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INVESTIGACIÓN E INNOVACIÓN EN PUENTES Y TORRES
EÓLICAS PREFABRICADAS DE HORMIGÓN PRETENSADO.
An onio Ma í, Jesús M. Bai án, E a Olle y Noemí Dua e.
Depa amen o de Ingenie ía de la Cons ucción, ETSECCPB, UPC
[email p o ec ed], jesus.mi[email p o ec ed], [email p o ec ed], noem[email p o ec ed]
Palab as Cla e: Ho migón p e ensado, p e ab icación, puen es, o es
Resumen: Se p esen a la in es igación eó ica y expe imen al ealizada po los au o es
du an e los úl imos años en colabo ación con emp esas de p e ab icación y de
ae ogene ado es, que ha dado luga a nue os ipos es uc u ales de puen es y o es eólicas
de ho migón p e ensado, con excelen es p es aciones es uc u ales, es é icas, esul ando
además económicamen e compe i i as. Se mues an algunas ob as ealizadas a pa i de los
concep os desa ollados, des acando en e ellas puen es p e ab icados con inuos de medias
y g andes luces así como la p ime a o e eólica p e ab icada de ho migón o almen e
pos ensada cons uida en el mundo, con una al u a de 120 m y o o es de 60 m de longi ud,
pa a un ae ogene ado de al a po encia (5 MW).
1. INTRODUCCIÓN
El desa ollo de ho migones de al as p es aciones, el uso del pos ensado como sis ema de
conexión en e piezas p e ab icadas, la posibilidad de anspo a y manipula g andes masas,
la capacidad pa a ealiza ensayos p ecisos a g an escala y el desa ollo de modelos igu osos
de cálculo, han pe mi ido desa olla nue os ipos de es uc u as p e ab icadas de ho migón
p e ensado con g andes p es aciones es uc u ales y es é icas, compe i i as económicamen e.
2. PUENTES PREFABRICADOS CON CONTINUIDAD ESTRUCTURAL
En el ámbi o de los puen es, los au o es han colabo ado con S uc u al Resea ch SL, en el
desa ollo de nue os ipos de puen es p e ab icados que aúnan las en ajas de la
p e ab icación con las de los puen es cons uidos “in si u”. Po una pa e, la p e ab icación
pe mi e abaja con ho migones de al as p es aciones, educi espeso es, homogeneiza la
calidad, mejo a los acabados, educi la a ec ación al á ico du an e la ejecución, aumen a
la elocidad de cons ucción y educi los iesgos labo ales. Sin emba go sus pun os débiles
son el anspo e, la manipulación y, sob e odo la solución de uniones en e elemen os y los
apoyos, que ha dado luga a es uc u as casi exclusi amen e isos á icas.
En los casos que se p esen an, se ha esuel o adecuadamen e la unión de elemen os
p e ab icados median e pos ensado, dando luga a es uc u as con inuas en sen ido
longi udinal, con las consiguien es en ajas es uc u ales en cuan o a igidez y edundancia.
Así mismo se log an able os de g an anchu a uniendo ans e salmen e las almas de igas
adosadas o able os de g an can o, adecuados pa a pa a cub i g andes luces, conec ando
e icalmen e las almas de piezas a a és de jun as longi udinales. Se p e ab ican así mismo
elemen os de can o a iable, de plan a ec a o cu a, con jabalcones longi udinales o
ans e sales y puen es de ipos di e sos, ales como able os en iga con inua, a cos, puen es
pó ico o a i an ados. Se a a, po an o, de soluciones que es é ica y es uc u almen e son
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o almen e compa ables a las cons uidas in si u, con odas las en ajas de la p e ab icación,
al como se indica en la igu a 1 que co esponde a puen es cons uidos con es e sis ema en
cuyo análisis es uc u al han pa icipado algunos au o es de es a ponencia.
Figu a 1. Puen es p e ab icados con inuos de ho migón pos ensado de medias y g andes luces
En el Depa amen o de Ingenie ía de la Cons ucción se han desa ollado modelos de
análisis es uc u al no lineal en el iempo capaces de simula las ases cons uc i as y el
compo amien o no lineal ins an áneo y di e ido de los ma e iales. Es os modelos, basados en
el MEF u ilizan elemen os unidimensionales con la sección ans e sal idealizada median e
ib as, some idas a un es ado uniaxial de ensiones, inco po ando ecuaciones cons i u i as no
lineales de los ma e iales. La es uc u ación en e apas cons uc i as, pasos de iempo,
escalones de ca ga e i e aciones de equilib io pe mi en ene en cuen a el ca ác e
ma cadamen e e olu i o de la cons ucción, así como e alua la segu idad y la espues a en
se icio de es as es uc u as a co o y a la go plazo.
El compo amien o de pilas de g an al u a, en las que los e ec os de segundo o den
pueden se impo an es, se ep oduce adecuadamen e g acias a la conside ación en el cálculo
de la no linealidad geomé ica median e una o mulación Lag angiana ac ualizada. Uno de los
aspec os más ele an es del modelo es que pe mi e ene en cuen a la in e acción en e el
compo amien o no lineal de los ma e iales, los e ec os de segundo o den, el compo amien o
di e ido y el p oceso cons uc i o e olu i o, al como ocu e en la ealidad a lo la go de la
ida ú il de las es uc u as. Fenómenos como la isu ación di e ida o las edis ibuciones de
es ue zos en el iempo en es uc u as cons uidas e olu i amen e pueden se simulados así
como sus e ec os en la igidez y la esis encia.
Recien emen e se han inco po ado, así mismo, los e ec os del de e io o po la acción
ambien al sob e la espues a es uc u al, po ejemplo los e ec os es uc u ales de la educción
del á ea de ace o de las a madu as po co osión, la pé dida de ecub imien o o la o u a
súbi a de algún alamb e de p e ensado debido a la co osión bajo ensión. Igualmen e se han
inco po ado en el modelo, de o ma na u al y como un paso más en su ca ác e e olu i o, los
e ec os de cualquie in e ención, an o pa a adecua la geome ía, el esquema es uc u al o
los apoyos a nue as condiciones iales o de á ico, como pa a epa a lo o e o za lo.
También se han lle ado a cabo ensayos a g an escala en el Labo a o io de Tecnología de
Es uc u as, pa a e i ica expe imen almen e los modelos eó icos e iden i ica algunos
aspec os del compo amien o es uc u al no abo dados po aquéllos.
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3. TORRES EOLICAS PREFABRICADAS POSTENSADAS DE GRAN ALTURA.
En el ámbi o de las o es eólicas, se ha colabo ado con Gamesa y NORTEN Eólica en el
desa ollo de un ipo de o e p e ab icada híb ida de ho migón pos ensado y me álica, pa a
ae ogene ado es de medias y al as po encias, que equie en o es de g an al u a y diáme o en
la base, las cuales, no pudiendo se anspo adas en e as po ca e e a deben se ab icadas en
segmen os y ensambladas en ob a. Los elemen os p e ab icados, esul an es de di idi un
onco de cono median e co es e icales y ho izon ales, es án compues os po una lámina
delgada de ho migón a mado, ne ada en dos di ecciones. Los ne ios si en pa a, además de
igidiza la lámina, albe ga los endones de pos ensado que pe mi en median e comp esión de
las jun as, uni monolí icamen e las piezas. El espeso medio esul an e es de 19 cm, lo cual
conduce a un educido consumo de ma e iales y de peso, acili ando el anspo e y mon aje.
El núme o de ne ios e icales puede cambia en unción de las dimensiones de la o e,
especialmen e del diáme o máximo en la base, y se plan ea cons an e en oda la al u a de la
o e. En una p ime a opción se han plan eado 12 ne ios e icales, lo que pe mi e ab ica
“ ejas” di idiendo el anillo ne ado en 2, 3, 4 ó 6 pa es, cub iendo ángulos de 180º, 120º, 90º
o 60º, espec i amen e. El mon aje se ealiza e i ando da con inuidad a la jun a e ical a lo
la go de oda la o e, pe o man eniendo la con inuidad en los ne ios e icales. El núme o de
ne ios ho izon ales depende de las necesidades de a ios amien o de la lámina y de
p e ensado ho izon al de la jun a e ical
Figu a 2. To e eólica p e ab icada de ho migón pos ensado, de120 m de a u a y 4,5 MW
Se han esuel o mul i ud de aspec os eó icos y p ác icos, ales como el compo amien o a
a iga, la conexión a la cimen ación, la conexión en e el us e de ho migón y el me álico, el
compo amien o de las jun as en e elemen os, los e ec os de la posible isu ación en el
compo amien o dinámico, las de o maciones ins an áneas y di e idas du an e acopio,
anspo e y mon aje y o os.
Se han diseñado, cons uido, ins umen ado y alidado expe imen almen e es p o o ipos
de o e de 120 m de al u a con diáme o de 8,50 m en la base, pa a un ae ogene ado de 4,5
MW, que son las p ime as o es p e ab icadas o almen e pos ensadas cons uidas.
Así mismo se han ealizado ensayos an o pa a ca ac e iza los ma e iales y del
ozamien o en e aina y endones como del compo amien o de las jun as e icales den adas,
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con inadas y ellenas de mo e o de al a esis encia ( igu a 3). Se han ealizado dos se ies de 6
ensayos, cada una con di e en e esis encia del mo e o, bajo ensiones ans e sales
nominales de 0,25 MPa, 0,50 MPa and 0,75 MPa. Se midie on, la ca ga aplicada, la obe u a
de la jun a, el deslizamien o e ical y la e olución de la ue za ans e sal. Los esul ados del
ensayo pe mi ie on ob ene alo es del coe icien e de ozamien o y de la cohesión,
de ec ándose la in luencia de la esis encia del mo e o en el inc emen o de acción de las
ba as de p e ensado, y po an o en la mo ilización del mecanismo co an e- icción. Se
midie on ape u as de jun a desp eciables en se icio y de 0,6 mm en o u a, y se e i icó la
capacidad esis en e de la jun a a los es ue zos asan es de cálculo.
Figu a 3. Es udio po EF de la b ida conexión Figu a 4. Ensayo a co an e de la jun a
La o e y su cimen ación se moni o iza on siguiendo un p oyec o de ins umen ación
diseñado po los au o es pa a de e mina acele aciones, desplazamien os, de o maciones en el
ho migón y el ace o, o aciones de la cimen ación y mo imien os ela i os en jun as, en e
o os pa áme os. En es e momen o se es á ealizando la alidación de la o e po
compa ación de los esul ados eó icos y los medidos con la ins umen ación dispues a.
REFERENCIAS
[1] Ma í, A., "Nume ical Simula ion o he Segmen al Cons uc ion o Th ee Dimensional
Conc e e F ames", Enginee ing S uc u es, No. 6 , Vol. 22, pp 585-596, June 2000.
[2] Mon ane , J., Ma í, A., Bai án, J., “Remando al ien o. To e SCS pa a gene ado es
eólicos”. V Cong eso In e nacional de Es uc u as, ACHE, Ba celona, Oc ub e 25-27, 2011.
