Diseño y análisis estructural de un puente extradosado sobre el río Valdelinares, en la linea de alta velocidad ferroviaria Madrid Extremadura. Término municipal de Plasencia. (Cáceres). Comprobación estructural

Abstract

[EN] The present master thesis intends to offer a structurally effective alternative to the solution adopted for the construction of the viaduct over the river Valdelinares, in the high-speed railway line Madrid-Extremadura, commune of Plasencia (Cáceres). This document analyzes the main limitations that affect the stretch. Subsequently, a study of alternatives of longitudinal morphological typologies of the viaduct is carried out according to the established conditions. After the analysis of alternatives it is established as the best structural option the realization of a longitudinal typology with extradited prestressing. This typology, approximately, is one that combines two resistant methodologies. One within its own edge (transverse strength) and another outside it (long struts or prestressed out of the corner). The solution adopted is a drawer section 14 m wide with central core that exceeds the grade of the plate. In the center points the light has an elevation of 1m, while in the stands it is 4m. The prestressing runs through the interior of the web, so that in the supports, where the negative moment is more emphasized, an increase of the mechanical arm of the prestress is obtained, reason why this is much more effective. The viaduct has a total length of 339m divided into two exterior spans of 49.5m and four central ones of 60m. A work plan has also been elaborated that details the process of construction of the viaduct and a reasoned estimate of the duration of the tasks. Given the length of the bridge, it should be done in phases. This fact is relevant for the structural calculation since the final efforts due to the sum of the different phases are different from those that occur if the viaduct is constructed monolithically. In order to determine the actions carried out as well as to carry out the viaduct service controls, the provisions of the Instruccion de Acciones en Puentes de Ferrocarril (IAPF-07) have been followed, while the sectional safety controls have been moderated by Eurocode 02: Concrete Structural Design (EC-2). Two additional models have also been made to solve the dynamic response of the structure to the passage of railway vehicles at different speeds and to study the interaction rail lane - board and to verify the necessity or not to install a rail lane apparatus in the viaduct as a consequence of temperatures variation and vehicle braking and acceleration. Finally, an economic evaluation of the board has been developed, taking into account overhead, industrial profits and VAT.

[CA] El present treball final de màster pretén donar una alternativa eficaç estructuralment a la solució adoptada per a la realització del viaducte sobre el riu Valdelinares, en la línia d'alta velocitat ferroviària Madrid-Extremadura, terme municipal de Plasencia (Càceres). En aquest document es realitza una anàlisi dels principals condicionants que afecten al tram. Posteriorment s'efectua un estudi d'alternatives de tipologies morfològiques longitudinals del viaducte atenent els condicionants establerts. Després de l'anàlisi d'alternatives s'estableix com a millor opció estructural la realització d'una tipologia longitudinal amb pretensat extradossat. Aquesta tipologia, a grans trets, és aquella que combina dues metodologies resistents. Una dins de la secció (resistència de la secció transversal) i una altra fora de la mateixa (tirants molt estesos o pretensat fora de la secció). La solució adoptada és una secció en calaix de 14 metres d'ample amb ànima central que excedeix la rasant del tauler. En els punts de centre llum hi ha una sobreelevació de 1 metre, mentre que en els suports és de 4 metres. El pretesat discorre per l'interior de l'ànima, per la qual cosa en els suports, on el moment negatiu és més acuitat, s'aconsegueix un increment del braç mecànic del pretesat, pel que aquest és molt més eficaç. El viaducte presenta una longitud total de 339 metres dividida en dues obertures exteriors de 49,5 metres i quatre centrals de 60 metres. S'ha realitzat també un pla d'obra en què es detalla el procés constructiu del tauler del viaducte i es fa una estimació raonada de la durada de les tasques. Donada la longitud del pont, s'ha de fer per fases. Aquest fet és rellevant per al càlcul estructural ja que els esforços finals deguts a la suma de les diferents fases són diferents als que es produeixen si es construeix el viaducte monolíticament. Per determinar les accions que actuen així com per a realitzar les comprovacions de servei del viaducte, s'ha seguit el que estableix la Instrucció d'Accions en Ponts de Ferrocarril (IAPF-07), mentre que les comprovacions resistents seccionals s'han resolt mediamente l'Eurocodi 02 : Disseny d'estructures de Formigó (EC-2). S'han realitzat també dos models addicionals per resoldre la resposta dinàmica de l'estructura enfront del pas de vehicles ferroviaris a diferents velocitats i per estudiar la interacció via-tauler. Aquest estudi verificarà la necessitat o no d'instal·lar un aparell de via en el viaducte com a conseqüència de les variacions de temperatura i de les accions de frenada i arrencada dels vehicles. Finalment s'ha redactat una valoració econòmica del tauler, tenint en compte les despeses generals, el benefici industrial i l'IVA.

[ES] El presente trabajo final de máster pretende dar una alternativa eficaz estructuralmente a la solución adoptada para la realización del viaducto sobre el río Valdelinares, en la línea de alta velocidad ferroviaria Madrid-Extremadura, término municipal de Plasencia (Cáceres). En este documento se realiza un análisis de los principales condicionantes que afectan al tramo. Posteriormente se efectúa un estudio de alternativas de tipologías morfológicas longitudinales del viaducto atendiendo a los condicionantes establecidos. Tras el análisis de alternativas se establece como mejor opción estructural la realización de una tipología longitudinal con pretensado extradosado. Esta tipología, a grandes rasgos, es aquella que combina dos metodologías resistentes. Una dentro de su propio canto (resistencia de la sección transversal) y otra fuera del mismo (tirantes muy tendidos o pretensado fuera del canto). La solución adoptada es una sección en cajón de 14 metros de ancho con alma central que excede la rasante del tablero. En los puntos de centro luz tiene una sobreelevación de 1 metro, mientras que en los apoyos es de 4 metros. El pretensado discurre por el interior del alma, por lo que, en los apoyos, donde el momento negativo es más acuciado, se consigue un incremento del brazo mecánico del pretensado, por lo que éste es mucho más eficaz. El viaducto presenta una longitud total de 339 metros dividida en dos vanos exteriores de 49,5 metros y cuatro centrales de 60 metros. Se ha realizado también un plan de obra en el que se detalla el proceso constructivo del tablero del viaducto y se hace una estimación razonada de la duración de las tareas. Dada la longitud del puente, debe realizarse por fases. Este hecho es relevante para el cálculo estructural ya que los esfuerzos finales debidos a la suma de las distintas fases son distintos a los que se producen si se construye el viaducto monolíticamente. Para determinar las acciones que actúan, así como para realizar las comprobaciones de servicio del viaducto, se ha seguido lo establecido en la Instrucción de Acciones en Puentes de Ferrocarril (IAPF-07), mientras que las comprobaciones resistentes seccionales se han resuelto mediamente el Eurocódigo 02: Diseño de estructuras de Hormigón (EC-2). Se han realizado también dos modelos adicionales para resolver la respuesta dinámica de la estructura frente al paso de vehículos ferroviarios a distintas velocidades y para estudiar la interacción vía-tablero. Este estudio verificará la necesidad o no de instalar un aparato de vía en el viaducto como consecuencia de las variaciones de temperatura y de las acciones de frenado y arranque de los vehículos. Por último, se ha redactado una valoración económica del tablero, teniendo en cuenta los gastos generales, el beneficio industrial y el IVA.