El gran movimiento

El traslado del tramo de celosía de 335 metros de largo para construir un puente de desvío fue otro hito en la iniciativa para reemplazar el Puente Sellwood, de 87 años de antigüedad, del Condado de Multnomah. El tramo de celosía se trasladó el sábado 19 de enero de 2013. Su desplazamiento hacia el norte creó espacio para la construcción del nuevo Puente Sellwood, alineado con el antiguo.

El tramo de celosía de 3400 toneladas fue uno de los tramos de puente más largos jamás movidos. La antigüedad y la forma de la celosía, junto con la trayectoria curva del traslado, lo convirtieron en una tarea sumamente compleja.

La instalación del puente de desvío requirió que el puente Sellwood estuviera cerrado para todos los usuarios (automovilistas, peatones y ciclistas) del 17 al 23 de enero. Originalmente, el equipo del proyecto había planeado que el puente estuviera cerrado hasta el 24 de enero, pero se abrió un día antes después de una mudanza exitosa.

La mudanza en sí solo tomó unas 14 horas, pero los días adicionales de cierre fueron necesarios para instalar conexiones viales en cada extremo del tramo de celosía y completar una inspección exhaustiva del puente de desvío antes de su apertura al tráfico. El puente de desvío permite ahora el paso de conductores, ciclistas y peatones sobre el río hasta la inauguración del nuevo puente Sellwood en el verano de 2015.

Explicación del movimiento del puente

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

Tramo de armadura de acero de Sellwood

• La estructura de acero existente era una estructura continua de unos 1100 pies de largo.
• La estructura consistía en una cercha continua de cuatro tramos. La estructura de acero constaba de cuatro tramos entre pilares de apoyo, pero era continua a lo largo de sus 335 metros 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 fama mundial de Nueva York), optó por un diseño de cercha continua para minimizar la cantidad de acero. Un presupuesto reducido requería 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 74, 91, 91 y 75 metros.
• En cada uno de los cinco pilares, la armadura estaba sostenida por dos grandes apoyos de acero, uno debajo del lado norte de la armadura y otro debajo del lado sur.

• Las piezas individuales de la armadura de acero se fabricaron en 1924 en Judson Manufacturing Company en Emeryville, California. Sellwood fue uno de los primeros grandes puentes de acero de la zona de Portland, construido en la Costa Oeste. Los puentes de acero más antiguos que Sellwood se fabricaban generalmente en Pensilvania u otros estados del este.

  

¿Por qué mover la armadura?

• La armadura de Sellwood se movió (o “trasladada”, como dicen los ingenieros y los equipos de construcción) lateralmente a una nueva ubicación al norte del puente existente para servir como una estructura de desvío temporal mientras se construía el nuevo puente Sellwood en la ubicación original del puente.
• En la nueva ubicación, la cercha se apoyaba sobre cinco pilares 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 cada uno) donde la sostenían los pilares de hormigón originales.
• La estructura de celosía de cuatro tramos y 330 metros de largo se trasladó lateralmente a su nueva ubicación como una sola unidad. El puente se movió mediante un deslizamiento horizontal, en lugar de un desplazamiento vertical.
• Si bien la traslación de puentes cortos es bastante común, es muy inusual trasladar un puente de varios tramos de esta longitud en una sola pieza. Considerando la rareza de los puentes de cuatro tramos, el traslado de Sellwood podría ser la primera vez que se realiza una operación de este tipo para una estructura de este tipo. Ha sido difícil encontrar comparaciones con proyectos similares.
• Debido a la ubicación necesaria de los accesos temporales este y oeste al puente de desvío, la ubicación de la cercha, tras su traslado, está desviada respecto a su alineación original. El extremo este de la cercha se desplazó unos 10 metros hacia el norte y el extremo oeste, unos 20 metros hacia el norte. Esto significa que la cercha siguió una trayectoria curva durante su traslado.

¿Quién movió el tramo de la armadura?

• La operación de traducción fue realizada por dos contratistas que trabajaron conjuntamente: Slayden/Sundt Joint Venture y Omega Morgan. Omega Morgan es un subcontratista de Oregón que trabajó para Slayden/Sundt.
• La empresa conjunta Slayden/Sundt actuó como gerente de construcción/contratista general (CMGC) de todo el proyecto de reemplazo del puente Sellwood. La empresa conjunta está formada por Slayden, contratista de construcción pesada con sede en Stayton, Oregón, y Sundt, contratista general con sede en Arizona.
• Slayden/Sundt (SSJV) tuvo la responsabilidad general de la operación de traducción y realizó partes del trabajo relacionado con la traducción con sus propias tripulaciones y equipos.

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

  

Métodos y equipos

• Dado que el tramo de la cercha es continuo a lo largo de sus 335 metros de longitud, era importante sujetarla en sus 10 puntos de apoyo principales (dos por pilar) durante todo el traslado. De lo contrario, se podría haber excedido la capacidad de carga de sus componentes.
• Para sostener la armadura en los 10 puntos de apoyo durante la traslación, el contratista instaló “vigas de traslación” de acero desde los cinco viejos pilares de hormigón hasta los cinco nuevos pilares de acero temporales.
• Se utilizaron dos vigas de traslación en cada pilar para acomodar el equipo de deslizamiento de Omega Morgan. Se colocó una viga de traslación a cada lado (este y oeste) de los apoyos que soportan la cercha en los pilares.
• El equipo de Omega Morgan elevó la cercha de los pilares de hormigón y luego la deslizó a lo largo de las vigas de traslación hasta los soportes de acero temporales. Gatos hidráulicos impulsaron la cercha durante su desplazamiento. Omega Morgan ha utilizado este equipo regularmente para operaciones como el traslado de barcazas de nueva construcción 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, preparándolo para su traslado al emplazamiento del puente.
• Para preparar la operación de deslizamiento de la armadura, Omega Morgan instaló primero vigas de riel en forma de U sobre las vigas de traslación, desde los pilares de hormigón hasta los perfiles de acero. Se pegaron placas de teflón a las vigas de riel para proporcionar superficies de deslizamiento lisas.
• Para elevar y deslizar la cercha del puente, Omega Morgan utilizó sus vigas de deslizamiento estándar. Estas vigas eran unidades de acero de 4,2 metros de largo con forma de esquí que se deslizaban sobre las almohadillas de teflón de las vigas de la vía. Se utilizaron cuatro vigas de deslizamiento en cada uno de los pilares de hormigón: dos en el apoyo del puente del lado norte y dos en el del lado sur. En cada apoyo del puente, las dos vigas de deslizamiento se apoyaban sobre las vigas de la vía en los lados este y oeste del apoyo.
• Para la operación de Sellwood, cada viga de deslizamiento contaba con dos gatos hidráulicos de 150 toneladas de capacidad, orientados verticalmente, para elevar la cercha de los pilares de hormigón y bajarla a los pilares temporales de acero. Con dos vigas de deslizamiento en cada apoyo, cuatro gatos elevaban la cercha en cada apoyo.

• Dado que había 10 apoyos en total (dos por pilar), se utilizaron 40 gatos para izar la cercha. En cada uno de los tres pilares fluviales, el peso de la cercha (incluyendo el tablero de hormigón de la calzada) 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 cercha se estimó en unas 3400 toneladas.

  

• Como preparación para las operaciones de elevación y traslación, el contratista instaló cunas de acero diseñadas a medida en cada apoyo de la cercha (10 cunas en total). Estas cunas transportaron el peso de la cercha desde el apoyo hasta los cuatro gatos de elevación.
• Para mover las vigas de deslizamiento y la cercha 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 de deslizamiento del lado sur. Las vigas de deslizamiento norte y sur se unieron para asegurar su movimiento conjunto.
• Los gatos de empuje se fijaban a los extremos traseros de las vigas de deslizamiento y se presionaban contra las abrazaderas laterales de las vigas de la vía. Gracias a la superficie lisa que proporcionaban las almohadillas de teflón en las vigas de la vía, solo se necesitaba una pequeña parte de la capacidad del gato de empuje para mover la armadura. Los gatos de empuje también podrían haberse utilizado para retraer la viga de deslizamiento en caso de que esta se desplazara demasiado.
• La cercha se desplazó a lo largo de una trayectoria curva debido a la alineación sesgada del puente de desvío con respecto al puente original. Las vigas de acero de traslación se diseñaron para compensar esta curva. La cercha se desplazó lateralmente unos 33 feet northward en el extremo este y 20 metros en el oeste.
• Para mover la armadura a lo largo de la trayectoria curva, Omega Morgan controló los gatos de empuje de tal manera que los del extremo oeste empujaran el doble de rápido que los del extremo este, mientras que los de los otros tres puntos empujaran a velocidades proporcionales. Para lograr esto, Omega Morgan utilizó una unidad de potencia controlada digitalmente que controlaba la cantidad de fluido hidráulico que llegaba a cada gato.

Monitoreo del movimiento

La armadura se movió a diferentes velocidades a lo largo de cada par de vigas de traslación para seguir una trayectoria curva. Omega Morgan y el contratista general supervisaron el progreso de la armadura de dos maneras:

• Con marcas en las vigas de traslación o de vía. Antes de iniciar la traslación, se marcaba cada viga para mostrar el avance de la cercha en un momento dado. Durante la traslación, Omega Morgan detenía periódicamente el movimiento de la cercha para que el personal pudiera determinar su ubicación en cada viga. Las ubicaciones reales se comparaban con las cifras de una "tabla de desplazamiento" para asegurar que la cercha se moviera a la velocidad deseada en cada viga.
• Un subcontratista de topografía en tierra monitoreó las ubicaciones de los objetivos en los puntos de apoyo de la estructura.

Monitoreo adicional para la armadura

La cercha de Sellwood era una estructura larga y esbelta con una resistencia inherente limitada. Los elementos de la cercha podrían haberse dañado si se doblaban o torcían excesivamente durante la traslación. Se tomaron diversas medidas para minimizar el riesgo de daños:

• Una empresa de ingeniería del equipo del condado analizó la cercha para determinar cuánto podía doblarse o torcerse sin causar daños. Con base en los resultados del análisis, se establecieron límites de tolerancia para la deformación permisible por flexión vertical, flexión horizontal y torsión.
• Durante la traducción, el equipo de contratistas utilizó tres métodos para comprobar la cantidad de deformación en la armadura:

1. Marcas en las vigas de traslación o de vía, como se describe arriba. El equipo del contratista comprobó periódicamente la ubicación real de la cercha a lo largo de las vigas con los números de la tabla de desplazamiento para comprobar si la cercha se ajustaba a la tolerancia de flexión lateral.
2. Instrumentos láser fijados a la propia armadura con rayos láser alineados a lo largo de ella. El contratista supervisó los rayos láser en cada punto de apoyo de la armadura para asegurar que esta permaneciera en línea recta, tanto vertical como horizontalmente.
3. Levantamiento visual realizado por un subcontratista con un instrumento instalado en tierra. El programa de levantamiento mencionado proporcionó datos sobre la forma y la ubicación de las cerchas.

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

• Levantamiento GPS realizado por un equipo de ingenieros del condado.

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

Fijación de la armadura a los pilares del puente de desvío

Una vez que la cercha llegó a su ubicación definitiva sobre los pilares del puente de desvío, el tramo se bajó unos cinco centímetros sobre apoyos temporales. Se utilizaron gatos verticales de 150 toneladas en las vigas de deslizamiento para bajar el tramo de la cercha. Los apoyos temporales eran placas de acero instaladas a la altura correcta para soportar el tramo de la cercha.

En el Muelle 19 del Puente Detour (en el centro de la armadura y el río), unas barras guía de acero sujetas a los apoyos superiores del pilar rodeaban los apoyos de la armadura para evitar que se movieran en cualquier dirección. En los otros cuatro pilares temporales, los apoyos de la armadura se sujetaron con barras guía en los lados norte y sur, pero se les permitió deslizarse de este a oeste a medida que la armadura se expande y contrae debido a los cambios de temperatura. Para permitir que los apoyos de la armadura se deslicen libremente sobre los apoyos superiores del pilar, se colocaron placas de teflón sobre láminas de acero inoxidable entre las superficies de apoyo.

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

Inspección de seguridad después de la mudanza

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