WO2020070346A1 - Sistema modular longitudinal con tableros de puentes para ferrocarriles de doble vía y método de construcción - Google Patents

Sistema modular longitudinal con tableros de puentes para ferrocarriles de doble vía y método de construcción

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WO2020070346A1
WO2020070346A1 PCT/ES2018/070639 ES2018070639W WO2020070346A1 WO 2020070346 A1 WO2020070346 A1 WO 2020070346A1 ES 2018070639 W ES2018070639 W ES 2018070639W WO 2020070346 A1 WO2020070346 A1 WO 2020070346A1
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WO
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longitudinal
longitudinal beams
piles
modular system
slabs
Prior art date
Application number
PCT/ES2018/070639
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French (fr)
Inventor
Carlos FACAL ANDRADE
Fernando CORBAL DEBÉN
Hugo Eduardo CORRES PEIRETTI
Javier TORRICO LIZ
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Estructuras Y Revestimientos Galicia, S.L.
Fhecor, S.A.
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Priority to US17/282,118 priority patent/US20210372059A1/en
Priority to CA3113893A priority patent/CA3113893A1/en
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    • E01D2101/24—Concrete
    • E01D2101/26—Concrete reinforced

Definitions

  • the present invention refers to a novel system for the manufacture and construction of bridge decks or two-way viaducts for light railways or subways, for use at the urban level, with the particularity of having an open, U-shaped cross section, being the two tracks located inside.
  • the invention also relates to the method of construction of the modular system.
  • the usual structural typologies consist of concrete boards, concreted structures, the execution of which can be carried out on site, that is, on site, or by prefabrication of segments or segments, prefabricated structures, which are subsequently moved to the work for its assembly.
  • In-situ concreted structures can be executed on formwork supported on the ground by means of falsework or by using metal beams that rest on the columns to bridge the entire span between columns, called autocrafts.
  • Prefabricated structures are usually made up of segments, segments or elements that are built in a prefabrication park, to be subsequently transported to the construction site and placed through different processes that, in general, require the use of auxiliary means and impose a Execution span by span, in order, following the railway line defined by the pillars.
  • the current technology of complete precast boards is focused on construction for use on single track boards.
  • the construction of the deck consists of a U-beam the same length as the entire span between piles. This structure is transported to the site in a special transport that can circulate on the roads or city streets since its size does not exceed the permitted limits. Later, by means of the use of cranes, this type of U-beams is hoisted and placed on the bays delimited by the piles that define the different sections of track.
  • the method used consists of a solution based on the transversal segmentation of the deck into segments of a width compatible with its road transport to the site.
  • auxiliary means specially built for this purpose are used. These auxiliary means consist of metal beams that rest on the pillars, equipped with a lifting system that allows all the segments of a span to be lifted to join them later by longitudinal prestressing.
  • this construction method implies a series assembly, with which the reception on site of segments must be well coordinated with the assembly and it is essential that the complete infrastructure (foundations and piles) is completed beforehand in order to that there are no stops with the auxiliary means. If for some reason, such as a diversion of an affected service that becomes complicated, a breakage of a segment, etc., the assembly can be paralyzed and to continue in another part of the viaduct it is necessary to disassemble and reassemble the auxiliary means . This triggers assembly costs and times.
  • the present invention solves the aforementioned problems, which are not solved in the present state of the art, by means of the construction of prefabricated beams that are subsequently transported on site for assembly, completing a span with two longitudinal beams and one series of transversal slabs that are located between the beams. This implies a reduction in the following aspects:
  • the beam is a much simpler element to pre-fabricate than the segment. term associated with the problems that occur in a span built by segments, since the execution and assembly of a span is independent of its location. Indeed, the launching beam need not have reached the span in question. In the event that a pile is not built in the stipulated time, construction does not stop, since the assembly of the bays does not need to be sequential and it is possible to work simultaneously on different bays that may be located in different areas of the viaduct.
  • the present invention refers to a longitudinal modular system using uneven bridge decks for the double track installation for the circulation of railways.
  • the modular system is characterized in that the board is located between two consecutive piles.
  • the board is configured by means of a pair of longitudinal beams that comprise a lower wing, intended to be the support on the piles, a core, intended to elevate the structure of the board, and an upper wing, intended to accommodate an additional structure and a plurality of transverse slabs intended to be fixed at the ends on the lower wings of the longitudinal beams, which rest as a base on the piles, to achieve a U-shaped configuration.
  • the length of the longitudinal beams, to achieve that the board rests on two consecutive piles, is substantially similar to the gap between the two piles.
  • the board configuration has a “U” cross section so that the railway runs inside this “U” shape.
  • a definitive support is located in the piles, with the aim of avoiding direct contact between the two elements and also a provisional support, for leveling the longitudinal beams and preventing their overturning.
  • the invention also relates to the method of construction of the longitudinal modular system that is described and that comprises the following phases:
  • phase d the method comprises the following phase:
  • FIG. 1 represents an elevation view of the structure of the deck to be built, consisting of two longitudinal beams and a series of transverse slabs supported between the two beams.
  • Figure 2 represents a plan view of the board defined in Figure 1.
  • Figure 3 represents a side view of the board defined in Figure 1 installed on two piles.
  • FIG. 4a represents an elevation view of the start of assembly of the first longitudinal beam between two piles. Due to the orientation of the view, only one pile is seen in the figure, but the beams are supported at the ends by the piles, as shown in figure 3.
  • Figure 4b represents an elevation view of the start of assembly of the second longitudinal beam as a next step of Figure 4a for the construction of the board.
  • Figure 4c represents an elevation view of the end of assembly of the second longitudinal beam as a next step of Figure 4b for the construction of the board.
  • Figure 4d represents an elevation view of the assembly of the cross slabs between the two longitudinal beams as a next step in figure 4c for the construction of the deck.
  • FIG. 5a to 5c represent elevational views of the installation sequence of the structure of the invention from the two longitudinal beams.
  • FIG. 6a and 6b represent respectively a side and rear view of a truck transporting a longitudinal beam of those used in the invention.
  • FIG. 7a and 7b represent respectively a side and rear view of a truck transporting a plurality of cross slabs of those used in the invention.
  • the present invention consists in the development of an innovative system for the manufacture and construction of deck structures (3) of bridges or viaducts for double-track installations for the circulation of urban railways, either metro or light rail, with the particularity that the structure is open with a U-shaped cross section so that the double track is housed inside.
  • FIGS. 1 and 2 represent views of the structure of the deck (3), which is made up of two longitudinal beams (1) and a series of transverse slabs (2) supported on the longitudinal beams (1) by their ends.
  • the longitudinal beams (1) are made up of a lower wing (1c), whereby the beams (1) are supported by the piles (4), a core (1 b), that contributes to the beam (1) the height above the base on which it supports, and an upper wing (1a) for the possible support of other structures.
  • the lower flange (1c) can protrude on both sides of the web (1 b) of the beam (1), although it normally only protrudes on one side.
  • the upper wing (1a) in the same way, can protrude on both sides of the core (1 b), on one side only or even be formed by a broadening of the core (1 b). In any case, it typically has a characteristic “C”, “Y”, ⁇ ”or“ L ”shape, depending on the configuration of the wings (1c, 1a) and the core (1 b).
  • the two longitudinal beams (1) are positioned facing each other and the transverse slabs (2) are located between them, resting on each of the base areas of the longitudinal beams (1), configuring the board (3) with a shape of "U", as has been commented and is represented in figure 2.
  • This form of "U” must be understood in a broad sense since, despite the fact that it has been commented that longitudinal beams can have a "C” shape and it could be considered that the board (3) also has a “C” shape, the reality is that the dimensions of the upper wing (1a) of the longitudinal beams (1) is not very significant compared to the rest of the dimensions of the board ( 3).
  • the contact of the longitudinal beams (1) on the piles (4) is made by supports (7,8), typically made of rubber, neoprene or similar material, for the absorption of movements and to avoid that both elements contact directly.
  • supports (7,8) typically made of rubber, neoprene or similar material, for the absorption of movements and to avoid that both elements contact directly.
  • the longitudinal beams (1) are prefabricated and have a length similar to the span between two consecutive piles (4) between which it supports, also joining longitudinally to the anterior longitudinal beam (1).
  • the longitudinal beams (1) are located on each side of the cross section of the piers (4).
  • the transverse slabs (2) are assembled on the lower flanges (1c) of the longitudinal beams (1), so that the interior space between the longitudinal beams (1) and the transverse slabs (2), configured in a U-shape ”, Is destined to the location of the two routes through which the railways will circulate.
  • the transverse slabs (2) are fixed to the ends of the lower wings (1c) of the longitudinal beams (1), supporting them to form a monolithic and stable element in their final state by means of specific joints.
  • the railway platform is arranged, which, due to this form of construction, is called a plate or ballast track.
  • each board (3) is located supporting each of the ends in a pile (4) and, since the boards (3) have a length similar to that of the span between two consecutive piles (4), rest on them, occupying half of the longitudinal area of the pile head (4), leaving the other longitudinal half of the pile (4) for the location of the next board (3), to which it is rigidly attached at the corresponding end.
  • the board (3) is not manufactured by means of transversal segments, as has been done in the state of the art, but by longitudinal beams (1) of a length similar to the span defined by the separation between two piles (4) of the viaduct destined to host the double railway line. These longitudinal beams (1) form the lateral sections of the deck (3).
  • transverse slabs (2) supported between the longitudinal beams (2) by their lower wings (1c) and connected so that the final U-shaped assembly that is being pursued is monolithic are used.
  • a representation of this configuration is shown in Figures 1 and 2.
  • Figure 2 it can be seen how, between the two longitudinal beams (1) a plurality of transversal slabs (2) that cover the intermediate area between the two are arranged longitudinal beams (1). This area, as mentioned, is intended to house the two railroad tracks.
  • the board (3) is configured in a "U" shape, focused on housing a double railroad track inside.
  • each of the beams can have a "U” shaped cross section, being separated or joined together in a "W” shape, which presents a great disadvantage with respect to the present invention, especially in terms of costs. of manufacture and assembly, since a longitudinal “U” beam and a board, even if shared, are required for each of the two railway tracks.
  • the longitudinal beams (1) are transported in trucks (6), as will be discussed below, which are parked between the two piles (4) between which the longitudinal beam (1) is to be located to facilitate their subsequent collection and lifting. up to the pile (4) by a crane (5).
  • the longitudinal beam (1) located on the truck (6) is hooked and raised to position each of the ends on one of the sides of each of the piles (4) between which it supports. Subsequently, with the first longitudinal beam (1) already in place, the operation is repeated with a second longitudinal beam (1), collecting the beam (1), as shown in Figure 4b, and positioning the ends on the other side of the batteries (4), as represented in figure 4c. As shown in Figures 4a and 4b, the piles (4) already have the supports (7, 8) for the location of the longitudinal beams (1).
  • supports (7, 8) are placed on the piles (4) that define the position of the longitudinal beams (1) and avoid direct contact between the two elements.
  • transversal slabs (2) are collected with the crane (5) to position them between the longitudinal beams (1), as shown in figure 4d to finish with a configuration according to the one provided in figure 3.
  • Figure 5a shows how initially the two longitudinal beams (1) should be positioned, facing each other symmetrically and resting lower on the lower wing (1c), which acts as the base.
  • the section of the longitudinal beam (1) can be verified that it may not be horizontal, as represented in figure 1. This is because it may be convenient, for aesthetic or material strength reasons, that the the lower wing (1c) varies the inclination, although in the area of the ends, where it rests on the piles (4), it is always horizontal, parallel to the upper wing (1a).
  • both the absolute position of the longitudinal beams (1) on the piles (4) and the relative position between the longitudinal beams (1) it is convenient that it be controlled by means of bracing means known in the state of the art. , such as by incorporating auxiliary beams that join the upper wings (1a) of the longitudinal beams (1) so that both the separation distance between the longitudinal beams (1) and the parallelism between them are defined and the stability against overturning of the longitudinal beams (1) is also guaranteed.
  • Other means of bracing can be by placing stops that indicate without question the position of each of the longitudinal beams (1) or by fixing the beams (1) by wiring.
  • the transverse slabs (2) are placed, placing them supported on the free ends of the lower wings (1c) of the longitudinal beams (1).
  • the longitudinal beams (1) and the transverse slabs (2) are firmly fixed, as shown in Figure 5c, either by filling the joint joints with concrete, with mortar or by any other fixing means known in the state of the art.
  • cross slabs (2) are joined together, either by stringing and prestressing of steel tendons or bars, or by leaving a gap between the cross slabs (2) that is filled with concrete once they are all positioned to ensure converting the independent slabs (2) into a monolithic slab.
  • the longitudinal beams (1) can be transported on site in conventional transports, such as trucks (6), appropriately adapted for the movement of elements of great length, where two trailers are used. with a single tractor unit, as shown in Figures 6a and 6b.
  • the cross slabs (2) with measures that can be around 3 meters wide by 7 meters long, are located in conventional vehicles, that is, regular trucks (6), being able to easily load four cross slabs ( 2) by simply turning them to position them along the length of the truck's loading platform (6).
  • the longitudinal beams (1) can be hoisted by means of conventional cranes (5), without great technical requirements, so that, for example, they can be use two LTM 1500 cranes (5).
  • the cross slabs (2) can be hoisted in the same way, for example by using an LTM 1160 crane (5) or even by gantry cranes (5) supported on the own longitudinal beams (1). In this way, the hoisting and subsequent installation of the precast elements is quite simple.
  • Figures 4a to 4c it can be seen how the assembly of the longitudinal beams (1) is carried out, while in Figure 4d it can be seen how the assembly of the cross slabs (2) is carried out.
  • the construction rate considering a team of two cranes (5) LTM 1500 with six operators for the longitudinal beams (1) and a team of one crane (5) LTM 1160 with five operators for the cross slabs (2), is calculated in which it can become two beams (1) per night and one span of slabs (2) per day.
  • the construction is based on the number of teams, so it can be regulated as needed.
  • this prefabrication methodology reduces the time of increase of term associated to the problems that occur in a span built by segments, since the execution and assembly of a span is independent of its location (it does not need the launcher to have reached that span) and as many spans as desired can be executed simultaneously depending on the availability of a greater number of automobile cranes, highly available on the market and easy to move.
  • the advantages of the construction method that the present invention allows are based, therefore, on the flexibility to prefabricate, on the feasibility of transport with conventional means, on the ease and speed in the arrangement of the cranes necessary for the assembly of constructive elements, in the flexibility in assembling elements along the track, as it can be alternately assembled, not depending on the supply of certain elements and the speed in assembling stations, as it is possible to build the front and rear spans of the station at the same time than the station itself.

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Abstract

Sistema modular longitudinal mediante tableros (3) de puentes a desnivel para la instalación de doble vía para la circulación de ferrocarriles, donde el tablero (3) se ubica entre dos pilas (4) consecutivas y comprende un par de vigas longitudinales (1)que comprenden un ala inferior (1c), para el apoyo sobre las pilas (4), un alma (1b) y un ala superior (1a); y una pluralidad de losas transversales (2) que se fijan sobre las alas inferiores (1c) de las vigas longitudinales(1), consiguiendo una configuración en forma de "U", donde la longitud de las vigas longitudinales (1) es sensiblemente similar al vano entre dos pilas (4), y la configuración del tablero (3) tiene una sección transversal en "U"de forma que el ferrocarril circula por el interior de esta forma de "U". La invención también describe el método de construcción.

Description

SISTEMA MODULAR LONGITUDINAL CON TABLEROS DE PUENTES PARA
FERROCARRILES DE DOBLE VÍA Y MÉTODO DE CONSTRUCCIÓN
DESCRIPCIÓN
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un novedoso sistema de fabricación y construcción de tableros de puentes o viaductos de dos vías para ferrocarriles ligeros o metros, de uso a nivel urbano, con la particularidad de tener la sección transversal abierta, en forma de U, estando las dos vías ubicadas en su interior.
La invención también se refiere al método de construcción del sistema modular.
Encuentra especial aplicación en el ámbito de la industria relacionada con la construcción de tableros para vías de ferrocarriles.
PROBLEMA TÉCNICO A RESOLVER Y ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En el actual estado de la técnica se está realizando la construcción de metros y ferrocarriles ligeros a desnivel mediante la ejecución de viaductos. Esto está sustituyendo la tradicional forma de construcción mediante vía soterrada debido, principalmente, a los costes de fabricación y de mantenimiento. Dentro de este tipo de fabricación, es una solución habitual realizar tableros de puentes o viaductos con sección transversal en forma de U en los que el ferrocarril circula por el interior de la estructura. En el caso de ferrocarriles con doble vía existen dos alternativas posibles. La primera consiste en la realización de dos tableros independientes, uno para cada vía. La segunda alternativa consiste en la realización de un único tablero que alberga las dos vías.
En este tipo de construcciones, las tipologías estructurales habituales consisten en tableros de hormigón, estructuras hormigonadas, cuya ejecución puede realizarse in situ, es decir, a pie de obra, o bien mediante prefabricación de dovelas o segmentos, estructuras prefabricadas, que posteriormente son trasladadas a la obra para su montaje.
Las estructuras hormigonadas in situ pueden ejecutarse sobre encofrados apoyados en el suelo mediante cimbras o utilizando vigas metálicas que se apoyan en los pilares para salvar el vano completo entre pilares, denominadas autocimbras. Las estructuras prefabricadas suelen estar formadas por dovelas, segmentos o elementos que se construyen en un parque de prefabricación para, posteriormente, ser transportadas hasta el lugar de construcción y colocadas mediante diferentes procesos que, en general, requieren del empleo de medios auxiliares e imponen una ejecución vano a vano, por orden, siguiendo la línea del ferrocarril definida por los pilares.
La tecnología actual de tableros prefabricados completos está enfocada a la construcción para su utilización en tableros de una única vía. La construcción del tablero consiste en una viga en U de la misma longitud que el vano completo entre pilas. Esta estructura se transporta hasta la obra en un transporte especial que puede circular por las carreteras o calles de las ciudades dado que su tamaño no excede de los límites permitidos. Posteriormente, mediante el uso de grúas, este tipo de vigas en U se iza y se coloca sobre los vanos delimitados por las pilas que definen los diferentes tramos de vía.
Sin embargo, la utilización de esta técnica no es posible para los tableros que albergan dos vías. La razón se debe a que el ancho de este tipo de estructuras, que no es inferior a 10 metros, es mayor que el máximo permitido para ser transportado por carretera o por las calles de una ciudad. De esta forma, al quedar descartada la posibilidad de ser transportadas, se podría plantear la opción de la ejecución del vano completo in situ, a pie de obra. Sin embargo, esta solución tampoco resultaría rentable debido a que no se podría empezar con el tablero hasta que estuviera la subestructura ejecutada y una solución in situ es mucho más lenta que el montaje de una solución prefabricada.
Por esta razón, la fabricación de tableros de doble vía se considera inviable mediante este tipo de solución. Por el contrario, para este tipo de estructuras el método utilizado consiste en una solución basada en la segmentación transversal del tablero en dovelas de un ancho compatible con su transporte por carretera hasta la obra. Para montarlas en su posición definitiva se utilizan medios auxiliares especialmente construidos para este efecto. Estos medios auxiliares consisten en vigas metálicas que se apoyan en los pilares, dotadas de un sistema de elevación que permite izar todas las dovelas de un vano para unirlas posteriormente mediante pretensado longitudinal.
Sin embargo, este método de construcción, a pesar de ser el empleado con frecuencia, presenta una serie de inconvenientes como los que se describen a continuación. En primer lugar, la fabricación de las dovelas es muy complicada y conlleva no solo la necesidad de grandes instalaciones de fabricación, sino también el empleo de un alto número de personal. Además, las dovelas se fabrican de forma conjugada por lo que cada dovela tiene una única posición. Si se rompe alguna dovela durante alguna fase del proceso o se presenta cualquier altercado inesperado, se paraliza el montaje hasta que se fabrique otra dovela idéntica a la que se ha roto.
Por otro lado, el medio auxiliar necesario a pie de obra para la elevación y posterior colocación y unión entre sí de los diferentes segmentos también implica un alto coste en cuanto a montaje y desmontaje.
Además, el empleo de este método de construcción implica un montaje en serie, con lo que la recepción a pie de obra de dovelas debe estar bien coordinada con el montaje y es imprescindible que la infraestructura completa (cimentaciones y pilas) esté terminada con anterioridad para que no se produzcan parones con el medio auxiliar. Si por algún motivo, como puede ser un desvío de un servicio afectado que se complica, una rotura de una dovela, etc., el montaje se puede paralizar y para seguir en otra parte del viaducto es necesario el desmontaje y nuevo montaje del medio auxiliar. Esto dispara los costes y plazos de montaje.
La presente invención viene a solucionar los problemas anteriormente mencionados, que no están resueltos en el presente estado de la técnica, mediante la construcción de vigas prefabricadas que posteriormente son transportadas a pie de obra para el montaje, completándose un vano con dos vigas longitudinales y una serie de losas transversales que se ubican entre las vigas. Esto implica una reducción en los siguientes aspectos:
costes de fabricación, sin necesidad de una gran instalación ni de un elevado número de personal,
costes de medios auxiliares para el montaje, al necesitar únicamente grúas para el izado de las vigas, sin necesidad de disponer de medios auxiliares para el montaje tipo lanzador de dovelas o lanzador de vigas,
tiempo de implementación y de ejecución de la obra, debido a que el número de elementos a prefabricar y montar es mucho menor que en el sistema con dovelas. Además, la viga es un elemento mucho más sencillo de prefabricar que la dovela. plazo asociado a los problemas que se den en un vano construido por dovelas, al ser independiente la ejecución y el montaje de un vano de su ubicación. Efectivamente, no es necesario que la viga lanzadora haya llegado al vano en cuestión. En caso de que una pila no esté construida en el tiempo previsto estipulado, no se detiene la construcción, ya que el montaje de los vanos no necesita ser secuencial y se puede trabajar simultáneamente en diferentes vanos que pueden estar ubicados en distintas zonas del viaducto.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un sistema modular longitudinal mediante tableros de puentes a desnivel para la instalación de doble vía para la circulación de ferrocarriles. El sistema modular se caracteriza por que el tablero se ubica entre dos pilas consecutivas. Además, el tablero se encuentra configurado mediante un par de vigas longitudinales que comprenden un ala inferior, destinada a ser el apoyo sobre las pilas, un alma, destinada a elevar la estructura del tablero y un ala superior, destinada a acoger una estructura adicional y una pluralidad de losas transversales destinadas a ser fijadas por los extremos sobre las alas inferiores de las vigas longitudinales, que apoyan a modo de base sobre las pilas, para conseguir una configuración en forma de“U”.
Por un lado, la longitud de las vigas longitudinales, para conseguir que el tablero apoye sobre dos pilas consecutivas, es sensiblemente similar al vano entre las dos pilas.
Por otro lado, la configuración del tablero tiene una sección transversal en“U” de forma que el ferrocarril circula por el interior de esta forma de“U”.
Para el montaje del tablero, en las pilas se ubica un apoyo definitivo, con el objetivo de evitar el contacto directo entre los dos elementos y también un apoyo provisional, para la nivelación de las vigas longitudinales y evitar su vuelco.
Además, la invención se refiere también al método de construcción del sistema modular longitudinal que se descritbe y que comprende las siguientes fases:
a) Fabricar las vigas longitudinales y las losas transversales,
b) Transportar un par de vigas longitudinales hasta las pilas sobre las que van a ser ubicadas,
c) Izar y colocar una primera viga longitudinal sobre las pilas, d) Izar y colocar una segunda viga longitudinal sobre las pilas,
e) Transportar una pluralidad de losas transversales hasta las pilas sobre las que van a ser ubicadas,
f) Izar y colocar secuencialmente una pluralidad de losas transversales hasta completar la longitud de las vigas longitudinales,
g) Fijar las losas transversales a las vigas longitudinales,
Adicionalmente, existe la posibilidad de que, después de la fase d), el método comprenda la siguiente fase:
h) Colocar medios de arriostramiento para el control de la posición de las vigas longitudinales tanto absolutamente, con respecto a las pilas, como relativamente, con respecto a ellas mismas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Para completar la descripción de la invención y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de sus características, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización de la misma, se acompaña un conjunto de dibujos en donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se han representado las siguientes figuras:
- La figura 1 representa una vista en alzado de la estructura del tablero a construir, formada por dos vigas longitudinales y una serie de losas transversales apoyadas entre las dos vigas.
- La figura 2 representa una vista en planta del tablero definido en la figura 1.
- La figura 3 representa una vista lateral del tableo definido en la figura 1 instalado sobre dos pilas.
- La figura 4a representa una vista en alzado del comienzo de montaje de la primera viga longitudinal entre dos pilas. Debido a la orientación de la vista, en la figura solamente se ve una pila, pero las vigas van apoyadas por los extremos en las pilas, según se representa en la figura 3.
- La figura 4b representa una vista en alzado del comienzo de montaje de la segunda viga longitudinal como paso siguiente de la figura 4a para la construcción del tablero.
- La figura 4c representa una vista en alzado del final de montaje de la segunda viga longitudinal como paso siguiente de la figura 4b para la construcción del tablero.
- La figura 4d representa una vista en alzado del montaje de las losas transversales entre las dos vigas longitudinales como paso siguiente de la figura 4c para la construcción del tablero.
- Las figuras 5a a 5c representan vistas en alzado de la secuencia de instalación de la estructura de la invención a partir de las dos vigas longitudinales.
- Las figuras 6a y 6b representan respectivamente una vista lateral y trasera de un camión transportando una viga longitudinal de las usadas en la invención.
- Las figuras 7a y 7b representan respectivamente una vista lateral y trasera de un camión transportando una pluralidad de losas transversales de las usadas en la invención.
A continuación se facilita un listado de las referencias empleadas en las figuras:
1. Viga longitudinal.
la. Ala superior.
l b. Alma.
lc. Ala inferior.
2. Losa transversal.
3. Tablero.
4. Pila.
5. Grúa.
6. Camión.
7. Apoyo definitivo.
8. Apoyo provisional.
DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Considerando la numeración adoptada en las figuras, la presente invención consiste en el desarrollo de un novedoso sistema de fabricación y construcción de estructuras de tableros (3) de puentes o viaductos para instalaciones de doble vía para la circulación de ferrocarriles urbanos, ya sea metro o ferrocarril ligero, con la particularidad de que la estructura es abierta con sección transversal en U de forma que la doble vía se aloje en su interior.
Las estructuras de los tableros (3) están destinadas a ser ubicadas sobre una serie de pilas (4) que definen unos vanos, o longitud libre entre pilas (4), que deben ser salvados por los tableros (3), según se representa en la figura 3. Las figuras 1 y 2 representan vistas de la estructura del tablero (3), que se compone de dos vigas longitudinales (1) y una serie de losas transversales (2) apoyadas sobre las vigas longitudinales (1) por sus extremos. Tal y como se representa en la figura 1 , las vigas longitudinales (1) se componen de un ala inferior (1c), mediante el que las vigas (1) se apoyan en las pilas (4), un alma (1 b), que aporta a la viga (1) la altura sobre la base en la que apoya, y un ala superior (1a) para el posible apoyo de otras estructuras. El ala inferior (1c) puede sobresalir por los dos lados del alma (1 b) de la viga (1), aunque normalmente solo sobresale por un lado. El ala superior (1a), de la misma forma, puede sobresalir por ambos lados del alma (1 b), por uno de los lados únicamente o incluso estar formada por un ensanchamiento del alma (1 b). En cualquier caso, típicamente tiene una característica forma en“C”, en“Y”, en Ί” o de“L”, en función de la configuración de las alas (1c, 1a) y el alma (1 b). Las dos vigas longitudinales (1) se posicionan de forma enfrentada y entre ellas se ubican las losas transversales (2), apoyando sobre cada uno de las zonas base de las vigas longitudinales (1), configurando al tablero (3) con una forma de“U”, según se ha comentado y se representa en la figura 2. Esta forma de“U” debe entenderse en un sentido amplio ya que, a pesar de que se ha comentado que las vigas longitudinales pueden presentar forma de“C” y podría considerarse que el tablero (3) también tiene forma de“C”, la realidad es que las dimensiones del ala superior (1a) de las vigas longitudinales (1) es poco significativa en comparación con el el resto de las dimensiones del tablero (3).
El contacto de las vigas longitudinales (1) sobre las pilas (4) se hace mediante apoyos (7,8), típicamente de caucho, neopreno o material similar, para la absorción de movimientos y evitar que ambos elementos contacten directamente. De esta forma, entre las pilas (4) y las vigas longitudinales (1) se ubica un apoyo definitivo (7) y también un apoyo provisional (8), estando este último destinado a la estabilidad durante la construcción de los tableros (3).
Las vigas longitudinales (1) son prefabricadas y tienen una longitud semejante al vano entre dos pilas (4) consecutivas entre las que apoya, uniéndose también longitudinalmente a la viga longitudinal (1) anterior. Las vigas longitudinales (1) se ubican en cada uno de los laterales de la sección transversal de las pilas (4). Las losas transversales (2) se ensamblan sobre las alas inferiores (1c) de las vigas longitudinales (1), de forma que el espacio interior entre las vigas longitudinales (1) y las losas transversales (2), configurado en forma de“U”, queda destinado a la ubicación de las dos vías por las que circularán los ferrocarriles. Las losas transversales (2) se fijan a los extremos de las alas inferiores (1c) de las vigas longitudinales (1), apoyando sobre ellas para formar en su estado final un elemento monolítico y estable mediante uniones específicas. Sobre estas losas transversales (2) se dispone la plataforma ferroviaria que, debido a esta forma de construcción, se denomina vía en placa o balasto.
De esta forma, tal y como se representa en la figura 3, cada tablero (3) se ubica apoyando cada uno de los extremos en una pila (4) y, al tener los tableros (3) una longitud similar a la del vano entre dos pilas (4) consecutivas, apoyan sobre ellas ocupando la mitad de la zona longitudinal de la cabeza de la pila (4), dejando la otra mitad longitudinal de la pila (4) para la ubicación del tablero (3) siguiente, al que se une rígidamente por el extremo correspondiente.
Las características principales de la presente invención son las que se describen a continuación.
En primer lugar, el tablero (3) no se fabrica mediante segmentos transversales, según se viene haciendo en el estado de la técnica, sino mediante vigas longitudinales (1) de una longitud similar al vano definido por la separación entre dos pilas (4) del viaducto destinado a acoger la doble vía férrea. Estas vigas longitudinales (1) forman los tramos laterales del tablero (3).
En segundo lugar, se emplean losas transversales (2) apoyadas entre las vigas longitudinales (2) por sus alas inferiores (1c) y conectadas de forma que el conjunto final en forma de U que se persigue sea monolítico. Una representación de esta configuración se muestra en las figuras 1 y 2. En la figura 2 se puede apreciar cómo, entre las dos vigas longitudinales (1) se encuentra dispuesta una pluralidad de losas transversales (2) que recubren la zona intermedia entre las dos vigas longitudinales (1). Esta zona, según se ha comentado, está destinada a alojar las dos vías de ferrocarril.
En tercer lugar, el tablero (3) está configurado en forma de“U”, enfocado a albergar una doble vía de ferrocarril por su interior. Esto se diferencia de otra técnica actual muy habitual consistente en la construcción de dos vigas longitudinales, ubicadas entre pilas, sobre las que se ubica un tablero por encima del cual discurre una doble vía de ferrocarril. En este caso, cada una de las vigas puede tener una sección transversal en forma de“U”, estando separadas o unidas entre sí en forma de“W”, lo que presenta una gran desventaja con respecto a la presente invención, especialmente en cuanto a costes de fabricación y de montaje, ya que se necesita una viga longitudinal en “U” y un tablero, aunque sea compartido, para cada una de las dos vías de ferrocarril.
El montaje de la estructura del tablero (3) del sistema modular de la invención se representa en la secuencia definida por las figuras 4a a 4d. Para entender este montaje, hay que tener en cuenta la figura 3, para ver que las vigas longitudinales (1) apoyan en dos pilas (4) por los extremos, dado que en las vistas laterales representadas en las figuras 4a a 4d, únicamente se ve una de las pilas (4).
Las vigas longitudinales (1) son transportadas en camiones (6), según se comentará más adelante, que se estacionan entre las dos pilas (4) entre las que se va a ubicar la viga longitudinal (1) para facilitar su posterior recogida y elevación hasta la pila (4) por una grúa (5).
Según se representa en la figura 4a, mediante una grúa (5), se engancha la viga longitudinal (1) ubicada en el camión (6) y se eleva para posicionar cada uno de los extremos en uno de los laterales de cada una de las pilas (4) entre las que apoya. Posteriormente, estando ya la primera viga longitudinal (1) ubicada, se repite la operación con una segunda viga longitudinal (1), recogiendo la viga (1), según se representa en la figura 4b, y posicionando los extremos en el otro lateral de las pilas (4), según se representa en la figura 4c. Según se representa en las figuras 4a y 4b, las pilas (4) presentan ya los apoyos (7, 8) para la ubicación de las vigas longitudinales (1).
Hay que tener en cuenta que, para el apoyo de las vigas longitudinales (1) sobre las pilas (4), se colocan unos apoyos (7, 8) sobre las pilas (4) que definen la posición de las vigas longitudinales (1) y evitan el contacto directo entre los dos elementos.
Finalmente, se van recogiendo losas transversales (2) con la grúa (5) para posicionarlas entre las vigas longitudinales (1), según se muestra en la figura 4d para terminar con una configuración según la dispuesta en la figura 3.
La construcción del tablero (3) queda definida en las figuras 5a a 5c, aunque ni las pilas (4), ni los apoyos (7, 8) han sido representadas en estas figuras.
La figura 5a muestra como inicialmente deben posicionarse las dos vigas longitudinales (1), enfrentadas simétricamente y apoyadas inferiormente sobre el ala inferior (1c), que hace de base. En estas figuras, la sección de la viga longitudinal (1) se puede comprobar que puede no ser horizontal, como se representa en la figura 1. Esto se debe a que puede ser conveniente, por cuestiones estéticas o de resistencia de materiales, que el ala inferior (1c) varíe la inclinación, aunque en la zona de los extremos, donde apoya en las pilas (4), siempre es horizontal, paralela al ala superior (1a).
Posteriormente, tanto la posición absoluta de las vigas longitudinales (1) sobre las pilas (4) como la posición relativa entre las vigas longitudinales (1), es conveniente que se controle mediante unos medios de arriostramiento de los conocidos en el estado de la técnica, como puede ser mediante la incorporación de unas vigas auxiliares que unen las alas superiores (1a) de las vigas longitudinales (1) de forma que, tanto la distancia de separación entre las vigas longitudinales (1) como el paralelismo entre ellas, quede definido y también quede garantizada la estabilidad frente a vuelco de las vigas longitudinales (1). Otros medios de arriostramiento pueden ser mediante la colocación de topes que indiquen sin discusión la posición de cada una de las vigas longitudinales (1) o mediante la fijación de las vigas (1) por cableado.
Posteriormente, según se muestra en la figura 5b, se procede a la colocación de las losas transversales (2), ubicándolas apoyadas en los extremos libres de las alas inferiores (1c) de las vigas longitudinales (1).
Posteriormente, para conseguir que todos los elementos formen una estructura monolítica, se fijan firmemente las vigas longitudinales (1) y las losas transversales (2), tal como se aprecia en la figura 5c, ya sea rellenando las juntas de unión con hormigón, con mortero o mediante cualquier otro medio de fijación conocido en el estado de la técnica.
Por último, se unen entre si las losas transversales (2), bien mediante enfilado y pretensado de tendones o barras de acero, o bien dejando una separación entre las losas transversales (2) que se rellena con hormigón una vez que están todas posicionadas para garantizar convertir las losas (2) independientes en una losa monolítica. Una vez asegurado que el método de unión entre vigas (1) y losas transversales (2) utilizado ha finalizado, ya sea por endurecido del hormigón o mortero de las juntas, o o cualquier otro método empleado, se procede a retirar los arriostramientos provisionales que se pudieran haber colocado en una etapa anterior, quedando finalizada la construcción del tablero (3).
Las ventajas de la presente invención con respecto al estado de la técnica se basan en tres conceptos:
a) las necesidades en cuanto a producción de los elementos constructivos,
b) el transporte de los elementos constructivos, y
c) las necesidades para la colocación de los elementos constructivos.
En cuanto a las necesidades de producción, considerar que, mediante este proceso de construcción, todos los elementos estructurales, tanto las vigas longitudinales (1) como las losas transversales (2), requieren unas condiciones de fabricación bastante reducidas en cuanto a instalaciones. Unas instalaciones para una producción de tres vigas (1) semanales por molde y considerando un total de dos moldes, pueden consistir en una nave de180 metros de longitud por 25 metros de ancho. Para el acopio de componentes y elementos terminados se necesitaría una explanada de 200x60 m2. Dado que la producción depende principalmente del número de moldes disponibles, la forma de incrementarla se consigue fundamentalmente con el incremento del número de moldes.
En cuanto al transporte de los elementos constructivos, considerar que las vigas longitudinales (1) se pueden transportar a pie de obra en transportes convencionales, como camiones (6), apropiadamente adaptados para el desplazamiento de elementos de gran longitud, donde se usan dos remolques con una única cabeza tractora, según se representa en las figuras 6a y 6b. Por otro lado, las losas transversales (2), de medidas que pueden rondar los 3 metros de ancho por 7 metros de largo, se ubican en vehículos convencionales, es decir, camiones (6) habituales, pudiendo cargar sin problemas cuatro losas transversales (2) sin más que girarlas para posicionarlas a lo largo de la longitud de la plataforma de carga del camión (6).
Por último, en cuanto a las necesidades a pie de obra para la colocación de los elementos constructivos, las vigas longitudinales (1) se pueden izar mediante grúas (5) convencionales, sin grandes requisitos técnicos, de forma que, por ejemplo, se pueden usar dos grúas (5) LTM 1500. Las losas transversales (2) se pueden izar de la misma forma, por ejemplo mediante el uso de una grúa (5) LTM 1160 o, incluso, mediante grúas (5) de pórtico apoyadas en las propias vigas longitudinales (1). De esta forma, el izado y la posterior instalación de los elementos prefabricados es bastante simple. En las figuras 4a a 4c se puede ver como se lleva a cabo el montaje de las vigas longitudinales (1), mientras que en la figura 4d se puede ver como se lleva a cabo el montaje de las losas transversales (2). El ritmo de construcción, considerando un equipo de dos grúas (5) LTM 1500 con seis operarios para las vigas longitudinales (1) y un equipo de una grúa (5) LTM 1160 con cinco operarios para las losas transversales (2), está calculado en que pueda llegar a ser de dos vigas (1) por noche y un vano de losas (2) por día. La construcción está basada en el número de equipos, por lo que puede regularse según necesidades.
El ahorro en tiempos de ejecución debido a la menor complejidad de la planta de fabricación, al menor coste de transporte y al ahorro en el izado y montaje de elementos puede llegar a superar el 37% frente a la forma tradicional de construcción mediante izado de secciones transversales. Esto, sin contar con las pérdidas por demoras debido a falta de sincronización o errores en la entrega de material a pie de obra o de paradas por retrasos en la construcción de las pilas (4) donde se apoya la viga lanzadora que iza las dovelas. Además, esta metodología de prefabricación reduce el tiempo de incremento de plazo asociado a los problemas que se den en un vano construido por dovelas, al ser independiente la ejecución y montaje de un vano de su ubicación (no necesita que el lanzador haya llegado a ese vano) y pueden ejecutarse simultáneamente tantos vanos como se desee en función de la disposición de un mayor número de grúas automóviles, de gran disponibilidad en el mercado y fácil movilización.
Las ventajas del método de construcción que permite la presente invención están basadas pues en la flexibilidad para prefabricar, en la viabilidad del transporte con medios convencionales, en la facilidad y rapidez en la disposición de las grúas necesarias para el montaje de elementos constructivos, en la flexibilidad en el montaje de elementos a lo largo de la traza, por poderse montar alternadamente, por no depender del suministro de elementos determinados y por la rapidez en el montaje de estaciones, al poder construirse los vanos anterior y posterior de la estación al mismo tiempo que la propia estación.
Esta configuración de fabricación mediante vigas longitudinales (1) prefabricadas y losas transversales (2) ubicadas sobre las vigas longitudinales (1) es conocida en el estado de la técnica, según se ha comentado anteriormente, aunque para la construcción de estructuras cerradas donde el ferrocarril circula por encima de la estructura, o para la construcción de vigas sobre las que posteriormente se coloca un tablero sobre el que circula el ferrocarril, sin que se haya podido desarrollar con eficacia para la construcción de estructuras abiertas para la ubicación de una doble vía ferroviaria donde el ferrocarril circula por su interior, un requisito que es imprescindible en el tipo de construcciones al que se dedica la presente invención, es decir, la circulación de ferrocarriles por el interior del tablero (3).
En cualquier caso, hay que tener en cuenta que la presente invención no debe verse limitada a la forma de realización aquí descrita. Otras configuraciones pueden ser realizadas por los expertos en la materia a la vista de la presente descripción. En consecuencia, el ámbito de la invención queda definido por las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Sistema modular longitudinal mediante tableros (3) de puentes a desnivel para la instalación de doble vía para la circulación de ferrocarriles, estando el sistema modular caracterizado por que el tablero (3) se ubica entre dos pilas (4) consecutivas y comprende:
Un par de vigas longitudinales (1) que comprenden un ala inferior (1c), destinada a ser el apoyo sobre las pilas (4), un alma (1 b), destinada a elevar la estructura del tablero (3) y un ala superior (1a), destinada a acoger una estructura adicional,
Una pluralidad de losas transversales (2) destinadas a ser fijadas por los extremos sobre las alas inferiores (1c) de las vigas longitudinales (1), que apoyan a modo de base sobre las pilas (4), para conseguir una configuración en forma de“U”, donde:
la longitud de las vigas longitudinales (1) es sensiblemente similar al vano entre dos pilas (4), y
la configuración del tablero (3) tiene una sección transversal en“U” de forma que el ferrocarril circula por el interior de esta forma de“U”.
2.- Sistema modular longitudinal mediante tableros (3) de puentes a desnivel para la instalación de doble vía para la circulación de ferrocarriles, según la reivindicación 1 , caracterizado por que entre una pila (4) y el tablero (3) se ubica un apoyo definitivo (7) para evitar el contacto directo entre los dos elementos.
3.- Sistema modular longitudinal mediante tableros (3) de puentes a desnivel para la instalación de doble vía para la circulación de ferrocarriles, según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que entre una pila (4) y el tablero (3) se ubica un apoyo provisional (8) para la nivelación de las vigas longitudinales (1) y evitar su vuelco.
4 Método de construcción del sistema modular longitudinal descrito en la reivindicación 1 , caracterizado por que comprende las siguientes fases:
a) Fabricar las vigas longitudinales (1) y las losas transversales (2),
b) Transportar un par de vigas longitudinales (1) hasta las pilas (4) sobre las que van a ser ubicadas,
c) Izar y colocar una primera viga longitudinal (1) sobre las pilas (4),
d) Izar y colocar una segunda viga longitudinal (1) sobre las pilas (4), e) Transportar una pluralidad de losas transversales (2) hasta las pilas (4) sobre las que van a ser ubicadas,
f) Izar y colocar secuencialmente una pluralidad de losas transversales hasta completar la longitud de las vigas longitudinales (1),
g) Fijar las losas transversales (2) a las vigas longitudinales (1),
5.- Método de construcción del sistema modular longitudinal, según la reivindicación 2, caracterizado por que después de la fase d) comprende la siguiente fase:
h) Colocar medios de arriostramiento para el control de la posición de las vigas longitudinales (1) tanto absolutamente, con respecto a las pilas (4), como relativamente, con respecto a ellas mismas.
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