El gran traslado

El traslado del tramo de celosía de 335 metros de longitud para habilitar un puente alternativo representó otro hito en el proyecto de sustitución del puente Sellwood del condado de Multnomah, que tenía 87 años de antigüedad. El traslado se realizó el sábado 19 de enero de 2013. Al moverlo hacia el norte, se creó espacio para construir el nuevo puente Sellwood siguiendo el trazado del antiguo puente.

El tramo de celosía de 3400 toneladas fue una de las partes de puente más largas jamás trasladadas. La antigüedad y la forma de la celosía, sumadas a la trayectoria curva del traslado, hicieron de la operación una tarea sumamente compleja.

La instalación del puente alternativo requirió el cierre del puente Sellwood a todos los usuarios (automovilistas, peatones y ciclistas) del 17 al 23 de enero. Originalmente, el equipo del proyecto había planeado que el puente permaneciera cerrado hasta el 24 de enero, pero se abrió un día antes tras una exitosa operación de traslado.

El traslado en sí duró solo unas 14 horas, pero se necesitaron días adicionales de cierre para instalar las conexiones viales en ambos extremos del tramo de celosía y realizar una inspección exhaustiva del puente provisional antes de su apertura al tráfico. El puente provisional ahora permite el paso de automovilistas, ciclistas y peatones a través del río hasta la inauguración del nuevo puente Sellwood en el verano de 2015.

Explicación del traslado del puente

Gracias al ingeniero del condado de Multnomah, Ed Wortman, por el siguiente resumen que describe el traslado del puente.

Tramo de la cercha de acero de Sellwood

• La estructura de celosía de acero existente era una estructura continua de aproximadamente 1100 pies de largo.
• La estructura era una cercha continua de cuatro tramos. La estructura de acero constaba de cuatro tramos entre pilares de soporte, pero era continua a lo largo de sus 1100 pies de longitud, sin bisagras ni juntas de dilatación.
• Las cerchas continuas de cuatro tramos son extremadamente raras. Solo conocemos un par más en Estados Unidos. El diseñador de Sellwood, Gustav Lindenthal (ingeniero de puentes de renombre mundial originario de Nueva York), optó por un diseño de cercha continua para minimizar la cantidad de acero. Un presupuesto reducido exigía un diseño económico.
• En su posición original, la cercha se apoyaba en cinco pilares de hormigón: tres en el río y dos en las orillas este y oeste. Las longitudes de los cuatro tramos, de oeste a este, eran de aproximadamente 245 pies, 300 pies, 300 pies y 246 pies.
• En cada uno de los cinco pilares, la cercha se apoyaba sobre dos grandes cojinetes de acero, uno situado bajo el lado norte de la cercha y otro bajo el lado sur.

• Las distintas partes de la estructura de acero se fabricaron en 1924 en la Judson Manufacturing Company de Emeryville, California. El puente Sellwood fue uno de los primeros grandes puentes de acero en la zona de Portland que se fabricó en la costa oeste. Los puentes de acero anteriores al Sellwood generalmente se fabricaban en Pensilvania u otros estados del este.

  

¿Por qué mover la cercha?

• La estructura de celosía de Sellwood fue trasladada (o "desplazada", como dicen los ingenieros y los equipos de construcción) lateralmente a una nueva ubicación al norte del puente existente para servir como estructura de desvío temporal mientras se construía el nuevo puente de Sellwood en la ubicación original del puente.
• En la nueva ubicación, la cercha se apoyaba sobre cinco pilares o soportes de acero temporales. El contratista instaló los nuevos pilares con la misma separación que los pilares de hormigón existentes. Los nuevos pilares sostenían la cercha en los mismos 10 puntos de apoyo (dos por pilar) donde la sostenían los pilares de hormigón originales.
• La estructura completa de cuatro tramos y 1100 pies de largo fue trasladada lateralmente a su nueva ubicación como una sola unidad. El puente se movió mediante un deslizamiento horizontal, en lugar de un movimiento vertical de elevación y desplazamiento.
• Si bien el traslado de puentes cortos es bastante común, resulta muy inusual trasladar un puente de varios tramos de esta longitud en una sola pieza. Dada la rareza de los puentes de cuatro tramos, el traslado del puente Sellwood podría ser la primera vez que se realiza una operación de este tipo en una estructura similar. Ha sido difícil encontrar comparaciones con proyectos parecidos.
• Debido a la ubicación necesaria de los accesos temporales este y oeste al puente de desvío, la estructura, tras su desplazamiento, presenta una inclinación respecto a su alineación original. El extremo este se desplazó unos 10 metros hacia el norte, mientras que el extremo oeste se desplazó unos 20 metros. Esto significa que la estructura siguió una trayectoria curva durante su traslado.

¿Quién movió el tramo de la cercha?

• La operación de traducción fue realizada por dos contratistas que trabajaron en conjunto: la empresa conjunta Slayden/Sundt y Omega Morgan. Omega Morgan es un subcontratista de Oregón que trabajó para Slayden/Sundt.
• La empresa conjunta Slayden/Sundt fue la administradora de la obra y contratista general (CMGC) para todo el proyecto de reemplazo del puente Sellwood. Esta empresa conjunta está formada por Slayden, una empresa de construcción pesada con sede en Stayton, Oregón, y Sundt, una empresa de construcción general con sede en Arizona.
• Slayden/Sundt (SSJV) tuvo la responsabilidad general de la operación de traducción y realizó parte del trabajo relacionado con la traducción con sus propios equipos y personal.

• Omega Morgan es una empresa contratista con sede en Hillsboro dedicada al transporte y manejo de maquinaria y estructuras pesadas. Como subcontratista, Omega Morgan proporcionó equipos especializados para la traducción y planificó y dirigió la operación.

  

Métodos y equipos

• Dado que la estructura de celosía es continua a lo largo de sus 1100 pies de longitud, era importante apoyarla en sus 10 puntos de apoyo principales (dos por pilar) durante todo el traslado. De lo contrario, la capacidad de carga de las partes de la estructura podría haberse visto superada.
• Para sostener la cercha en los 10 puntos de apoyo durante el traslado, el contratista instaló "vigas de traslación" de acero desde los cinco pilares de hormigón antiguos hasta los cinco nuevos pilares temporales de acero.
• En cada pilar se utilizaron dos vigas de traslación para acomodar el equipo deslizante de Omega Morgan. Una viga de traslación se ubicó a cada lado (este y oeste) de los apoyos que sostienen la estructura de soporte en los pilares.
• El equipo de Omega Morgan levantó la cercha de los pilares de hormigón y luego la deslizó a lo largo de las vigas de traslación hasta los soportes temporales de acero. Gatos hidráulicos impulsaron la cercha durante su recorrido. Omega Morgan ha utilizado este equipo con regularidad para operaciones como el traslado de barcazas recién construidas en el Puerto de Portland y la carga de grúas portacontenedores en barcazas en los puertos. Parte del mismo equipo se utilizó para cargar el arco del nuevo puente de Sauvie Island en una barcaza en 2007, como preparación para su traslado al emplazamiento del puente.
• Para preparar la operación de deslizamiento de la estructura, Omega Morgan instaló primero vigas guía en forma de U sobre las vigas de traslación que conectan los pilares de hormigón con los pórticos de acero. Se adhirieron almohadillas de teflón a las vigas guía para proporcionar superficies de deslizamiento resbaladizas.
• Para levantar y deslizar la estructura del puente, Omega Morgan utilizó sus vigas deslizantes estándar. Estas vigas eran unidades de acero de 4,27 metros de largo con forma de esquí que se deslizaban sobre las almohadillas de teflón de las vigas guía. Se utilizaron cuatro vigas deslizantes en cada uno de los pilares de hormigón: dos en el apoyo norte del puente y dos en el apoyo sur. En cada apoyo, las dos vigas deslizantes se apoyaban sobre las vigas guía en los lados este y oeste del apoyo.
• Para la operación de Sellwood, cada viga deslizante contaba con dos gatos hidráulicos verticales de 150 toneladas de capacidad para levantar la cercha de los pilares de hormigón y bajarla sobre los pilares de acero temporales. Con dos vigas deslizantes en cada apoyo, esto significaba que cuatro gatos levantaban la cercha en cada apoyo.

• Dado que había un total de 10 apoyos (dos por pilar), se utilizaron 40 gatos hidráulicos para elevar la estructura. En cada uno de los tres pilares del río, el peso de la estructura (incluida la calzada de hormigón) era de aproximadamente 900 toneladas. En cada uno de los pilares de los extremos, el peso del puente era de aproximadamente 340 toneladas. El peso total del tramo de la estructura se estimó en unas 3400 toneladas.

  

• Para preparar las operaciones de elevación y traslado, el contratista instaló soportes de acero diseñados a medida en cada apoyo de la cercha (10 soportes en total). Estos soportes sostenían el peso de la cercha desde el apoyo hasta los cuatro gatos de elevación.
• Para desplazar las vigas deslizantes y la estructura a lo largo de las vigas de la vía, Omega Morgan utilizó 10 gatos hidráulicos horizontales de 75 toneladas de capacidad para empujar las vigas deslizantes del lado sur. Las vigas deslizantes del lado norte y del lado sur se sujetaron entre sí para asegurar que se movieran simultáneamente.
• Los gatos de empuje estaban fijados a los extremos posteriores de las vigas deslizantes y se apoyaban contra las abrazaderas laterales de las vigas de riel. Gracias a la superficie lisa que proporcionaban las almohadillas de teflón en las vigas de riel, solo se necesitaba una pequeña parte de la capacidad de los gatos de empuje para mover la cercha. Los gatos de empuje también podían utilizarse para retraer la viga deslizante en caso de que se desplazara demasiado.
• La estructura se desplazó siguiendo una trayectoria curva debido a la alineación sesgada del puente alternativo con respecto al puente original. Las vigas de traslación de acero se diseñaron para compensar esta curva. La estructura se desplazó lateralmente unos 33 feet northward en el extremo este y 20 metros en el extremo oeste.
• Para desplazar la estructura a lo largo de la trayectoria curva, Omega Morgan controló los gatos hidráulicos de manera que los del extremo oeste empujaran al doble de velocidad que los del extremo este, mientras que los de los otros tres puntos lo hacían a velocidades proporcionales. Para lograr esto, Omega Morgan utilizó una unidad de potencia controlada digitalmente que regulaba el caudal de fluido hidráulico que llegaba a cada gato.

Seguimiento del traslado

La cercha se movió a diferentes velocidades a lo largo de cada uno de los pares de vigas de traslación para desplazarse por una trayectoria curva. Omega Morgan y el contratista general supervisaron el progreso de la cercha de dos maneras:

• Con marcas en las vigas de traslación o vigas guía. Antes de comenzar la traslación, cada viga se marcaba para indicar el avance de la cercha en cada momento. Durante la traslación, Omega Morgan detenía periódicamente el movimiento de la cercha para que el personal pudiera determinar su posición en cada viga. Las posiciones reales se comparaban con las cifras de una tabla de compensación para asegurar que la cercha se desplazara a la velocidad deseada en cada viga.
• Un subcontratista de topografía supervisó en tierra la ubicación de los objetivos en los puntos de apoyo de la estructura.

Monitoreo adicional para la estructura

La cercha Sellwood era una estructura larga y esbelta con una resistencia inherente limitada. Los elementos de la cercha podían dañarse si esta se doblaba o torcía excesivamente durante su traslado. Se tomaron diversas medidas para minimizar el riesgo de daños:

• Una empresa de ingeniería que formaba parte del equipo del condado analizó la estructura para determinar cuánto podía doblarse o torcerse sin sufrir daños. Con base en los resultados del análisis, se establecieron límites de tolerancia para la deformación permitida por flexión vertical, flexión horizontal y torsión.
• Durante la traslación, el equipo contratista utilizó tres métodos para comprobar la magnitud de la deformación en la cercha:

1. Marcas en las vigas de traslación o vigas de riel como se describió anteriormente. El equipo del contratista verificó periódicamente la ubicación real de la cercha a lo largo de las vigas comparándola con los números en la "tabla de compensación" para comprobar si la cercha estaba dentro de la tolerancia de flexión lateral.
2. Instrumentos láser fijados a la propia estructura, con haces láser alineados a lo largo de la misma. El contratista supervisaba los haces láser en cada punto de apoyo de la estructura para asegurarse de que esta se mantuviera alineada vertical y horizontalmente.
3. Inspección visual realizada por un subcontratista con un instrumento instalado en tierra. El programa de inspección mencionado anteriormente proporcionó datos sobre la forma y la ubicación de la estructura.

• Además de las comprobaciones de deformación realizadas por el equipo del contratista, el personal del condado de Multnomah también hizo lo siguiente:

• Levantamiento topográfico con GPS realizado por un equipo de ingeniería del condado.

• Mediciones con galgas extensométricas en elementos de la estructura. Una empresa de ingeniería local, especializada en el monitoreo de esfuerzos en puentes y otras estructuras, instaló galgas extensométricas eléctricas en elementos críticos de la estructura. Estas galgas midieron las deformaciones en los elementos durante el movimiento. Los ingenieros del equipo del condado establecieron límites para la deformación admisible.

Fijación de la estructura a los pilares del puente de desvío

Una vez que la cercha alcanzó su posición final sobre los pilares del puente de desvío, el tramo se bajó unos cinco centímetros sobre apoyos provisionales. Para ello, se utilizaron gatos verticales de 150 toneladas instalados en las vigas de deslizamiento. Los apoyos provisionales eran placas de acero colocadas a la altura adecuada para soportar el tramo de la cercha.

En el pilar 19 del puente Detour (en el centro de la estructura y el río), unas guías de acero fijadas a los apoyos superiores del pilar rodeaban los apoyos de la estructura para evitar que se movieran en cualquier dirección. En los otros cuatro pilares temporales, los apoyos de la estructura se mantenían en su lugar con guías en los lados norte y sur, pero se les permitía deslizarse hacia adelante y hacia atrás en dirección este/oeste a medida que la estructura se expandía y contraía debido a los cambios de temperatura. Para permitir que los apoyos de la estructura se deslizaran libremente sobre los apoyos superiores del pilar, unas almohadillas de teflón se apoyaban sobre láminas de acero inoxidable entre las superficies de apoyo.

El antiguo puente Sellwood también fue diseñado para permitir esta expansión y contracción natural de varios centímetros. Para el antiguo puente, se utilizaron balancines de acero para permitir el movimiento este-oeste en lugar de almohadillas de teflón.

Inspección de seguridad después de la mudanza

Inmediatamente después de finalizar el traslado y antes de que se permitiera el paso del público a la estructura, un equipo de inspectores de puentes experimentados de una consultora del noroeste inspeccionó la estructura para comprobar si se había producido algún daño durante el traslado. Este equipo de inspectores conocía muy bien la estructura Sellwood, ya que la habían inspeccionado en numerosas ocasiones a lo largo de los años, incluyendo una inspección previa al traslado para establecer una base de referencia para la inspección posterior.