Quebrando Paradigmas y Estableciendo Record en Lanzamiento de Vigas Categoría: Innovación Autor(es): Juliano Freitas Jose Luiz Martinez Luciano Franca Nombre de la Obra: Cinta Costera Fase III País: Panamá LE/LI/RAE: Luiz Mameri DS: Andre Rabello DC: Helio Boleira
“ Para Para
asegurar la Supervivencia, el Crecimiento y la Perpetuación de la Organización, cada uno debe hacer suya la siguiente premisa: en el momento en que el ser Humano establece un límite, sólo se desarrolla si lo rebasa .” TEO tomo I, pg. 153
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Tabla de contenido 1 2
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RESUMEN ................................................................................................................................... 4 IDEAS INCORPORADAS ............................................................................................................ 6 2.1 Situación anterior a las innovaciones ............... ........................ ................... ................... .................. .................. .................. .................. ............ ... 6 2.1.1 Ubicación del Proyecto .................................................................................................... 6 2.1.2 Situación Vial de Panamá ............................................................................................... 6 2.1.3 Objetivo del Proyecto ...................................................................................................... 8 2.1.4 Patrimonio Universal de d e la Humanidad - UNESCO .................... ............................. .................. .................. .................. ......... 9 2.2 Alternativas de Vialidad Estudiadas ................. .......................... ................... ................... .................. .................. .................. .................. ........... 11 2.3 Conceptos Estructurales del Puente Marino ................. .......................... .................. .................. .................. .................. ................ ....... 13 2.4 Cronograma de Obras ....................................................................................................... 16 2.5 Desafíos Constructivos ..................................................................................................... 17 2.6 Condición de Marea - Sitio Construcción del Puente................. .......................... ................... ................... .................. ........... .. 18 2.7 Sistema Lanzamiento de Vigas ......................................................................................... 19 IDEAS Y ACCIONES INCORPORADAS ................................................................................... 22 ORIGEN DEL CONOCIMIENTO ............................................................................................... 28 METODOLOGIA ........................................................................................................................ 29 5.1 Descripción de la Metodología de Lanzamiento de Vigas ................. .......................... .................. .................. ............. .... 29 5.1.1 Infra-Estructura .............................................................................................................. 29 5.1.2 Meso-Estructura ............................................................................................................ 30 5.1.3 Super-Estructura ........................................................................................................... 32 5.2 Composición de los Equipos ............................................................................................. 35 5.3 Equipamientos, insumos e instalaciones necesarias ........... .................... .................. ................... ................... ................. ........ 35 5.4 Productividades alcanzadas .............................................................................................. 35 5.5 Problemas Observados ..................................................................................................... 37 5.6 Diseños Constructivos ....................................................................................................... 38 5.7 Costos incurridos ............................................................................................................... 39 RESULTADOS ........................................................................................................................... 39 6.1 Lanzamiento de Vigas ....................................................................................................... 39 6.2 Ambiente de Trabajo Seguro y Saludable Saludable .................... ............................. .................. .................. .................. .................. ................ ....... 40 6.3 Simultaneidades en las actividades ................. .......................... ................... ................... .................. .................. .................. .................. ........... 40 ÁREAS DE APLICACIÓN ................. .......................... .................. .................. .................. .................. ................... ................... .................. .................. ................ ....... 40 CONTACTO ............................................................................................................................... 40
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RESUMEN
El proyecto de interconexión vial de la Cinta Costera III, dada su especial ubicación en relación al Casco Antiguo de la ciudad de Panamá, es resultado de un conjunto de estudios de Alternativas Viales, Impactos Patrimoniales y Ambientales, en el que han participado agentes Públicos y Privados. En septiembre 2011 se dio la orden de proceder para el inicio de dos de las tres obras componentes del Proyecto, el parque urbano del Mirador del Pacífico (Rompeolas) y el relleno de la Nueva Avenida de los Poetas y sus parques urbanos. Por la proximidad con el Patrimonio Histórico de la Humanidad, la UNESCO ejerció de manera activa un papel fiscalizador y evaluador a todas las etapas etapas de diseño del Proyecto. En dos asambleas consecutivas XXXVI (2011, San Petersburgo - Rusia) y XXXVII (2012, Camboya), el Comité de Patrimonio Mundial de esta organización discutió los impactos y peligros generados por las diversas alternativas de conexión presentadas. Las alternativas presentadas habían sido solicitadas por nuestro Cliente, Ministerio de Obras Publicas de Panamá (MOP), y tenía como objetivo principal garantizar los mismos aspectos positivos de la alternativa inicial, en túnel, pero ajustando su diseño a los requerimientos derivados de visitas realizadas al sitio por comitivas de representantes de esta organización. Al día 21/06/2013 21/06/2013 UNESCO UNESCO decide por la no inclusión inclusión del Casco Antiguo Antiguo en la lista de los Patrimonios en Peligro, validando la opción de interconexión en un Puente Marino. Este Puente, tercera obra del Proyecto, sería responsable por conectar los dos parques urbanos citados anteriormente y por mantener los mismos aspectos positivos de la alternativa anterior, pero ajustando su diseño a los requerimientos derivados de informes, resumen de las asambleas. Solamente en Septiembre de 2012, posterior al recibimiento formal de los comentarios positivos de UNESCO al último diseño del Puente, se dio la orden de proceder para inicio de la construcción. Con una longitud de 2.6 Km y 15 meses de retraso para el inicio, la construcción de esta obra representó la línea crítica para la entrega del Proyecto al Gobierno. Los diseños estructurales estructur ales del puente marino fueron realizados por la Diseñadora T.Y.LIN, empresa Americana con estándares internacionales para la ejecución del trabajo. Con un cronograma de obra reducido por efectos externos, Ingeniería juntamente con Producción y SSTMA implementaron una serie de medidas y acciones cuyo objetivo
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principal fue recuperar el tiempo perdido además de no generar pérdidas adicionales por accidentes, re trabajos y rediseños. Entre las estrategias tomadas, listamos las más representativas:
Definir una metodología constructiva para el Puente que fuera independiente de las oscilaciones de nivel de la marea;
Optimizar las operaciones de izaje de cargas;
Buscar soluciones constructivas que fueran compatibles con las condiciones del Medio Ambiente del sitio de construcción;
Facilitar el trasporte de vigas desde el patio de fabricación hasta el punto de lanzamiento;
Identificar equipos adecuados a nuestra realidad de obra;
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IDEAS INCORPORADAS
2.1 Situación anterior a las innovaciones 2.1.1 Ubicación del Proyecto El proyecto de interconexión vial de la Cinta Costera III, está ubicado en la bahía de la ciudad de Panamá, América Central, adyacente a los corregimientos de San Felipe, El Chorrillo, Santa Ana, Ancón y Calidonia. Esta zona se encuentra entre el Puente de las Américas, que permite cruzar el Canal de Panamá en su desembocadura en el Océano Pacífico.
Imagen 1 - Sitio de Ubicación del Proyecto
2.1.2 Situación Vial de Panamá La ciudad de Panamá ofrece una configuración dictada a partes iguales por los acontecimientos geográficos de su entorno y por los condicionantes históricos de su desarrollo. Después de la refundación de su centro en 1673 fruto del traslado desde el enclave hoy denominado Panamá la Vieja al recinto amurallado actualmente conocido como Casco Antiguo (Barrio San Felipe), la ciudad mantuvo un lento crecimiento extramuros que se extendió hasta el comienzo de la construcción del Canal por los franceses. En este momento, la obra colosal del canal contribuyó a un crecimiento del centro, que se materializa en la ocupación de los suelos que darían lugar a los barrios que hoy conocemos como Santa Ana y San Felipe.
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Imagen 2 - Casco A ntig uo d e Panamá, Patrimo nio His tórico de la Human idad
El Conjunto formado por San Felipe, Santa Ana y El Chorrillo puede considerarse el Centro Histórico de Panamá y limita al oeste con el Canal, al norte con el Cerro Ancón y al este con los sucesivos ensanches cuyo comienzo se inicia con los barrios de Marañón y Calidonia a principios de siglo. Sucesivos crecimientos durante el siglo XX extendieron la ciudad progresivamente hacia el este a lo largo de la costa. La existencia de una selva frondosa al norte, la necesaria preservación de los terrenos tomados para asegurar el agua dulce demandada por las esclusas del Canal y una topografía de cerros y ríos paralelos a la costa incrementó la obligatoriedad de esta dinámica de crecimiento oeste-este que terminaría por encontrar su límite hace solo unos años al topar con los manglares costeros protegidos que obligaron a la mancha metropolitana a adentrarse en dirección nor-este hacia la zona del aeropuerto internacional. Con ello, la ciudad de Panamá tiene previsto que en el año de 2020 colmatará los espacios aún vacantes en el actual perímetro urbano pero en aras de evitar una dispersión indeseable ni aumentar las distancias al centro urbano, los planes hablan de detener un crecimiento que amenaza la sostenibilidad del sistema.
Imagen 3 - Previsión Crecim iento Pob lacion al de Panamá – añ o 20 20
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Hasta el año de 1962, cuando se pone en funcionamiento el Puente de las Américas, no era posible cruzar el canal a la altura del término metropolitano. Esta apertura decreta una tímida ocupación de los territorios al oeste de la ciudad sin embargo en los últimos años se han materializado allí importantes núcleos residenciales como Arraiján y La Chorrera que ya funcionan como pequeñas ciudades-barrios, autónomas, aglutinando una población de 400.000 personas aproximadamente. Poco más allá, las playas del pacífico aún sin explotar, esperan un floreciente turismo que sigue siendo una promesa debido a la dificultad de acceder al centro urbano por el único punto de cruce el Puente de las Américas y el complejo e insuficiente sistema viario que los conductores encuentran al ingresar a la ciudad. La movilidad de la ciudad volvió un asunto medular pues Panamá es una ciudad con una importante dependencia del vehículo privado y a pesar de los enormes esfuerzos que se están realizando para activar un sistema de transporte público con la construcción del metro y la implantación de una red optimizada de autobuses urbanos, la dispersión, la orografía, y las distancias considerables, hacen que el sistema viario deba soportar una exigencia notable. En este sentido, la construcción del Corredor Sur y su prolongación en la Cinta Costera I y la Cinta Costera II han dotado al conjunto de la ciudad moderna, un sistema de alimentación y desalojo muy eficiente. Sin embargo, este sistema lineal no se ha podido continuar más allá del final de la Avenida Balboa por encontrarse con un enclave de máxima sensibilidad especialmente el barrio de San Felipe, Casco Histórico declarado Patrimonio de la Humanidad en el año de 1997. La necesidad de planear un crecimiento futuro para la ciudad indica como vital y evidente la ampliación de la red vial de la ciudad mejorando y creando accesos rápidos para acompañar la transformación de este entorno en el Panamá del siglo XXI. 2.1.3
Objetivo del Proyecto
El Proyecto Cinta Costera III permitirá la conexión entre los parques urbanos de Cinta Costera I y II (Avenida Balboa) con el nuevo parque urbano en construcción en la Nueva Avenida de Los Poetas. Esta conexión se hará mediante la construcción de un Puente Marino que partiendo de la Cinta Costera II, circundará la península donde se asienta el Casco Antiguo, a distancias mayores a 250 metros con respecto a sus murallas, hasta su enlace con la Nueva Avenida de Los Poetas en el sector de El Chorrillo. Esta nueva conexión creará los parámetros de conexión indicados a continuación:
Vías expresas urbanas de tres carriles en cada sentido, que conectarán de forma directa la Avenida Balboa y la Nueva Avenida de Los Poetas. Dichos carriles, amplios, permitirán un flujo continuo de modo que no haya reducción de velocidad del tráfico de los vehículos que utilicen los accesos desde la Nueva Avenida de los Poetas así como desde la Avenida Balboa y la Cinta Costera; Espacios peatonales y ciclo vías a lo largo del Puente Marino; Integrará urbanísticamente la Cinta Costera I y II con la Nueva Avenida de Los Poetas, logrando así una continuidad paisajística del cinturón verde que bordea la
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bahía de la Ciudad de Panamá. 2.1.4
Patrimonio Universal de la Humanidad - UNESCO
El Distrito Histórico de la ciudad de Panamá con el Salón Bolívar, conocido oficialmente como el Conjunto Monumental Histórico del Casco Antiguo de la Ciudad de Panamá, consta de 44 hectáreas ubicadas en una península que se proyecta hacia el Océano Pacífico. Fue declarado Patrimonio Mundial de la Humanidad en 1997 y posteriormente, en el año 2003 se le añadió el Conjunto Monumental Histórico de Panamá La Vieja, formándose entonces un mismo sitio patrimonial. El asentamiento original de la ciudad de Panamá, que hoy conforma el sitio arqueológico de Panamá Viejo, fue saqueado por piratas ingleses al mando de Henry Morgan en enero de 1671. A raíz de este incidente, la ciudad quedó destruida casi en su totalidad. La Corona Española aprobó entonces el traslado de la ciudad a una pequeña península, situada aproximadamente a 8 km del asentamiento original. Dicha península está rodeada de arrecifes, quedando expuestos en períodos de marea baja, lo cual dificultaría la aproximación de naves enemigas.
Ima ge n 4 - Pen íns ul a d e Pan am á – Marea baja
Además de la protección natural, alrededor de la nueva ciudad se construyó un sistema de murallas favorecido por la geometría del sitio.
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Imagen 5 - Ciudad amurallada
El sistema de murallas construido alrededor de esta ciudad tenía un propósito eminentemente militar, a fin de evitar un nuevo ataque de los piratas. Fue así como se construyeron tres poderosos baluartes: Barlovento, Mano de Tigre y la Puerta de Tierra. Esta última tenía la función de entrada y salida de la ciudad hacia el arrabal, como era llamada la ciudad extramuros. Para finales del siglo XVIII se reforzó el frente marino, con la construcción del baluarte y punta de Chiriquí, completado con un sistema de bóvedas.
Imagen 6 - Perfil d el Casco Histórico de Panam á
A pesar de todos los esfuerzos por conservar a salvo la ciudad de los peligros externos, la nueva ciudad fue víctima durante el siglo XVIII de tres incendios grandes que la destruyeron parcialmente y modificaron su estructura inicial. La configuración actual data de finales del siglo XIX y de la primera mitad del siglo XX. Esta reestructuración permite insertar dentro de las ruinas y edificios coloniales, edificaciones neoclásicas, afroantillanas y pequeñas muestras de art deco, lo que lo diferencia de otros cascos antiguos de ciudades como Cartagena de Indias y Quito, las cuales poseen un estilo casi exclusivamente colonial.
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Imagen 7 - Mezclas De Estilos Arqu itectónicos de la Ciudad A ntigua
2.2 Alternativas de Vialidad Estudiadas El concepto actual del Viaducto Marino es resultado de una evolución del primero diseño presentado en las reuniones con representantes de la Unesco sedeadas en Paris a enero de 2012, posterior al proceso de selección desarrollada por el Estado que consideró múltiples alternativas de Interconexión Vial, primando en esta selección las premisas Técnicas, Sociales, Económicas, Ambientales y Patrimoniales del sitio de construcción. La alternativa inicial contempló la construcción de un túnel de 970m de extensión, que sería responsable por la conexión de los parques urbanos del Mirador del Pacífico y Nueva Avenida de los Poetas.
Imagen 8 - Alternativa Vial Inicial – Conc epto en Túnel – Cinta Costera III
Esta alternativa fue descartada por el Estado panameño en función de su elevado costo
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de construcción y mantenimiento, la significativa afectación a las redes de servicios públicos y privados y a la baja capacidad de servicio. La segunda alternativa presentada previa la construcción de un relleno perimetral costero alrededor del centro histórico. Esta opción fue igualmente rechazada por el Gobierno de Panamá ya que el perímetro de construcción se encontraba dentro de los límites establecidos como Patrimonio Histórico por UNESCO.
Imagen 9 - Alternativa Vial en Relleno Co stero – Cinta Co stera III
La tercera alternativa, en puente, fue la opción vial que menos impacto presentó. Para la UNESCO, el único inconveniente de esta alternativa era el riesgo del impacto visual frente al Patrimonio.
Imagen 10 - Alternativa Vial en Puente Marino – Cinta Costera III
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2.3 Conceptos Estructurales del Puente Marino El primer concepto estructural, indicó un Puente Marino que incluía un tramo elevado ubicado a lo largo del Canal de Navegación de acceso al Muelle Multipropósito, Cinta Costera II. Este Puente elevado, permitiría el pasaje de las embarcaciones hasta o desde esta estructura. Este alineamiento descargaba el Puente sobre el Parque Mirador del Pacífico. Esta alternativa fue descartada por el Estado en virtud de la falta de conectividad con el Casco Antiguo y por tanto, no agregar valor significativo al Patrimonio del Conjunto Monumental. Adicionalmente, desde el punto de vista de la protección de la lectura urbana, la gran envergadura del Puente Elevado no guardaba compatibilidad estética con la arquitectura de dicho Conjunto Monumental. Esta incompatibilidad establece una indebida competencia con el Monumento Histórico por afectar la percepción del Casco Histórico desde la Cinta Costera I y de la Ciudad Contemporánea desde la Muralla del Casco Antiguo.
Imagen 11 - Perfil Long itudin al del Puente Elevado – Cinta Co stera III
Con estos antecedentes, el Estado se asesoró de un equipo multidisciplinario de técnicos, quienes realizaron un minucioso estudio de todas las premisas que intervienen en el diseño de la Interconexión Vial, del cual surgió el diseño de la Alternativa Vial Mixta, seleccionado por el Estado y sus posteriores opciones, ajustes y revisiones. La configuración estructural del tablero inicialmente concebido, estaba compuesto por una calzada vehicular de seis (6) carriles, tres (3) en cada dirección, separados por una barrera de hormigón tipo Jersey. Este diseño presentaba un tablero continuo de 34.30m de ancho en hormigón reforzado el cual llevaba vehículos y peatones en el mismo nivel. Toda esta estructura estaba soportada por un total de doce (12) vigas de 2.4m de altura instaladas de forma paralela y apoyada a cada 45m sobre un conjunto de cuatro (4) patas.
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Imagen 12 - Config uración Inicial del Tablero del Puente – Cinta Costera III
Para armonizar la estructura desde el punto de vista estético, visual y paisajístico fueron realizados estudios que posibilitaron reducir la altura de la viga longitudinal a 2.10m y por consecuencia bajar la altura final del Viaducto Marino. Estos estudios indicaron también ventajas en distanciar el Puente Peatonal del vehicular. La creación de estructuras independientes, posibilitaría aislar los coches de los peatones incrementando la seguridad y el confort de los usuarios. La capa de rodadura de los coches sería construida de manera continua en la cota +8.50m y la pasarela peatonal y sus utilidades construidas en la cota +7.50m. Estructuralmente, la separación posibilitó disminuir la cantidad de columnas del viaducto a 03 y consecuentemente su impacto visual.
Imagen 13 - Puente Marino secc ión transversal final – Cinta Co stera III
Para definición de las cotas finales de Proyecto, fueron desarrollados estudios de oleaje específicos para la obra, cuyo objetivo era verificar la altura máxima de las olas incidentes en la Bahía de Panamá, considerando un tiempo de recurrencia de 100 años. Los resultados de este informe sirvieron posteriormente como parámetro para los estudios sedimentológicos en el entorno del Proyecto, necesarios para evaluar la afectación del Puente al ambiente marino existente. El modelo matemático del estudio estableció un escenario que incluyó todo el Puente Marino, los bordes de la península del Distrito Histórico y la Bahía de Panamá. Los resultados presentados indicaron un comportamiento de los sedimentos para este escenario dentro de la normalidad.
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Adicional a los beneficios ya indicados, este nuevo concepto permitió un mayor acercamiento de los peatones al Patrimonio Histórico al igual que una mayor proximidad al Mar transformando el Puente Marino en un instrumento de avistamiento exclusivo y difusión del Patrimonio Histórico de la Ciudad de Panamá.
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2.4 Cronograma de Obras Cuadro 1 - Cronograma Macro de los Principales Eventos Ocurridos DESCRIPCIÓN
FECHAS
Firma de Contrato
19 de mayo de 2011
Orden de Proceder
19 de mayo de 2011
Odebrecht presenta un Ajuste al Diseño Conceptual Opcional conforme solicitado por el MOP a través de la carta DM-780
23 de mayo de 2011
MOP solicita mejoras de conectividad al Ajuste al Diseño Conceptual Opcional pres entado (Alternativa Vial Mixta - P uente Marino)
03 de junio de 2011
Entrega de Cronograma Base
22 de junio de 2011
CNO presenta Propuesta Técnica – Económica de la Alternativa Vial Mixta - Puente Marino
29 de junio de 2011
El MOP escoge la Alternativa Vial Mixta como mejor opción de Interconexión Vial.
21 de julio de 2011
Aprobación del Cronograma Base
26 Septiembre de 2011
Entrega del Es IA de la Interconexión Vial seleccionada por el MOP
20 de Octubre de 2011
Inicio de los Sondeos Marinos
22 de Octubre de 2011
Entrega de Orden de Inicio por parte del MOP de los Estudios y Diseños de la Alternativa Vial Mixta - Puente Marino
26 de Octubre de 2011
Entrega de Estudio de Impacto Ambiental Categoría III, Interconexión Vial, Alternativa Vial Mixta - Puente Marino a la ANAM
8 de Noviembre de 2011
Orden de inicio de las actividades constructivas de Puente Marino
07 de Septiembre de 2012
Inicia el relleno provisional de las vías de acceso temporal para la construcción del Puente Marino desde el extremo Rompeolas de Protección a Muelle Multipropósito
17 de Enero de 2013
Inicia Lanzado de Vigas Longitudinales Prefabricadas en el Puente Marino
05 de Abril de 2013
Finaliza la construcción de pilotes en el Puente Marino
22 de Mayo de 2013
Fecha Té rmino Contrato
30 de Abril de 2014
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2.5 Desafíos Constructivos Por la proximidad del Patrimonio Universal de la Humanidad, el diseño final del alineamiento del Puente sufrió varios cambios cuyos objetivos fueron disminuir la afectación visual que la estructura causaría, desde el continente hacia el mar abierto. Estos cambios surgieron por solicitud del Gobierno de Panamá en atención a solicitudes de grupos opositores al Proyecto. En ningún momento la Obra afectó los límites del sitio histórico definidos por la UNESCO. Dichos cambios provocaron un aislamiento del eje del puente con respecto a las murallas donde las mayores distancias superaron los 400m. Estos aislamientos provocaron sucesivos incrementos en la longitud del Puente. Para el primer concepto, la extensión total era de 2.425 metros lineales, culminado al final en 2.632 metros. Para la ejecución de obra, el incremento de longitud representaba afectaciones negativas al cronograma, conllevando a sucesivos incrementos de nuestra capacidad productiva. Por tratarse de una obra del Estado Panameño, la fecha de inauguración no podría extenderse después de los últimos días del actual Gobierno. A continuación, plano indicativo de los 5 alineamientos estudiados y presentados al Cliente en distintos momentos, para aprobación.
Imagen 14 - Alineamientos de Puente Estudiados – 05 Opciones – Cin ta Cos tera III
Como reto, deberíamos buscar soluciones de Ingeniería que permitiera lograr la productividad requerida dentro del plazo definido.
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2.6 Condición de Marea - Sitio Construcción del Puente El alineamiento del Puente escogido por el Estado panameño atravesaba, a lo largo de toda su extensión, el tramo de roca expuesta en marea baja, frente a la antigua ciudad amurallada.
Imagen 15 - Alineamiento d el Puente en cond iciones de m area baja – Cinta Costera III
Este alineamiento tenía como desafío constructivo una metodología que permitiera la continuidad a los trabajos de manera independiente a las oscilaciones de la marea. Con el apoyo del consultor Roberto Escudero, se estudiaron diversos métodos constructivos con el uso de equipos marítimos convencionales y no convencionales, todos con el objetivo de atender las demandas operacionales requeridas por el sitio de construcción. Como resultado, los estudios siempre direccionaban a conclusiones de fracaso .El bajo calado para navegación y la necesidad de refuerzo estructural de los cascos suponía incurría incurriría en grandes costos para la obra, además de presentar los riesgos listados abajo: 1. Riesgo al cronograma de obra, función de la dependencia de mareas altas para movimiento de las embarcaciones; 2. Riesgo a la Seguridad de la obra ya que estas embarcaciones, mismo que con el casco estructuralmente reforzado, podrían sufrir daños por el esfuerzo repetitivo al que estarían diariamente sometidas en el proceso de varar/desvarar. A continuación, presentamos los equipos marítimos especiales (principales) definido inicialmente para el Proyecto
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Imagen 16 - Equipos Especiales Puente – Metod olog ía Con stru ctiva Inicial – Cint a Costera III
2.7 Sistema Lanzamiento de Vigas El diseño constructivo de la superestructura del Puente, definido en consenso con el Diseñador (T.Y.Lin), Ingenieria y Producción, consistió en 560 vigas longitudinales distribuidas en 56 vanos de 45m de largo. Por la naturaleza de la obra, cantidad, longitud y peso de las vigas, se optó por utilizar un equipo de izaje/lanzamiento autopropulsado que pudiera trabajar apoyado en las vigas transversales y de ahí trasladar a los siguientes vanos. Este equipo, estructuralmente compuesto de cerchas metálicas y winches, conduce la viga hasta su posicionamiento final tanto en sentido longitudinal como transversal. El imagen a continuación ilustra el modelo del equipo utilizado por la obra.
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Imagen 17 - Equipo de lanzamiento de v igas – apoyo so bre las vigas transversales Cinta Costera III
Un conjunto de pórticos propulsados por un tractor de llantas sería responsable por trasladar la viga del patio de pre-fabricado hasta el punto de alimentación/izaje del equipo. Todo este transporte ocurriría sobre las losas del puente ya construidas. La imagen abajo ilustra la metodología de alimentación del equipo de izaje/lanzamiento.
Imagen 18 - Sistema de transporte y abastecimiento de vigas al equip o – Cin ta Costera III
Para los vanos donde la losa aún no estuviera hormigonada, la viga a ser lanzada debería moverse sobre un sistema de rieles apoyados sobre vigas ya lanzadas en su posición final. En nuestro caso específico, por la longitud total del Puente de 2650m, estos movimientos de traslado serían enormes. Para el cumplimiento del cronograma de obra, se programó lanzar 03 viga diarias. Para los vanos iniciales del puente, esta meta de lanzamiento no representaría dificultades en
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función de la pequeña distancia de transporte con respecto al patio de almacenamiento. La situación crítica para el lanzamiento empezaría a partir del vano P-8, inicio del tramo curvo, ubicado a 430 m desde el estribo. Todo el tiempo de transporte de las vigas sumado a los de maniobra del equipo generarían riesgos de retrasos al cronograma. Esta operación demandaría elevados criterios de seguridad, en función de los riesgos intrínsecos a la actividad, sumado a riesgos naturales como abalos sísmicos y fuertes vientos.
Imagen 19 - Metodo logía de Transp orte de las vigas al p un to de izaje – Cinta Costera III
Para evitar los riesgos por las condiciones de trabajo indicadas, estudiamos la alternativa de lanzamiento tradicional, con el uso de grúas sobre llantas. Los radios demandados para esta operación, indicaron equipos de 1000 y 1000 toneladas trabajando simultáneamente, lo que inviabilizó la operación.
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Imagen 20 – Plan de rigger para el lanzamiento de las vigas lo ngitudinales – Cin ta Costera III
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IDEAS Y ACCIONES INCORPORADAS
Trabajando de manera sinérgica, Ingeniería y Producción empezaron a buscar por soluciones constructivas que pudieran ser aplicadas a nuestras condiciones de campo. Como ideas/premisas básicas, la metodología constructiva del Puente debería abarcar los puntos listados a continuación, buscando:
Una alternativa de transporte de las vigas longitudinales al punto de alimentación del equipo de izaje, que fuera más seguro y productivo;
Un acceso constante al sitio de construcción del Puente, independiente a los niveles de oscilación de la marea;
Una Metodología constructiva que fuera compatible con los impactos indicados en el Estudio de Impacto Ambiental;
Una Alternativa que permitiera atacar al mismo tiempo varios frentes de trabajo (Infra + Meso + Superestructura);
Una metodología que mantuviera los mismos parámetros del medio ambiente (sedimentación) y drenaje del sitio de construcción, comparado al uso de equipos marítimos. Para incrementar nuestra fuerza frente al desafío de idealizar una solución que atendiera a las demandas constructivas de la Obra, tomamos las acciones listadas a continuación:
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Consultoría externa; Revisión de soluciones adoptadas en obras con características y dificultades similares; Análisis de los riesgos del trabajo, del medio ambiente, económicos y sociales para la construcción de un relleno provisional paralelo al alineamiento del Puente
Para independizar la construcción del Puente y sus necesidades logísticas a los niveles de oscilación de la marea, Ingeniería en conjunto con Producción y SSTMA estudiaron la alternativa de construir un relleno provisional paralelo al alineamiento del Puente. Esta idea surgió posterior a la facilidad constructiva observada en los rellenos costeros en construcción para el mismo Proyecto. Cinta Costera III demandaría 1,990,900.00 m 3 de material rocoso en sus rellenos, de los cuales aproximadamente 600.000m3 pudiera ser lanzado inicialmente en este acceso provisional y al término de su uso movilizado para su destino final. Alterna a la opción de relleno rocoso, el equipo de obra buscó soluciones innovadoras con el objetivo de reducir impactos al ambiente de construcción y costos de obra. Paralelamente la solución debería incrementar la seguridad del trabajo y la productividad, necesaria para cumplir con los desafiadores plazos. En noviembre de 2011 hicimos los primeros contactos con la empresa AQUADAM, localizada en Scotia-California, detentora de la patente del sistema de barrera formada por tubos de polietileno llenados con agua. Dispuestos de manera linear, estos tubos ejerce la función de contener, desviar y controlar el flujo de agua.
Imagen 21 - Uso de Aqua Dam com o barrera durante inundaciones – Estados Unidos
Este sistema ya había sido ampliamente aplicado con suceso en Estados Unidos para obras hidráulicas como ataguías y control de inundaciones. Igualmente, había sido utilizado en ambientes marinos como la Base Naval Americana de Norfolk, Virginia.
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Imagen 22 - Uso A qua Dam en amb iente marino, Norfolk VA
En obra, estudiamos la posibilidad de aplicar este sistema con el objetivo de crear una barrera física al agua del mar, posibilitando la construcción de la infraestructura del Puente en un ambiente seco. Posterior a dos visitas a la obra, la compañía AQUADAM declinó a una oferta técnica basadas en las condiciones irregulares del lecho rocoso cuyos afloramientos puntiagudos presentaban riesgos de rotura en las tuberías, además de que, fabricar una barrera con las dimensiones requeridas por nuestra metodología constructiva, sería un desafío nunca antes enfrentado.
Imagen 23 - Afloramientos rocosos pu ntiagudos – marea baja - Cinta Costera III
En marzo de 2012, aún en búsqueda de una solución alterna al relleno provisional, el equipo de Obra contactó a la Compañía TenCate, detentora de la patente de GEOTUBE.
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Estos tubos, formado por geosinteticos no tejidos y arena en su interior, al igual que el AQUADAM, tiene la función de crear una barrera física al agua, permitiendo los trabajos de la infraestructura del puente en un ambiente sin interferencia del agua. La principal diferencia entre ambas soluciones de barrera estaba en el tipo de material utilizado para el relleno interno, garantía estructural del sistema. Por utilizar arena en su interior, el GEOTUBE presentó un nivel de seguridad superior al AQUADAM, sobre todo por las condiciones del afloramiento rocoso, fundación de estas estructuras. En caso de rotura, el sistema de GEOTUBE colapsaría poco a poco, por la pérdida de arena de su interior, al contrario del AQUADAM que perdería el agua de manera instantánea. La solución en GEOTUBE ya había sido utilizada con éxitos en otras obras de grande porte como el Porto de Santos (Embraport) y el Puente de Icheon en Korea.
Imagen 24 - Uso de GEOTUBE en Puente Icheon - Korea
Los grandes volúmenes de arena requeridos por los GEOTUBES, inexistentes en áreas cercanas al Proyecto provocó el rechazo de esta solución. Desde el punto de vista económico, la solución en relleno provisional se demostró más viable y demandaría una menor cantidad de trabajo y mano de obra especializada. La decisión por el relleno provisional, generó una nueva revisión del Estudio de Impacto
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Ambiental. Estudios más profundos sobre esta metodología constructiva, consideró parámetros ambientales no previstos anteriormente, como la tasa de sedimentación del área confinada. La necesidad de avance para el pilotaje exigió la concentración de esfuerzos en una sola frente de trabajo. Partiendo de un solo punto, a la medida en que el relleno avanzaba, se creaba una especie de rompeolas que amortiguaba las corrientes marítimas y oleajes incidentes en el sitio de construcción. Este fato contribuía para la acelerada decantación de sedimentos, anteriormente en suspensión por la agitación del agua. Para evitar este proceso, sometemos la metodología constructiva al consultor Julio Cardini, experto en oceanografía. Julio simuló a partir de modelos matemáticos, el cambio de la dinámica de las aguas en el entorno de la obra provisional, calculando las tasas de sedimentación para él sitio. Los números obtenidos fueron demasiado expresivos lo que exigió una acción de nuestra parte con objetivo de mitigar tal proceso. La solución encontrada por el equipo de obra juntamente con Julio, fue la construcción de pasos de agua, ubicados de manera estratégica de acuerdo a las simulaciones matemáticas.
Imagen 25 - Parte del Informe elaborado por J.Cardini so bre las tasas de sedimentación por el relleno provisional
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En total fueron utilizadas 04 líneas de contenedores reforzados y 03 puentes metálicas, construidas de manera provisional. La función principal de estas estructuras fue mantener las condiciones ambientales y de drenaje del interior del relleno con los mismos parámetros anteriores a la construcción del acceso.
Imagen 26 – Estructuras de pasos de agua – Cinta Co stera III
Por recomendación del consultor Hans F. Burcharth se utilizó corazas de protección en los taludes del relleno provisional expuestos a mar abierto, dimensionadas a partir de parámetros de oleaje menos conservadores en función de la naturaleza temporal del relleno.
Imagen 27 - Parte del informe p reparado por H.Burcharth in dicando la coraza de protección para los taludes externos del relleno provis ional
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ORIGEN DEL CONOCIMIENTO
La nueva metodología para lanzamiento de vigas tuvo origen posterior a la definición de construcción del relleno provisional para apoyar logísticamente las obras del Puente. La costa de la Ciudad de Panamá, bañada por el Océano Pacífico, presenta niveles de oscilación de marea diario de aproximadamente 5m de altura. Además del alto nivel de oscilación de marea, el lecho marino, fundación de la Obra, presenta una suave pendiente (menor a 1%), haciendo que el agua recorriera, durante su momento más bajo, 200m hacia mar adentro, desde el eje del puente. Esta situación complicaba el uso de embarcaciones ya que el tiempo en que la roca quedaba expuesta, sin calado para navegación, era bastante largo. Este tiempo representaba en cronograma más del 50% de las horas diarias disponibles para la ejecución de los trabajos. Eliminada la idea de trabajar con equipos marítimos convencionales, el equipo de obra buscó internamente una opción que eliminase el uso de barcazas permitiendo la logística continua para el trabajo. Como ya estábamos ejecutando 1,990,000.00 m3 de relleno en ambos estribos del Puente nos cuestionamos cuales serían los puntos negativos en ampliar este relleno para crear un acceso provisorio, paralelo al Puente. Posterior a un extenso estudio que consideró aspectos constructivos, ambientales y de imagen, optamos por seguir adelante con esta obra.
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Imagen 28 - Construcción del relleno prov isional – marea baja – Cin ta Costera III
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METODOLOGIA
5.1 Descripción de la Metodología de Lanzamiento de Vigas La decisión en construir un relleno provisional paralelo al eje del Puente generó un impacto positivo en todos los métodos constructivos ya definidos anteriormente. Consecuentemente este impacto se extendió a todas las etapas constructivas de la obra, de acuerdo al indicado a continuación. 5.1.1 Infra-Estructura El relleno provisional permitió acceder de manera continua al eje del Puente, facilitando la construcción de los pilotes/pilas con el uso de equipos convencionales. Esta facilidad permitió incrementar nuestra fuerza de trabajo que en algunos momentos llegaron a ser tres veces más grande que el previsto.
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Imagen 29 - Avance de los trabajos del relleno provision al e infraestructura del Puente Cinta Costera III
Además de la facilidad logística, el acceso provisional facilitó los trabajos de marcación topográfica, fijación de las camisas metálicas, instalación de las armaduras y el hormigonado. 5.1.2 Meso-Estructura La construcción del acceso provisional favoreció la construcción de la meso-estructura (vigas transversales), que en algunos casos llegó a 270 m 3 de concreto divididos en dos etapas de vaciado. Inicialmente, habíamos definido utilizar sistemas de formaletas auto portantes, que se apoyarían sobre las dos pilas del puente para el caso vehicular y en solamente una pila para el caso peatonal. Por estar solamente sobre dos apoyos, el diseño para este sistema de formaleta indicó estructuras demasiadas robustas, necesarias para vencer el vano de 18m existente entre los pilotes/pilas. Además del gran riesgo operativo, esta solución implicaría en largos plazos de ejecución por su complicada movilización e instalación.
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Imagen 30 – Diseñ o For mal eta auto po rtan te - Alsi na
El relleno provisional permitió cambiar la metodología constructiva de los cabezales por haber creado una superficie ideal para apoyo del sistema de formaleta de los cabezales. Este cambió trajo un enorme incremento a la seguridad de la obra además de proporcionar un trabajo mucho más simples, rápido y sin necesidad de equipos especiales para izaje de carga.
Imagen 31 - Construcción de las vig as transversales del Puente desde el relleno pro visional Cinta Costera III
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Imagen 32 - Sistema de formaleta con uso d e apuntalamientos convencion ales – Mesoestructura Cinta Costera III
5.1.3 Super-Estructura La Super-estructura fue seguramente la etapa constructiva que más se benefició con la construcción del relleno provisional. Anteriormente, el punto constructivo más críticos de todo el Proyecto sería el lanzamiento de las 560 vigas a lo largo del eje del Puente, ya descrito en el ítem 2.1.10. La construcción del relleno provisional, permitió revisar la metodología constructiva de lanzamiento, donde se buscó aprovechar al máximo el acceso existente. Inicialmente convocamos una reunión entre T.Y.Lin y los expertos en lanzamiento de vigas donde presentamos nuestra idea de izar la viga desde el acceso provisional. Los expertos en lanzamiento inicialmente se mostraron reactivos a la idea, en función de los cálculos estructurales y ajustes necesarios al equipamiento padrón. Además, esta nunca había sido una condición de lanzamiento vivida por ellos lo que generó un negativismo a la idea. Quebrados los paradigmas e convencidos de la viabilidad de la solución, los cálculos estructurales indicaron ajustes mínimos al sistema de lanzamiento convencional. A la estructura del equipo no fue necesario hacerle ningún ajuste y si al sistema de riel al cual él se trasladaba. Los cálculos indicaron la necesidad de incrementar la rigidez de estos rieles además de adaptar una extensión para crear el voladizo necesario para recorrer la viga de manera lateral, sobre el relleno.
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Imagen 33 - Metodolo gía de izaje lateral de las vigas lo ngitu din ales desde el relleno p rovis ional Cinta Costera III
Esta metodología de izaje demandó una revisión estructural de los diseños de las vigas transversales por representar una condición de carga más crítica a la situación de izaje y lanzamiento anterior. Para el extremo de la viga transversal sometida a las cargas de momento provocado por el izaje de la viga, se incrementó la densidad de acero. Además de este incremento de densidad, fueron dimensionados tirantes y ganchos para anclaje del equipo y sus rieles.
Imagen 34 - Rieles en voladizo sob re las vigas transversales – izaje de vigas – Cinta Costera III
Por tratarse de un acceso provisional rocoso, el equipo de transporte inicialmente previsto
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(dollys) se mostró ineficiente desde el punto de vista operacional. Para nuestra situación, necesitábamos de un equipo que utilizara llantas específicas para terreno rocoso y un sistema de amortiguamiento por cilindros hidráulicos. Este problema fue solventado con el uso de Carrellone, pórticos metálicos apoyados sobre llantas y remolcado por un tractor agrícola. Cada carrellone estaba compuesto de un sistema para izamiento de carga, que se posicionaba en cada extremo de la viga.
Imagen 35 - Sistema de transporte de las vigas long itudinales - Carrellone – Cinta Co stera III
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5.2 Composición de los Equipos Cuadro 2 – C o m p o s i c i ó n d e E q u i p o d e c a m p o – Lanzamiento de vigas
Lanzamiento Viga Pre-Moldada Descripción
Cantidad Personas/Mes (total mes previsto=XX)
Ayudante Armador de 1ª (Obras Industriales en Campo) Carpintero de 1ª Lider de cuadrilla Albañil de 1ª Soldador de 1ª (Obras Industriales en Campo) Rigger Capataz Controlador / Almacenero Apuntador
55 46 28 3 24 N 11 12 4 4 187
MANO DE OBRA TOTAL
5.3 Equipamientos, insumos e instalaciones necesarias Cuadro 3 – Equipos utilizados en el frente de Lanzamiento de Vigas Equipos Frente de Lanzamiento de Vigas
Equipos
Cantidad
Carrelones
4
Tractores de Llantas
2
Treliza lanzadora de Vigas
1
Grúa RT 80 ton
1
5.4 Productividades alcanzadas Mills, Compañía Brasileña contractada para ejecución de los servicios de lanzamiento de viga, había asumido el compromiso contractual de lanzar 03 vigas diarias. El cambio de metodología de lanzamiento permitió incrementar en 230% la cantidad máxima contratada. La producción máxima de lanzamiento alcanzada ocurrió en el día 18 de junio de 2013, con 07 vigas lanzadas en total. Mensualmente el récord de lanzamiento fue de 94 vigas,
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ocurrido en agosto de 2013, de acuerdo al histograma previsto x realizado indicado a continuación.
Grafico 1 – Histograma Previsto x Realizado – Lanzamiento de Vigas – Cinta Costera III
Esta cantidad mensual de de vigas lanzadas estableció un nuevo récord histórico para Mills que había lanzado anteriormente un máximo de 1,8 vigas diarias en un período de 26 días totalizando 47 vigas durante la Construcción del Puente sobre el Rio Negro, Brasil.
Imagen 36 - Atestado d e MILLS al n uevo Record Histórico de lanzamiento d e vigas
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5.5 Problemas Observados El método de lanzamiento de viga por el relleno provisional confrontó con los problemas listados a continuación: a) Interrupción de la vía de acceso para ejecución de trabajos paralelos al de lanzamiento como izaje de carga, descarga de acero y vaciado de losas; b) Desgaste excesivo de la barra de de conexión entre el tractor y Carrellone en función de las largas distancias recorridas desde el patio de fabricación y el punto de lanzamiento; c) Necesidad constante de arreglo de la camada superior del relleno de manera a garantizar una buena estructura de rodadura para el Carrellone; d) El diseño de armadura de las vigas prefabricadas proyectó inicialmente barras verticales para el amarre con la losa de rodadura. Estas barras, por su posición de doblado, interfería con el sistema de izaje del equipo. Sin embargo este problema fue resuelto ajustando los diseños con barras dobladas en forma de gancho. e) El diseño ejecutivo para instalación de los binarios solicitaba una barra de anclaje instalada en las vigas transversales durante la segunda etapa del vaciado. Estos anclajes eran utilizados para fijar los binarios de traslado del equipo para creación de los cantos libres (voladizos). En algunas ocasiones estas barras fueron dañificadas lo que generó paralización de las actividades ya que en este caso era necesario instalar torres metálicas para apoyo de los binarios y así lograr una mejor transferencia/distribución de carga.
Torre de apoyo de binario Imagen 37 - Torres metálicas uti lizadas en para mejo r distr ibuc ión de cargas – Cin ta Cos tera III
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5.6 Diseños Constructivos A continuación, presentamos los planos ej ecutivos, “Liberados Para Construcción”, del relleno provisional y de la metodología de lanzamiento de viga definida para el Proyecto.
Imagen 38 – Dis eñ o Rel leno Prov isi on al – Cinta Co stera III
Imagen 39 – Metod olo gía de L anzamiento de Vig as – Cinta Co ster a III
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Imagen 40 – Detalle de los apoyo s a los b inarios del equipo de lanzamiento – Cinta Costera III
5.7 Costos incurridos Cuadro 4 – Costos Incurrido s - Lanzamiento de Vigas
Lanzamiento de Viga
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Unidad
Costo ($)
Valor Contrato MILLS
viga
3,885.00
Costo Relleno provisional (colocación + retirada)
SG
21,418,316.00
Costo Carrellone + tractor agrícola
mes
78,181.12
RESULTADOS
6.1 Lanzamiento de Vigas La metodología de lanzamiento utilizada por la obra, permitió lograr el lanzamiento de siete (7) vigas en un único día, hecho nunca antes logrado en la historia de la subcontratista responsable por este servicio, MILLS. La facilidad creada, permitió un anticipo de cronograma de 2 meses al plazo inicialmente previsto, de acuerdo al indicado por el gráfico 1, pagina 35.
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