilar 14 en el lado de Arizona.

Con un ancho de 36 metros, el puente sobre el río Colorado dispondrá de cuatro carriles y un paso peatonal. La construcción del tablero del puente también avanzó hasta los pilares 5 y 14. A principios de abril de 2008, Obayashi/PSM JV realizaron los primeros siete vertidos de hormigón para pavimentar el tablero. Cuando los últimos 1750 m3 del tablero del puente habían sido pavimentados con hormigón, el constructor dirigió sus esfuerzos a construir las grúas torre provisionales encima de los pilares 5 y 14 para preparar la construcción del arco.

Unos complejos arcos

Estas torres sirvieron de anclas mientras duraron los procesos de construcción del arco. El eje de cada torre está formado por trece segmentos de torre prefabricados, construidos con hormigón de 6000 PSI, mientras que cuatro segmentos de hormigón de 10.000 PSI forman la cabeza de la torre. "Los sujetacables provisionales que soportan los arcos están sujetos a las cabezas de las torres", explica Pawlowski. "Cuando el arco haya sido terminado, se desmontarán los cables y las torres".

La construcción de la torre terminó en julio de 2008 y después se procedió a iniciar los arcos dobles. Los arcos norte y sur están siendo construidos de forma simultánea en cuatro partes, de modo que dos arcos parten de cada uno de los lados de Nevada y Arizona, y se unen en el centro.

Se formaron tres tipos distintos de segmento de arco durante la construcción, y todos requerían el uso de hormigón de 10.000 PSI. Aparte de los segmentos estándar, se construyeron segmentos de anclaje para sujetar los cables de soporte provisionales durante la construcción del arco y unos segmentos de enjuta alojaron los pilares del 6 al 13, que son los que soportan el tablero del puente desde los arcos. "Utilizaremos el equivalente a una ramal provisional de 563 km para soportar los arcos durante la construcción", comenta Pawlowski.

En total, 106 segmentos individuales (53 para cada arco en el norte y el sur) fueron armados a entre 6,7 y 8,2 m al mismo tiempo utilizando un sistema de encofrado móvil. Los arcos sobresalen de los pilares 5 y 14 en un ángulo de 48º.

Los tres tipos diferentes de segmentos tienen un elemento común: una notable congestión de armadura. Para garantizar que el hormigón fluía a todas las zonas del encofrado, Obayashi/PSM JV utilizaron un agregado de entre 7 y 20 cm en la mezcla, que se entregó a la obra mediante un asentamiento de 25 cm. Para la compactación del hormigón, en un principio se diseñaron espirales de acero en las armaduras de las paredes, para que los vibradores internos no quedaran enganchados. "Desde un principio pensamos en utilizar vibradores internos para la compactación", dice Pawlowski.

Sin embargo, los representantes de Wacker Neuson trabajaron con Pawlowski y su equipo para mostrarles un método alternativo para conseguir la compactación ahorrando al mismo tiempo en mano de obra y reduciendo la congestión del sistema de encofrado móvil.

Vibración externa

A principios de noviembre de 2007, Wacker Neuson demostró la eficacia de la vibración externa en uno de los segmentos iniciales del arco. En la primera aplicación se utilizaron seis vibradores externos AR36/6/042 y dos convertidores de frecuencia FUE 75. Los seis vibradores se colocaron en el encofrado y "saltaban" unos sobre otros siguiendo el hormigón por el encofrado. "Fue una larga noche de 12 horas, pero nos dio la oportunidad de ver cuántas personas estaban trabajando en el encofrado y dónde podíamos mejorar la eficiencia", dice Fred Paul, director técnico de ventas para Wacker Neuson.

Con el objetivo de reducir la cantidad de obreros y la carga de trabajo, e incrementar la productividad, los ingenieros de Wacker Neuson planificaron algunos escenarios con sus vibradores externos y convertidores para cada sistema de encofrado móvil. "Realmente fueron de mucha ayuda y trabajaron con nosotros en la obra", comenta Pawlowski. "Aparte del análisis, estuvieron en la obra durante el asentamiento y unos cuantos vertidos".

Uno de los desafíos planteados a los ingenieros de Wacker Neuson fue encontrar el patrón correcto del vibrador según el ángulo de los arcos. "El hormigón encuentra el verdadero nivel y aplomado, pero estos no coinciden con el ángulo de los encofrados móviles", explica Paul. La posición del motor del vibrador debía compensar esto, y el ciclo en el que los obreros arrancaban y paraban los motores debía ser determinado en consecuencia. "Los vibradores externos no funcionan de forma continua en todo el vertido. En este ejemplo, diferentes juegos de vibradores funcionan de forma cíclica durante aproximadamente un minuto, a medida que el hormigón llena el encofrado".

En total, se utilizaron 104 vibradores externos de Wacker Neuson en la obra (26 en cada uno de los 4 encofrados móviles). Los motores AR36/6/042 se colocaron centrados a una distancia aproximada de 1,22 m para compactar los muros de 17,8 cm de grosor. Los vibradores AR54/6/042, más potentes, se colocaron a una distancia de 3 m entre sí para compactar las partes inferior y superior con un mayor grosor de 45,7 cm. "Aparte de la compactación, la vibración externa reduce la fricción interna del hormigón y permite que este fluya mejor", dice Paul. "Esto garantiza que el hormigón fluya hacia todas las grietas para recubrir el acero".

Tres convertidores de frecuencia portátiles FUE 75 se movían de encofrado en encofrado para alimentar eléctricamente los motores de los AR36/6/042 y AR54/6/042. Estos convertidores convierten los motores de alta tensión a una tensión más baja y segura de 42 voltios para evitar cualquier accidente por electrocución. "También proporcionan una velocidad estable y ofrecen una velocidad de vibración del motor variable hasta 6000 vibraciones por minuto", añade Paul.

Los trabajos en el arco estaban a punto de terminar y los vibradores externos estaban ayudando a Obayashi/PSM JV a reducir la mano de obra y el tiempo de vibración, suministrando al mismo tiempo un acabado de alta calidad del segmento. Los obreros podían verter y compactar un segmento de arco en unas cinco horas, mientras que el ciclo general para terminar un segmento varía de 10 a 14 días. "Los vibradores externos han ayudado a compactar aquellos lugares a los que los internos no llegan", comenta Pawlowski. "También mejoran el acabado superficial al llevar el hormigón al encofrado eliminando las burbujas".

Las obras en el arco terminaron con dos pequeños vertidos de 1,8 m para unir los segmentos norte y sur. El acabado de los arcos, previsto para setiembre, se realizará con la pavimentación del tablero del puente y la finalización de la circunvalación durante el segundo semestre de 2010.