Tacoma Narrows Bridge, Seattle, Washington, USA

Salvar distancias nunca es fácil, especialmente cuando se ha asumido la colosal tarea de construir uno de los mayores puentes suspendidos de EE. UU. 

La construcción de un puente sobre el canal de Puget Sound, de una milla de ancho, se había convertido en una cuestión de suma importancia al haber llegado un punto en que la estructura existente ya no podía absorber más volumen de tráfico. Previsto inicialmente para un tráfico de 60.000 vehículos al día, el puente de Tacoma Narrows se había convertido en una vía que tenía que absorber más de 90.000 vehículos diarios. Se necesitaba urgentemente un puente nuevo, más resistente y grande, que conectara Washington continental con la Península Olímpica.
 

El Reto

• Es un hecho conocido que el sur de Seattle es una región sísmicamente activa. Los fuertes vientos, 4 m de amplitud de marea y corrientes de hasta siete nudos agravan los problemas y complican la construcción.
   
• Todo y que la construcción de un nuevo puente era de vital importancia, no lo era menos la preocupación medioambiental por las posibles pérdidas de hormigón al agua.

El puente Tacoma Narrows en Seattle, ya terminado

La Solución

La ubicación al sur de Seattle, Washington, plantea serias dificultades dada la situación de Tacoma Narrows en un área sísmicamente activa y combatida por fuertes vientos, con 4 m de amplitud de marea y corrientes de siete nudos.

El primer puente suspendido de cables se construyó aquí antes de la Segunda Guerra Mundial. No obstante, fue un fracaso apodado Galloping Gertie por la forma en que se mecía al viento. El puente se derrumbó apenas cuatro meses después de su inauguración en 1940.

A la vista de los resultados, se sustituyó por un puente de acero con mejores características aerodinámicas que, a día de hoy, sigue siendo el quinto puente colgante más largo de Estados Unidos. No obstante, desde la inauguración del puente en 1950, el volumen de tráfico se ha disparado hasta más de 90.000 vehículos al día, 30.000 más que el máximo previsto originariamente. En consecuencia, fue de primordial importancia construir otro puente para reducir la congestión de tráfico.

El nuevo puente de Tacoma Narrows de 2007 tiene 1645 m de longitud total y 853 m en el vano principal. Se ha construido junto al actual puente Narrows y cuenta con tres carriles de circulación dirección este, arcenes a ambos lados y un paseo segregado para peatones y bicicletas. Paralelamente se ha remodelado el puente existente de forma que ahora acoge tres carriles de circulación en dirección oeste.

Aunque entre los carriles centrales de los dos puentes existen solo 60 m de separación, las dos estructuras son bien diferentes. Las torres del puente existente son verdes y de acero.

Las torres del puente nuevo tienen un revestimiento de color gris con sellador pigmentado y fueron construidas con hormigón armado. Esto es debido a que la tecnología actual convierte el hormigón en una solución mucho más práctica que el acero al ser un material más económico que además necesita mucho menos mantenimiento.

Una vez finalizado el diseño, la primera tarea importante fue construir dos de los cajones de cimentación más grandes jamas realizados, que formarían el fundamento de los pilares de 155 m de altura.

Cada cajón, equivalente a un edificio subacuático de 20 plantas, contiene 29.000 m³ de hormigón y tiene resistencia suficiente para alojar el peso de un tablero adicional (ya sea para tráfico rodado o ferroviario ligero) en el futuro.

Las propuestas sobre cómo hormigonar de forma eficiente los cajones de cimentación fueron presentadas a Tacoma Narrows Constructors, una empresa conjunta de Bechtel y Kiewit Pacific.

Las empresas de productos especializados Putzmeister America y Putzmeister Alemania diseñaron un plan estratégico para el proyecto.

El plan técnico inicial preveía bombear el hormigón desde tierra en lugar de transportarlo sobre gabarras. De este modo, los camiones con hormigón premezclado podrían descargar cómodamente en la tolva de una bomba de hormigón situada en la orilla.

El hormigón sería bombeado por una tubería de transporte de cinco pulgadas a lo largo del puente existente hasta un punto en que debía bajar transversalmente 50 m hasta una gabarra de bombeo.

En ese punto, una rampa sostendría el sistema de transporte, que incluía dos mangueras trenzadas de acero Putzmeister de cinco pulgadas para compensar la amplitud de marea.

Por otra parte, el uso de la avanzada tubería ZX de Putzmeister alivió la preocupación medioambiental por los posibles derrames de hormigón al agua. La tubería de transporte y los acoplamientos ZX son totalmente estancos y están dimensionados para presiones extremadamente altas.

Bill Carbeau, director sectorial de productos Telebelt® y productos especiales en Putzmeister America, afirmaba: «La tubería y los acoplamientos ZX fueron diseñados originariamente por Putzmeister para ser usados en estaciones de tratamiento de aguas residuales, donde la prevención de fugas es un aspecto crítico. En cualquier caso, la tecnología se aplicó con éxito en este proyecto y dejó patente su absoluta ausencia de fugas y fiabilidad de funcionamiento».

El tercer factor que inclinó la balanza a favor del plan fue el concepto de equipos de bombeo. Las bombas de hormigón estacionarias Putzmeister BSA 14000 HP E fueron las únicas unidades con la combinación de alto volumen y alta presión que requería el bombeo de hormigón en este proyecto. Las unidades tienen motores eléctricos dobles y fueron capaces de entregar rendimientos de hasta 99 m3/h cada hora. Alcanzan una presión máxima de 220 bar.

Por último, no fue necesario colocar contrapesos en las plumas distribuidoras, ni tan siquiera en los modelos de mayor tamaño seleccionados por su gran alcance longitudinal. La ausencia de contrapesos fue un factor significativo que contribuyó a mantener lo más bajo posible el centro de gravedad de la gabarra.

Por ello y por sus 38 m de alcance longitudinal se seleccionaron las plumas distribuidoras MXG 38-4. Se consideró que tenían la longitud suficiente para una distribución eficaz del hormigón y la altura suficiente para salvar la armadura por encima del vertido.
 

Construcción de los Cajones de Cimentación

Una vez seleccionada la estrategia de Putzmeister se dio luz verde al desarrollo de los dos cajones de cimentación. En el puerto próximo a la obra de Tacoma se construyeron encofrados de acero de 19 m de altura encima de una cuchilla, que es la base del cajón. Los bordes inferiores de esta estructura están biselados para cortar a través del lecho fluvial a medida que el cajón desciende.

En última instancia, la BSA 14000 HP E bombeó el hormigón al interior de las paredes para dar origen al propio cajón. Como consecuencia de su peso, la estructura descendió 9 m por debajo de la superficie del agua, según lo planeado. Ambos cajones se prepararon inicialmente siguiendo este procedimiento.

En julio de 2004, tres remolcadores arrastraron el primer cajón a la obra, situada a 18 km de distancia. Teóricamente se quería aprovechar la pleamar para traer el cajón desde el puerto y la bajamar para gestionar las maniobras finales.

Sin embargo, las cosas no son tan fáciles cuando lo que se remolca es una estructura de 15.240 toneladas. En esta etapa de su construcción, el cajón era básicamente una caja de siete plantas con 40 m de longitud, 24 m de ancho y 24 m de altura y por si eso fuera poco, parcialmente sumergida.

Los días siguientes se procedió a maniobrar la estructura con precisión hasta su destino. El margen de error era mínimo, de forma que los buceadores utilizaron el sistema GPS para localizar y ayudar a fijar el cajón con cables a anclajes empotrados previamente en la base del Tacoma Narrows. En agosto, el segundo cajón viajó hasta su destino definitivo y fue posicionado siguiendo el mismo procedimiento.

Durante los meses siguientes, las dos estructuras, en su mayor parte huecas y cada una flotando sobre 15 cúpulas de aire de acero, fueron sumergiéndose gradualmente a medida que se añadían paredes de 3 m de hormigón armado encima de cada cajón. Dos plumas distribuidoras MXG 38-4 eran las responsables de distribuir simultáneamente el hormigón y, como medida de seguridad, cada una de ellas tenía reservas para cubrir la zona de la otra, una medida que demostró ser del todo innecesaria al no producirse ningún problema técnico. El rendimiento medio fue de 54 m³ cada hora con presiones de transporte de hasta 138 bar.

Para las plumas distribuidoras grandes se necesitaron versiones mayores de las torres estándar de diseño modular de la empresa. Bill Carbeau señalaba: «Dos torres independientes de 12 m se atornillaron a una única gabarra flotante, siendo necesario inundar las cámaras hasta establecer una elevación de cero grados y una escora máxima de más o menos tres grados. Todo ello con el objetivo de contrarrestar las cargas que representaban las dos plumas, montadas una junto a otra en el mismo lado de la barcaza».

Desde tierra, dos bombas de hormigón estacionarias BSA 14000 HP E bombeaban el hormigón a través de 457 m de tubería de transporte ZX cada una hasta llegar al respectivo cajón. En el ínterin, las plumas distribuían un promedio de 917 m³ de hormigón por día.

Después, la gabarra se desplazaba al cajón situado al otro lado del Puget Sound para bombear durante la semana siguiente. Para el bombeo de hormigón del siguiente cajón se utilizaron dos bombas estacionarias BSA situadas en el otro lado del puente y 670 m de tubería de transporte.

En suma, este método de vaivén hizo posible que los cajones de 64 m de altura pudieran construirse de manera simultánea. Al término de esta fase, la cuchilla se sellaría con un suelo de hormigón después de atravesar aproximadamente 46 m de agua y 18 m de lecho fluvial hasta alcanzar una base sólida.
  
En ningún momento de este proyecto tan sumamente complejo tuvieron las cuadrillas de operarios el menor problema con las bombas estacionarias de alta presión o las plumas distribuidoras separadas.
 

Construcción de los Pilares

La construcción de los pilares comenzó en septiembre de 2004. A la vista del éxito de las operaciones de bombeo para los cajones, también se utilizó maquinaria Putzmeister para bombear el material de los pilares.

Por consiguiente, antes de desmontarla se aprovechó la instalación de plumas distribuidoras existente para distribuir el hormigón hasta la altura máxima que permitía el alcance de las unidades, en este caso otros 21 m por encima de los cajones.

Las mismas bombas estacionarias Putzmeister BSA 14000 fueron instaladas debajo de ambos extremos del puente nuevo repitiendo la longitud total de 1127 m de tubería ZX para transportar el hormigón, si bien en este caso hasta una cubeta.

La cubeta transportaba y distribuía el hormigón a los encofrados de la torre, que no admitían más de 18 m³/h por hora .

Al alcanzar la altura de los tirantes, una bomba estacionaria BSA 14000 bombeaba el hormigón hasta la parte alta de los tirantes, a 42 m de altura, mientras una grúa torre se encargaba de sujetar la tubería.

Para construir cada una de las patas de las torres huecas se utilizaría un sistema de encofrados denominado bird cages (jaula de pájaros) que avanzaría en incrementos de 5 m. La enorme altura de cada conjunto de cajón con pilar, casi tanta como la torre Space Needle de Seattle, supuso un consumo total de hormigón de 12.232 m³.

Mención especial merece la mezcla de hormigón de los pilares. Gracias a su elevada resistencia y densidad impide que la niebla salina y la lluvia ácida puedan penetrar hasta el esqueleto de acero de los pilares. Su composición incluye además plastificantes y pavesa. Aunque típicamente las especificaciones de torres para puentes requieren mezclas con una resistencia a la compresión 483 bar; esta mezcla está próxima a 758 bar.
 

Anclajes de Cables

Los transportadores Telebelt distribuyen el hormigón que servirá para anclar los cables de suspensión. «Los transportadores Putzmeister montados en camión son una solución perfecta por su capacidad de distribuir áridos de grano grande de manera rápida y sin que puedan formarse tapones», señalaba Carbeau. «Los dos cables consumieron 19.878 m3 de hormigón».

El nuevo puente Tacoma Narrows fue inaugurado en 2007. Las mejoras realizadas en el puente Tacoma Narrows existente se completaron en 2008. El coste total del proyecto se estimó en 849 millones de dólares.

En total, el proyecto consumió más de 194.962 m³ de hormigón.
 

La maquinaria Putzmeister intervino tanto en la construcción de los pilares como en el anclaje de los cables

Hechos Concreto

• El puente Tacoma Narrows es el quinto puente colgante más largo de EE. UU.
   
• El puente Tacoma Narrows original, también conocido como Galloping Gertie, se derrumbó tan solo cuatro meses después de su inauguración en 1940.
   
• El proyecto completo tuvo un coste aproximado de 849 millones de dólares y consumió más de 19.4962 m³ de hormigón.
   
• Los pilares se construyeron empleando una mezcla de hormigón especial que destaca por combinar alta resistencia y densidad. Gracias a ello impide que la niebla salina y la lluvia ácida puedan penetrar hasta el esqueleto de acero de los pilares.

Socios del Proyecto

Empreiteira geral: Tacoma Narrows Constructors — uma joint venture da Bechtel e Kiewit Pacific
Fornecedora de concreto: Glacier Sand and Gravel — Tacoma, WA
Revendedora autorizada: Northwest Concrete Pumps and Systems, Inc. — Seattle, WA
Empresa de bombeamento: Ralph’s Concrete Pumping — Seattle, WA
Equipamento de colocação de concreto para ensecadeiras e pilares: Mastros de distribuição fixos MXG 38-4 da Putzmeister (2), torres autônomas PM de 12 metros (2) e bombas de concreto fixas BSA 14000 HP E (3)
Equipamento de colocação de concreto para âncoras: Transportadores Telebelt TB 105 e TB 130 
Equipamento de colocação de concreto para muros de contenção e pontes: Bombas de lança de concreto Putzmeister — vários tamanhos