El reemplazo del tramo este del Puente de la Bahía de San Francisco-Oakland fue un proyecto de construcción para reemplazar una porción sísmicamente defectuosa del Puente de la Bahía con un nuevo puente colgante autoanclado (SAS) y un par de viaductos . El puente está en el estado estadounidense de California y cruza la bahía de San Francisco entre la isla Yerba Buena y Oakland . El reemplazo del tramo tuvo lugar entre 2002 y 2013, y es el proyecto de obras públicas más caro en la historia de California, [5] con un precio final de $ 6.5 mil millones, un 2.500% de sobrecostos de la estimación original de $ 250 millones.[6] [3] Originalmente programado para abrir en 2007, varios problemas retrasaron la apertura hasta el 2 de septiembre de 2013. [7] [8] Con un ancho de 78,74 m (258,33 pies), [9] que comprende 10 carriles de uso general , [1] es el puente más ancho del mundo según Guinness World Records .
Puente San Francisco-Oakland Bay (reemplazo del tramo este) | |
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Coordenadas | 37 ° 49′00 ″ N 122 ° 21′07 ″ O / 37,8168 ° N 122,3519 ° WCoordenadas : 37 ° 49′00 ″ N 122 ° 21′07 ″ O / 37,8168 ° N 122,3519 ° W |
Lleva | 10 carriles de la I-80 , peatones y bicicletas |
Cruces | Bahía de San Francisco al este de la isla Yerba Buena |
Lugar | Bahía de San Francisco , San Francisco y Alameda condados, California, EE.UU. |
Nombre oficial | Ninguno |
Mantenido por | Departamento de Transporte de California (Caltrans) |
Caracteristicas | |
Diseño | Viaductos de segmento prefabricado de hormigón-acero, viga de caja ortotrópica de acero dual, tramo principal de suspensión autoanclada, conector de transición de hormigón armado colado in situ |
Largo total | 3,5 km (2,2 mi) |
Ancho | 78,74 m (258,33 pies) |
Altura | 525 pies (160 m) (SAS) |
Distancia más larga | 385 m (1.263 pies) (SAS) |
Límite de carga | 500.000 |
Liquidación arriba | Vehículos: N / A (restringido a camiones estándar por túnel y otras estructuras) |
Liquidación debajo | 58 m (191 pies) [1] |
No. de carriles | 10 |
Historia | |
Inicio de la construcción | 29 de enero de 2002 |
Fin de la construcción | 2 de septiembre de 2013 [2] |
Costo de construcción | $ 6.5 mil millones [3] ($ 7.180 millones en dólares de 2019 [4] ) |
Abrió | 2 de septiembre de 2013 22:15 |
Estadísticas | |
Trafico diario | 270.000 [1] |
Peaje | Solo en dirección oeste: $ 7.00 (horas punta) $ 3.00 (horas punta de viaje compartido) $ 5.00 (horas no punta entre semana) $ 6.00 (fin de semana todo el día) |
Localización | |
El Puente de la Bahía tiene dos secciones principales: los tramos de suspensión occidental y sus estructuras de aproximación entre San Francisco y la isla Yerba Buena (YBI) y las estructuras entre YBI y el término este en Oakland . La sección este original estaba compuesta por un vano en voladizo doble equilibrado, cinco vanos de entramado y una calzada de entramado. Esta parte se convirtió en motivo de preocupación después de que una sección colapsara durante el terremoto de Loma Prieta el 17 de octubre de 1989. El tramo de reemplazo está diseñado para resistir el terremoto más grande esperado durante un período de 1500 años, y se espera que dure al menos 150 años. con el mantenimiento adecuado. [10]
Fondo
¿Había sido conocido [ por quién? ] durante más de 30 años que un gran terremoto en cualquiera de las dos fallas cercanas ( San Andreas y Hayward ) podría destruir el tramo en voladizo principal . [ cita requerida ] Poco se hizo para abordar este problema hasta el terremoto de 1989 en Loma Prieta. El terremoto midió 6.9 en la escala de magnitud de momento y mientras el epicentro estaba distante del puente, una sección de 50 pies (15 m) de la plataforma superior de la parte del viaducto de celosía este del puente colapsó sobre la plataforma de abajo, lo que indirectamente resultó en una muerte al borde del colapso. [11] [12] El puente se cerró durante un mes mientras los equipos de construcción retiraron y reconstruyeron la sección caída. Reabrió el 18 de noviembre de 1989, con una nueva modernización más fuerte en su lugar. La falla se produjo en la transición entre la armadura pasante más al este y el segmento de la calzada de dos pisos más occidental, una ubicación donde el carácter de respuesta inercial de la estructura hace un cambio abrupto. El análisis del evento completado por el personal interno ha demostrado que el puente estuvo cerca de una falla mucho más catastrófica en la que el tramo de la viga pasante o el segmento de la calzada habrían caído de su estructura de soporte común. [ cita requerida ]
Estaba claro que el tramo oriental necesitaba ser más resistente a los terremotos. Las estimaciones hechas en 1999 colocaron la probabilidad de un gran terremoto en el área dentro de los siguientes 30 años en el 70%, aunque los estudios anunciados en septiembre de 2004 por el Servicio Geológico de los Estados Unidos han arrojado dudas sobre la previsibilidad de grandes terremotos basados en la duración de los precedentes. periodos tranquilos. Un análisis más reciente (2008) afirma una mayor probabilidad de un evento importante en la falla de Hayward. [13]
Propuestas de diseño
Modernización
La propuesta inicial para el tramo este implicaba la construcción de importantes columnas de hormigón para reemplazar o complementar los soportes existentes. También habría modificaciones en las vigas de celosía, ya que ahora están completas para los tramos de suspensión occidental. El costo estimado original para este reacondicionamiento fue de $ 200 millones. La apariencia general cambiaría poco. Debido a la conservación de la estructura original, los costos de mantenimiento continuo del puente seguirían siendo altos. La solidez de una modernización fue cuestionada directamente por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército en un informe sumamente crítico [14] e indirectamente por el colapso de un paso elevado modernizado en el terremoto de Northridge de 1994 en Los Ángeles, cuya estructura fue modificada en respuesta a el terremoto de San Fernando 23 años antes. [15]
Reemplazo
El análisis económico y de ingeniería en 1996 sugirió que un puente de reemplazo costaría unos cientos de millones de dólares más que una remodelación del tramo este existente, tendría una vida útil esperada mucho más larga (quizás 75 a 100 años en lugar de 30), y requeriría mucho menos mantenimiento. En lugar de modernizar el puente existente, CalTrans (Departamento de Transporte de California) decidió reemplazar todo el tramo este. El diseño propuesto fue un viaducto elevado que consta de columnas de hormigón armado y tramos de segmentos de hormigón prefabricado como se ve en la ilustración de la derecha. El criterio de diseño fue que el nuevo puente debería sobrevivir a un terremoto de magnitud 8.5 en cualquiera de varias fallas en la región (particularmente las fallas cercanas de San Andreas y Hayward). La estética de la propuesta no fue bien recibida ni por el público ni por sus políticos, caracterizándose como una "autopista sobre pilotes". [dieciséis]
Después de esto, el Panel Asesor de Ingeniería y Diseño (EDAP) de la Comisión Metropolitana de Transporte (MTC) llevó a cabo un concurso de diseño para un espacio exclusivo (un espacio con apariencia distintiva y dramática, único en el sitio). Se examinaron varias propuestas innovadoras hasta que todas menos cuatro propuestas presentadas por miembros de EDAP fueron seleccionadas como semifinalistas, y se seleccionó un ganador de este grupo. Esto planteó un grave conflicto de intereses, ya que los miembros de la EDAP que estaban seleccionando el diseño del puente revisaron las propuestas de sus propias empresas y rechazaron todas las propuestas que no tenían un representante en la EDAP. [17] [18] [19] El diseño elegido fue más caro que las alternativas, porque la estructura primaria no puede ser autoportante hasta que esté estructuralmente completa. Esto requiere la construcción de dos puentes, el primero de una cimbra para soportar el tramo final, que se eliminaría una vez completado el tramo final. También ha sido criticado por ser un diseño menos robusto estructuralmente y con costos de construcción menos predecibles que otros tramos modernos.
Alineación
En 1997, hubo muchas disputas políticas sobre si el puente debería construirse al norte o al sur del puente existente, con los "Mayors Brown" ( Willie Brown de San Francisco y Jerry Brown de Oakland ) en lados opuestos del problema. La isla Yerba Buena se encuentra dentro de los límites de la ciudad de San Francisco y la alineación norte propuesta (y actual) arrojaría una sombra sobre ciertos sitios de desarrollo principales en la costa este de la isla. Incluso la Marina de los EE. UU. (En ese momento la autoridad de control de la isla) estuvo involucrada a instancias de San Francisco en la restricción del acceso de los ingenieros de suelos de Caltrans al sitio propuesto. Eso puede haber causado un retraso de hasta dos años y muchos cientos de millones de dólares en costos adicionales. [20] [21]
Se determinó que varias opciones eran dignas de consideración y las autoridades estatales y federales las examinaron cuidadosamente de manera conjunta, con aportes de la Guardia Costera de los Estados Unidos . [22]
Las alternativas de grado incluyen:
- Ampliación del grado de aproximación al nivel del mar hacia el oeste, con una aproximación empinada al tramo.
- Usando una pendiente relativamente constante, incluso en una parte del tramo.
- Usar una pendiente relativamente constante para acercarse al tramo, con el nivel del tramo.
Se eligió la última alternativa porque se consideró que tenía un efecto visual superior y una experiencia de conducción mejorada. El grado del nuevo enfoque (rangos posibles estimados de 1.710% -1.779%; plataforma de suspensión curvada verticalmente con cresta, ligeramente diferente de lo que se eligió) [23] para el tramo del canal es algo menor que el de la estructura anterior (exactamente 4% para conexión suelo-cubierta superior; exactamente 2,74% para cerchas de cubierta y cerchas pasantes este 2; gradiente de transición para cerchas pasantes centrales; exactamente 1,3% para brazos en voladizo y cerchas pasantes oeste 2; curva vertical con cresta entre torres en voladizo) [24 ] y se proporciona menos espacio libre para el buque debajo del tramo debido principalmente a la profundidad de las estructuras de la caja de cubierta.
Alternativas de alineación incluidas (vea la imagen a la derecha para más detalles):
- S4: una alineación sur, ligeramente curvada, pero una ruta más corta que las alternativas del norte.
- N2: una alineación norte de dos curvas cerca del puente existente.
- N6: alineación de una sola curva, con el tramo principal tendiendo hacia el norte a la curva hacia los viaductos de acceso este, paralelos al acceso de la calzada de celosía de doble piso existente.
Se seleccionó la última alternativa, ya que presenta una vista superior de San Francisco hacia el oeste en comparación con las otras donde las vistas están oscurecidas por la isla Yerba Buena. Cualquier pista más al norte enfrentaría circunstancias geotécnicas más difíciles.
Propuesta de nomenclatura
En diciembre de 2004, la Junta de Supervisores de San Francisco , en honor a Joshua A. Norton , aprobó una resolución "instando al Departamento de Transporte de California y a los miembros de la Asamblea y el Senado de California a nombrar las nuevas adiciones al Puente de la Bahía de San Francisco en honor a del Emperador Norton I, Emperador de los Estados Unidos y Protector de México ". [25] La propuesta no fue apoyada por el Ayuntamiento de Oakland y el puente no tiene un nombre oficial. [26]
Licitación y construcción inicial
Aunque fue algo controvertido, las autoridades decidieron permitir que las ofertas incluyan componentes y materiales importantes que no se fabrican en los Estados Unidos. [27] Esto se debió en parte al costo de los materiales, y especialmente a la falta de instalaciones de fabricación adecuadas dentro de los Estados Unidos, o incluso dentro del hemisferio occidental. Por el contrario, China, donde los componentes de la plataforma SAS (incluido el cable masivo, las secciones clave de la torre icónica y la plataforma) fueron construidos por Shanghai Zhenhua Heavy Industries Company, tiene productores de materiales de bajo costo. Otros componentes importantes se produjeron en Japón, debido a la disponibilidad de grandes capacidades de fundición, soldadura y mecanizado de acero. Los sillines de suspensión se fabricaron en Inglaterra. Como los fondos federales para carreteras generalmente vienen con restricciones "Made in America", el puente se construyó sin esos fondos, para los que de otro modo calificaría debido a su transporte por la Interestatal 80 . [28]
Las autoridades [ ¿quién? ] se sorprendieron cuando abrieron las ofertas en la porción de torre propuesta y solo se recibió una oferta por US $ 1.4 mil millones, considerablemente más que su estimación de alrededor de $ 780 millones. Esto se debió en parte a un aumento en el costo del acero y el hormigón , particularmente como resultado del auge simultáneo de la construcción en China, [29] pero también debido a las incertidumbres en la construcción debido al diseño innovador. Se esperaba que el proyecto completo, que requiriera 100.000 toneladas de acero estructural, costara 6.200 millones de dólares en julio de 2005, frente a una estimación de 1.100 millones de dólares en 1997 (para un viaducto simple) y una estimación de 2.600 millones de dólares de marzo de 2003 que incluía un tramo de torre. A pesar del aumento en los costos, la construcción del reemplazo comenzó el 29 de enero de 2002, y la finalización originalmente estaba programada para 2007. El tramo finalmente se abrió el 2 de septiembre de 2013.
Eliminación del intervalo de firmas
El 30 de septiembre de 2004, la oficina del gobernador Arnold Schwarzenegger anunció que, sin fondos suficientes autorizados por la legislatura, se debe permitir que la oferta expire. En ese momento, no estaba claro si esto requeriría un rediseño para obtener un tramo menos costoso.
1: Suspensión autoanclada (todo acero)
2: Torre de hormigón SAS modificada
3: Atirantado asimétrico de dos tramos (hormigón)
4: Atirantado simétrico de dos tramos (hormigón)
5: atirantado de tres tramos de dos torres (hormigón)
6: Extienda el puente Skyway hasta YBI
El 10 de diciembre de 2004, la oficina del gobernador anunció que el concepto de tramo de firma había sido descartado, y que el puente sería el viaducto simple propuesto originalmente. El diseño, después de haber completado el círculo, seguía siendo caro debido al alto costo continuo de los materiales. Muchos [ ¿quién? ] argumentó que habría poca diferencia en el costo final con esta propuesta menor, ya que ese concepto requería obtener nuevos permisos, quizás agregando otros dos o tres años; Además, es posible que un viaducto ni siquiera pueda obtener la aprobación de la Guardia Costera, ya que el ancho máximo del canal de navegación se reduciría casi a la mitad. La reacción local a este anuncio fue intensa, y la mayoría sugirió que el puente se construyera según lo propuesto, ya sea en el material de acero como licitación o usando una torre de concreto reforzado de apariencia similar pero de menor costo.
Restablecimiento del diseño original
El punto de vista de los activistas y de los políticos regionales a favor del "puente de firmas" fue reforzado por un informe de un analista legislativo a finales de enero de 2005. [30] El informe indicó, debido a retrasos adicionales y todos los nuevos requisitos de permisos, que la propuesta de viaducto del gobernador probablemente podría cuestan fondos adicionales y tardan más en completarse que el período de firmas propuesto. Esta opinión fue reforzada por un informe adicional en marzo de 2005 [31] que indica que la demora impuesta por el gobernador ya había agregado al menos $ 100 millones al costo esperado (posteriormente modificado a $ 83 millones en un informe de diciembre de 2005).
La controversia sobre el diseño continuó durante más de seis meses. En esencia, el gobernador creía que todo el estado no debería compartir los costos de construcción del puente, ya que lo consideraba un problema local. Los californianos del norte señalaron que cuando las partes del sur del estado experimentaron desastres, el estado apoyó la reconstrucción, especialmente como se vio en la reconstrucción de autopistas por terremoto y la posterior modernización sísmica de las estructuras y puentes de las autopistas estatales. Dado que el objetivo del reemplazo del tramo este es evitar la necesidad de una reconstrucción completa después de un gran terremoto, los residentes del Área de la Bahía se sintieron justificados en su pedido de apoyo estatal.
El gobernador Schwarzenegger anunció un compromiso el 24 de junio de 2005. El gobernador dijo que él y el presidente pro tempore del Senado estatal, Don Perata, habían llegado a un acuerdo para resucitar los planes para el período de firmas. Las estimaciones de costos de los gastos de aplazamiento del contrato y el rango de inflación atribuible a la demora han oscilado hasta $ 400 millones. Los costos directos debido al cese del trabajo incluyeron cierto desmantelamiento de estructuras temporales y su reconstrucción en el reinicio posterior.
Después de ser aprobada por la legislatura, la legislación de compromiso redactada por la senadora Loni Hancock fue firmada por el gobernador el 18 de julio de 2005. [32] El compromiso exigía que el estado contribuyera $ 630 millones para ayudar a cubrir los $ 3.6 mil millones en sobrecostos, y los peajes del puente se elevarán a $ 4 a partir de 2007. En el momento de la firma, la parte de la vía aérea del puente estaba completa en un 75 por ciento y el estado estaba comenzando a prepararse para extender el tramo de suspensión para nuevas licitaciones. El proyecto completo estaba programado para completarse en 2013 a un costo estimado de $ 6.3 mil millones, sin contar la demolición del tramo anterior.
En enero de 2006, se determinó que los costos de la estructura principal de acero eran $ 400 millones por encima de estas expectativas. Se abrieron nuevas ofertas para el tramo principal el 22 de marzo de 2006, con dos presentaciones por 1,43 y 1,600 millones de dólares. Debido a las reservas acumuladas con un peaje de $ 3.00 durante la demora, las autoridades sugirieron inicialmente que no se requerirían peajes adicionales que excedan los $ 4.00, pero debido a costos adicionales en otras partes debido a la demora y al costo de reiniciar la base del tramo principal trabajo, ahora se espera un peaje eventual de $ 5,00. (El peaje sólo se cobra en dirección oeste). La oferta baja de una empresa conjunta de American Bridge y Fluor Corp. , denominada ' American Bridge-Fluor , fue aceptada el 19 de abril de 2006. [33]
Diseño y construcción
Viaducto de Skyway
El viaducto de la vía aérea conecta la parte SAS del puente con la costa de Oakland. Para 2007, se completó el 75 por ciento de la parte de la vía aérea. Dado que esta sección cruza la parte menos profunda de la bahía, los cimientos se construyeron dentro de ataguías de tablestacas . A mediados de 2009, se estaba terminando la conexión final de la parte del viaducto con el nivel del suelo en el extremo este y se estaba uniendo la pasarela peatonal a las secciones terminadas.
En lugar de colocar pilotes lo suficientemente profundos como para llegar al lecho de roca, los pilotes se basan en lodo arcaico firme debajo del lodo blando depositado por la minería de placeres distantes a fines del siglo XIX. Dado que incluso el lodo arcaico es demasiado débil en esta aplicación de carga concentrada para pilotes de fricción verticales convencionales, se clavaron pilotes tubulares de gran diámetro (dentro de las ataguías bombeadas y secas) en ángulos, formando una base "aplastada" (aplastada), a través del barro arcaico. en la arena, el barro y la grava agregados firmes de la formación Alameda. [34] Cuando se necesitaban pilotes largos, los segmentos se soldaban entre sí a medida que se instalaban los segmentos completos.
Cuando todos los pilotes estuvieron en su lugar, se vertió una plataforma de hormigón armado en la parte inferior de la ataguía para formar una base para la columna, y posteriormente se colocó en su lugar alrededor de la barra de refuerzo utilizando un encofrado metálico reutilizable .
Un solo segmento de viaducto ubicado sobre cada columna se colocó en su lugar utilizando formas. [35] Pares de segmentos prefabricados de tramo, fabricados en Stockton , se trasladaron a la ubicación y se colocaron en su lugar con un elevador en voladizo especializado. (Los elevadores en voladizo, los contrapesos y otros equipos y materiales se levantaron con una grúa barcaza o con una grúa autoelevadora ubicada entre columnas adyacentes). Una vez en la ubicación adecuada, los segmentos opuestos se podían unir con tendones (cables dentro de conductos). que se tensan con gatos), formando un voladizo equilibrado sobre la columna. Finalmente, se cerró el espacio en los vanos entre las columnas, formando una viga reforzada con tendones.
El Oakland Touchdown es una calzada elevada curva que conecta la vía aérea con la costa de Oakland (el comienzo del puente). La curva es necesaria para llevar la alineación a la de la carretera de acceso a nivel del suelo existente. Al igual que la Estructura de transición de la isla Yerba Buena (YBITS) al oeste del tramo principal, esta sección también es un segmento final del nuevo puente y se está construyendo al mismo ritmo que el YBITS. El proceso de construcción consta de dos fases, la primera fase ya finalizada [ ¿cuándo? ] (lado del tráfico en dirección oeste). El aterrizaje en dirección este no se pudo completar hasta que la carretera existente estuviera fuera del camino. Esto se hizo mediante la construcción de un giro suave hacia el sur para que se pueda completar el aterrizaje. [36] [37] La primera etapa de este trabajo fue mover el tráfico en dirección este hacia el sur y se completó con solo retrasos menores durante el feriado del Día de los Caídos en 2011 (28-30 de mayo). [38] La experiencia de conducción se ha mejorado, sin los problemas que vienen con la infame curva S . [39] [ investigación original? ] Una segunda etapa para mover el tráfico en dirección oeste hacia el espacio disponible requirió la construcción de un acceso elevado. Esto se completó el 19 de febrero de 2012. [40] Se espera que este procedimiento diseñado recientemente ahorre tiempo en el esfuerzo total, acelerando la finalización del tramo. [41] El Oakland Touchdown se completó en marzo de 2013.
El fin de semana de tres días que comenzó a las 8:00 pm del viernes 17 de febrero de 2012, se cerraron los carriles en dirección oeste para permitir la conexión de la vía de acceso con la nueva estructura temporal. La ejecución de esta tarea dependía del clima, se requerían condiciones secas para volver a marcar los carriles, y no se determinó hasta unos días antes que el trabajo se realizaría este fin de semana. Originalmente programado para completarse a las 5 a. M. Del martes 21 de febrero, el trabajo se completó 34 horas antes de lo previsto y se abrió al tráfico aproximadamente a las 7:15 p. M. Del domingo 19 de febrero. [42]
Tramo principal
El tramo principal es de un tipo poco construido, un puente colgante autoanclado . Es único por ser una sola torre y asimétrico , un diseño adaptado al sitio. Para la limpieza del canal de navegación, el puente requeriría al menos un tramo largo, mientras que el acceso rápido al lecho rocoso se encontraba solo cerca de la isla Yerba Buena. Un diseño atirantado de dos torres requeriría cimientos de torre muy profundos, y un puente colgante de dos torres convencional requeriría además un ancla masiva para ser construida en lodo profundo de la bahía. La naturaleza curva del enfoque impone restricciones adicionales al diseño.
Mientras que los puentes anteriores de este tipo usan ojales de cadena , el tramo largo que se necesita aquí usa cable de alambre, como otros puentes colgantes modernos. Excepcionalmente, se trata de un solo bucle de cable en lugar del par de cables habitual y, en lugar de colocarse sobre las pasarelas, se arrastraron haces sustanciales de hilos hasta su lugar con un soporte temporal sobre las pasarelas, que finalmente se suspendieron tensando el hilo. . Estos haces de hilos se dispusieron luego para finalmente compactarse para formar el cable principal completo.
Elevación y plano: altura 160 metros (520 pies), longitud 624,385 metros (2048,51 pies)
(no se muestra arriba, el cable es continuo en el extremo occidental, más a la izquierda).
Extremo este: Los cables principales se anclarán dentro de la estructura de la plataforma cerca de aquí. Esta estructura ligera es insuficiente como anclaje para un tramo de suspensión convencional. En cambio, las fuerzas de tracción del cable principal son resistidas por las fuerzas de compresión en la estructura de la caja de la cubierta del tramo principal. (Imagen de otoño de 2008, otras en esta sección de primavera de 2011)
Esquina noroeste: montura de desviación (giro) de 90 grados para el cable principal. Las llaves de extremo tubulares de sacrificio (amarillas) mantendrán la alineación con la estructura de transición.
Extremo oeste: contrapeso del extremo occidental detrás de las columnas de la estructura de aproximación, andamio de torre SAS / pórtico más allá
Esquina suroeste: extremo sur de la tapa / contrapeso del extremo occidental de concreto, caja de la plataforma más occidental del extremo sur a la derecha con puntales de soporte de pasarela y terminaciones de cables de suspensión
Al ser asimétrico, el tramo occidental más corto debe ser derribado contra las fuerzas impuestas por el tramo oriental más largo. Para evitar la elevación de las columnas de soporte, el tramo se termina con un peso final de hormigón macizo. Este peso final también lleva las sillas giratorias para los cables principales. Como se ve en la imagen de la esquina noroeste de arriba, hay un componente ascendente en la fuerza de tensión proporcionada por el cable principal, y es este componente el que elimina la mayor parte del peso de la tapa del extremo de sus columnas. (El componente mayor, horizontal, es contrarrestado por las fuerzas de compresión ejercidas por la estructura del tablero de caja, como es característico de este tipo de puente).
Los segmentos de cada uno de los dos tramos de la plataforma serán retenidos en compresión durante un terremoto severo por tendones internos postensados que unen las tapas de los extremos, transportados internamente en bandejas de cables. Estos tendones son necesarios ya que el soporte del extremo este es mucho más liviano que el contrapeso occidental y las condiciones del suelo son radicalmente diferentes en cada extremo, el extremo occidental está fundado en lutitas rocosas mientras que el extremo oriental, con soportes verticales clavados en el lecho rocoso, es mayoritariamente contenidos dentro de depósitos de lodo más blando, que responden mucho más activamente a los choques sísmicos que la lutita. La intención es que la combinación de los tendones tensados y la estructura de la caja del lecho de la carretera de compresión mantenga las dos tapas de los extremos en la misma posición relativa.
Los segmentos de puente en cada extremo no son simples repeticiones de los segmentos del tramo central. Los segmentos extremos de la plataforma en el extremo este están curvados e inclinados para entrar en la parte curva de la vía aérea. Estos segmentos extremos también están más allá de los anclajes de los cables principales y las columnas de soporte del este y una parte sustancial del puente que une la vía aérea ya está en su lugar (la parte gris que se ve arriba). Los segmentos de la plataforma del extremo este en el extremo occidental deben coincidir con la parte horizontal en dirección este del conector YBITS, mientras que los segmentos en dirección oeste (lado norte) comienzan un ascenso hacia el YBITS en dirección oeste, elevando el tráfico hacia la plataforma superior del túnel Yerba Buena.
Construcción de curva en S
El antiguo puente en voladizo estaba conectado al túnel de Yerba Buena con una calzada de celosía de dos pisos que incluía una sección curva. Como esta estructura ocupaba un área que debía quedar libre para el acceso al nuevo puente, fue necesario construir un acceso temporal completamente nuevo al puente viejo. Esto fue requerido para girar hacia el sur para despejar el área para nuevas construcciones, y luego regresar al norte con una curva más severa para conectar con el voladizo. Como solo habría unos pocos días disponibles durante los cuales el puente podría cerrarse al tráfico, la parte curva se construyó adyacente a su posición final en un caballete que se extendía por debajo y más allá del antiguo conector curvo. Durante el reemplazo, la sección antigua se quitó con un gato (hacia el norte) y la nueva sección se colocó en su lugar.
29 de septiembre de 2009: Nuevo conector en S con tráfico, la sección blanca reemplazó el segmento original trasladado a su izquierda, el resto de la sección original está parcialmente desmantelado, para ser reemplazado con una estructura de transición permanente al nuevo puente. El mirador está cerca del centro de control del puerto de la Guardia Costera de los EE. UU. Sobre el túnel de Yerba Buena.
20 de abril de 2010: En el conector en S, el resto de la sección original ahora está desmontado y el contrapeso del tramo principal está en su lugar. Las secciones principales del tramo se colocan sobre la estructura de celosía de cimbra.
28 de febrero de 2011: apuntalamientos del conector en S con columnas permanentes y cimbra más allá.
El 3 de septiembre de 2007 se puso en servicio el primer tramo asociado con la construcción del nuevo tramo este, el tramo temporal de 300 pies (91 m) que conecta la sección principal en voladizo con el túnel de la isla Yerba Buena. La construcción del nuevo tramo de conectores comenzó a principios de 2007 junto con el tramo existente. Caltrans cerró el Bay Bridge durante el fin de semana del Día del Trabajo para que las cuadrillas pudieran reemplazar el tramo anterior. Una vez que se quitó la sección anterior, el nuevo tramo se colocó en su lugar utilizando un sistema guiado por computadora de gatos y rodillos hidráulicos. La nueva sección se aseguró en su lugar y el puente se volvió a abrir 11 horas antes de lo previsto, para el viaje diario de la mañana del 4 de septiembre de 2007. [43] [44] En septiembre de 2009, durante un solo cierre por vacaciones, se instalaron nuevas estructuras de acero temporales en la ruta. Se instaló el tráfico alrededor de la ubicación de los accesos finales al nuevo puente y se completaron sus conexiones con la salida del túnel y el puente existente, al igual que se hizo en septiembre de 2007. Este desvío permitió la construcción de la estructura de transición permanente entre la salida del túnel de dos pisos y la nueva estructura de puente de lado a lado. Una vez completado el puente, otro cierre extendido permitió la remoción de la estructura temporal y la finalización del enlace de la carretera.
La curva en S se hizo conocida por sus accidentes, desde choques de guardabarros hasta una caída fatal. [45] Los naufragios ocurren típicamente durante los tiempos de no viaje, cuando el tráfico fluye más rápido, en o por encima del límite general del puente de 50 mph. Después de un accidente grave se instalaron señalización adicional e indicadores visuales y físicos que indican el límite de velocidad de la curva en S de 40 mph. [46] El aviso de velocidad del piso superior en la curva se publicó como 35 mph y se instaló un sistema mejorado de "bandas sonoras". [47] [48]
Cimbra SAS
Toda la estructura de la plataforma debe apoyarse en una alineación precisa hasta que:
- Las tapas de los extremos con anclajes y monturas giratorias y tensadoras están completas.
- La torre con su montura de cable principal está completa.
- Todos los segmentos de la plataforma están en su lugar y unidos.
- Se colocan y tensan los tendones internos.
- El cable principal está hecho girar.
- Todos los cables de suspensión están en su lugar y ajustados para la tensión.
- La tensión del cable principal se equilibra en cada lado. (Esto se mantiene mientras se tensan los cables de suspensión).
La cimbra para realizar esta tarea es un par de puentes de celosía sustanciales, prefabricados en segmentos, con columnas y segmentos de luz levantados en su lugar por grúas barcazas. Las cerchas se apoyan en cimientos que consisten en o construidos sobre pilotes profundamente hincados. Una vez completado el puente, toda la estructura de la cimbra y todos los soportes submarinos expuestos serán removidos para crear un canal seguro para los barcos de gran calado que transitan hacia y desde el Puerto de Oakland .
Colocación de la cubierta
A fines de agosto de 2009, se completó el trabajo de la columna temporal, se colocaron los tramos de celosía y se colocaron secciones prefabricadas sobre ella. [49] [50] Se utilizó una grúa barcaza gigante, el Left Coast Lifter , para colocar las 28 estructuras de caja de la cubierta principal. [51] La colocación del segmento principal en la sección SAS del puente se completó a principios de octubre de 2011. [52] El 19 de octubre de 2011, el pequeño espacio entre la plataforma SAS y la extensión de la vía aérea curvada finalmente se cerró para el lado este. , y la brecha hacia el oeste se cerró la semana siguiente. En noviembre de 2011, se completó la colocación de la plataforma del tramo SAS, lo que hizo 1½ millas de calzada continua. [53]
En julio de 2013, se completó todo el tramo SAS y se inició la pavimentación de asfalto para la calzada. Cada segmento de la plataforma está pavimentado con dos capas de asfalto y concreto de una pulgada que deben ser muy duraderas y durar toda la vida útil del puente. [54] Sin embargo, el resto del puente no está pavimentado con asfalto, sino que solo recibió un acabado de revestimiento protector. [55]
Left Coast Lifter in situ, 4 de enero de 2011
Instalación de cubierta parcial, finales de 2010
1 de junio de 2011: Progreso de la construcción en el tramo SAS en una tarde cercana al solsticio de verano.
1 de octubre de 2011: A lo lejos, el Coast Lifter izquierdo está colocando el último de los segmentos de la cubierta del tramo principal. Dos segmentos cortos adicionales unirán el tramo principal a la extensión curva de la vía aérea. Los principales cables de suspensión seguirán las curvas delineadas por las pasarelas instaladas recientemente. Diez cables de retención a la derecha de la torre (debajo de las pasarelas) precargan la torre, doblándola 17 pulgadas (430 mm) hacia el oeste contra las fuerzas que impondrá el cable principal cuando el puente esté completo, permitiendo que la torre esté vertical cuando se eliminan las retenciones. Posteriormente a esta imagen, se instalaron el cableado de soporte del viajero y los soportes de cableado, y se colocaron y compactaron todos los hilos principales del cable, y se colgaron, unieron y tensaron los cables de suspensión.
7 de julio de 2013: El nuevo tramo está estructuralmente completo y es autosuficiente. Se han quitado las pasarelas de cables y se ha desmontado el marco de la torre; la cimbra temporal restante se está quitando del extremo este del tramo principal.
Torre del tramo principal
El diseño emplea extensas técnicas de absorción de energía para permitir la supervivencia y el acceso inmediato para los vehículos de emergencia luego de un Terremoto Máximo Acreditable (MCE), estimado en una magnitud de momento de 8.5 en un lapso de tiempo de 1500 años. En lugar de diseñar para la rigidez, es en cambio una estructura flexible, con movimiento resonante absorbido por el cizallamiento plástico de componentes reemplazables sacrificables. Los terremotos más pequeños impondrán principalmente tensiones elásticas en los componentes, con una mayor proporción de tensiones plásticas (y por lo tanto absorbentes de energía) en los terremotos más grandes. Esta filosofía de diseño se extiende a otros componentes metálicos del puente, incluidas las chavetas de los extremos tubulares de sacrificio que alinean la suspensión autoanclada con sus estructuras de aproximación en cada extremo.
La torre consta de cuatro columnas. Cada columna aproximadamente pentagonal consta de cuatro secciones cónicas y / o rectas, unidas de extremo a extremo por placas externas y uniones de dedos de larguero internas aseguradas con sujetadores. [56] Las columnas también están unidas horizontalmente por estructuras de caja de sacrificio. Estas uniones de caja están destinadas a absorber el movimiento inducido por terremotos mediante la deformación por cizallamiento elástico y plástico cuando la torre se balancea. Bajo un terremoto severo, esta deformación absorbe energía que de otro modo podría conducir a un movimiento destructivo de la torre, protegiendo así la estructura primaria del tramo. Se espera que este diseño permita el uso inmediato del puente para vehículos de emergencia, reemplazando las uniones según sea necesario para restaurar el puente a su condición original. [57] Excepcionalmente, la torre no tiene conexión directa con los lechos de la carretera, con suficiente espacio para permitir que se balancee bajo terremotos severos sin colisión.
Construcción de torres
El proceso para construir la torre SAS sobre sus cimientos constaba de cinco fases. Cada una de las primeras cuatro fases consistió en levantar segmentos de cuatro columnas similares y atornillarlos en su lugar y a los elementos que los conectan, mientras que la última fase consistió en levantar la tapa superior final que llevará el cable principal de coronación. El 28 de julio de 2010, se erigió el primero de los cuatro pilares de la torre principal bajo cubierta, que llegó a principios de mes en barcaza desde China. [58] Fueron colocados levantando un extremo de una barcaza a un andamio temporal, con un carro en la barcaza para permitir que el extremo inferior se moviera en su lugar. Después de que las columnas se atornillaron en su lugar, el andamio se extendió hacia arriba para permitir que el siguiente conjunto de columnas sobre la plataforma se erigiera, levantara y trasladara a su posición, un proceso que se repite para cada una de las fases restantes. [59] [60]
La construcción de la torre continuó cuando finalmente llegó el segundo juego de columnas en la semana del 24 de octubre de 2010, casi tres meses después de que se colocó el primer juego. El segundo conjunto de columnas se erigió mediante un pórtico sobre el andamio y se colocó sobre las primeras cuatro columnas que se colocaron a principios de año. Una vez que las columnas se colocaron en su lugar, se atornillaron junto con el primer conjunto de columnas. Después de que se completó esta segunda fase, la torre ahora estaba completa en un 51 por ciento y se encontraba a una altura de 272 pies. El tercer juego de columnas de la torre no llegó hasta la semana del 15 de diciembre de 2010. El tercer juego, ahora con una grúa más grande, se levantó y se colocó sobre el segundo juego de columnas. La torre ahora se encontraba a una altura impresionante de 374 pies y estaba completa en un 71 por ciento. [61] El proceso de construcción no continuó hasta el año siguiente cuando el conjunto final de columnas de la torre finalmente llegó para el Día de San Valentín de 2011. Estas cuatro columnas, cada una de 105.6 pies de altura, se levantaron en la semana del 28 de febrero de 2011 y se colocaron sobre el tercer conjunto de columnas. La torre ahora se encontraba a una altura de 480 pies y estaba completa en un 91 por ciento. [62]
La quinta y última fase de la torre consistió en levantar una rejilla (una estructura para unir las columnas, más comúnmente utilizada como elemento de cimentación) que pesa alrededor de 500 toneladas, levantar el cable principal de 450 toneladas y finalmente levantar la cabeza de la torre final que completó toda la torre SAS. Todas estas piezas finales llegaron al sitio el mismo día que llegó el cuarto juego de columnas de la torre. El 15 de abril de 2011 comenzó la primera parte de la quinta y última fase. La rejilla de 500 toneladas se levantó 500 pies en el aire y se colocó sobre el cuarto juego de columnas. La torre se situó entonces a una altura de 495 pies y estaba completa en un 94 por ciento. Se tardó aproximadamente un día en levantar y colocar la rejilla en la parte superior de la torre. [63]
Colocación del sillín de doble cable de coronación
Trabajando todo el día 19 de mayo de 2011, los ingenieros de operaciones y los trabajadores del hierro levantaron y colocaron la silla de cable doble de 900,000 libras (410,000 kg) encima de la torre SAS. Si bien una gran parte del tramo se fabricó en China, esta pieza en particular se fabricó en Japón, al igual que las silletas de desviación oriental y occidental y la silleta de elevación hidráulica del cable principal.
Esta montura de cable guía y sostiene el cable principal de una milla de largo sobre la torre que se colocó más adelante en el año. En diciembre de 2011, se completó la colocación de la plataforma del tramo SAS y finalmente comenzó el progreso de la construcción del cable. Sin embargo, unos meses antes, en julio de 2011, la cabeza de la torre se levantó y se colocó sobre el sillín en un accesorio de prueba y luego se retiró para permitir el tendido del cable. Más tarde, en 2012, los cables se colocaron completamente en el soporte de la torre y luego se anclaron en todo el tramo SAS. Luego, la cabeza de la torre se instaló permanentemente por última vez, junto con las balizas de advertencia de la aeronave, completando toda la torre SAS a una altura final de 525 pies (160 m). [64]
Cable de suspensión principal SAS
La silla de la torre incluye ojales para la fijación de cables temporales que soportan cuatro pasarelas, cada una de las cuales es un simple puente colgante (llamado pasarela) que permite el acceso al mecanismo de giro del cable y al cable principal durante la construcción. De varias formas similares a un telesilla , cables superiores adicionales transportaban uno o más de estos viajeros, dispositivos con ruedas que se desplazaban de un extremo al otro del tramo, tirados por cables de tracción manipulados por varios cabrestantes.
Muestra de prueba compactada, final que se muestra arriba
Sillín de cable de suspensión en el tramo occidental
Soporte de cable de suspensión para el nuevo tramo SAS
Terminación del cable de suspensión en la caja de la plataforma SAS
Esquema de arrastre para hilos de alambre paralelos
Se han colocado dos manojos de hebras sobre bobinas de desenrollado.
Al desenrollarse de su carrete, una hebra pasa a través de varias guías de lanzamiento.
El hilo se alimenta hacia el pórtico de lanzamiento.
El pórtico de lanzamiento posiciona y tensa el cable de soporte para el bastidor de acarreo.
Un trabajador inspecciona el bastidor de acarreo en el pórtico de lanzamiento.
Fijación de una hebra al bastidor de transporte.
Se tira del primer hilo.
En el extremo occidental, los hilos pasan por el sillín tensor.
Cuando se encuentra una montura de desviación, la hebra se guía a través de una ranura de peine específica. Se colocan bloques de madera para evitar la deformación de las guías de hilo adyacentes.
El cable se lleva al área de terminación.
La hebra se adjuntará a una terminación específica.
La primera hebra está en posición y apoyada antes de la terminación y tensión.
Los inspectores amortiguan el movimiento de la hebra inducido por el viento para permitir mediciones de la hebra.
Uno de los cuatro compactadores de cable principales se coloca en su lugar.
El compactador de cable se mueve a un punto de partida.
Compactadores trabajando en las secciones de cables principales occidentales.
Se observa el efecto de la compactación PWS, seguido de una envoltura de alambre de acabado después de la colocación del sillín.
Los inspectores verifican la compactación adecuada midiendo la circunferencia del cable.
Después de la colocación de la montura, se ha aplicado la envoltura final del cable en S y se han montado los accesorios de iluminación del tramo principal.
El tramo principal utiliza un solo cable, hilado con grupos de cables preempaquetados desde un punto de anclaje en el extremo este del tramo principal, a través de una silla de desviación horizontal de la esquina este, sobre una silla de desviación vertical en el extremo este, hacia arriba y hacia arriba. la mitad correspondiente del sillín de la torre principal, hasta un sillín de desviación de 90 grados en el contrapeso occidental, a través del contrapeso, pasando sobre el sillín de tensión hidráulica, alrededor del sillín de desviación occidental opuesto, hasta la otra mitad del sillín de la torre principal , sobre una silla de desviación vertical hacia el este hasta la silla de desviación de la esquina este final, hasta el punto de anclaje apropiado en el ancla de la hebra este opuesta al comienzo. [sesenta y cinco]
A medida que se coloca un paquete, inicialmente se apoya en soportes montados en la pasarela, luego se unen ambos extremos y el cable se tensa en los puntos de anclaje orientales. Al igual que con un tramo de suspensión de cable convencional, todos los haces tensados se comprimieron en una forma circular y se protegieron con una envoltura circular de alambre. Se agregaron monturas para los cables de suspensión y se colocaron y tensaron los cables de suspensión. El tensor del cable de suspensión levantó el tramo de su cimbra de soporte. [66]
A mediados de junio de 2011, comenzaron los preparativos para el hilado del cable principal instalando las pasarelas temporales en el tramo SAS. Se instalaron ambas pasarelas occidentales y, a mediados de agosto, las cuatro pasarelas se instalaron en su lugar y se pudo ver una aproximación del contorno completo del puente. Las cuatro pasarelas, el viajero, su cable de suspensión y los cables de tracción y los cabrestantes y las pistas especializadas en las sillas de desviación tenían que estar en su lugar antes de que pudiera comenzar el arrastre de los hilos. Estas pasarelas eran necesarias para el acceso de los trabajadores a los hilos del cable para agruparlos y colocarlos a medida que se colocan los cables individuales.
El trabajo en septiembre de 2011 incluyó la instalación de las pistas de giro para los viajeros en los sillines de desviación occidental. Estas pistas permitieron el movimiento continuo del viajero a través del extremo occidental del tramo principal. A mediados de octubre de 2011, se instalaron los cables viajero. También se instaló un grupo temporal de tirantes de torre hacia el oeste, destinados a resistir las fuerzas de vuelco impuestas por el cable principal desnudo. Posteriormente, se instalaron las silletas de desvío este, preparando el puente para la colocación de cables.
Colocación de cables
La técnica de construcción de cables difería significativamente de la utilizada para los tramos occidentales anteriores y puentes colgantes convencionales similares. En ese método, los cables se hilaron solo unos pocos alambres a la vez, con haces formados a medida que los alambres se hilaron tirando de un bucle a lo largo de la ruta del cable. El SAS utilizó una técnica diferente, con los hilos de alambre prefabricados en paquetes de cables de una milla de largo con terminaciones de paquetes ya colocadas, tiradas arrastrando un extremo a través de la ruta. Después de la unión a la terminación, se realizó una operación de tensado en cada paquete en el punto de anclaje este, y los paquetes se suspendieron unos pocos pies por encima de la pasarela. Se instalaron un total de 137 paquetes de este tipo. A medida que se colocaron los haces, se ataron temporalmente para formar el cable. El cable estaba completamente en su lugar a finales de mayo de 2012. Más tarde se compactó en forma circular y luego se envolvió con una cubierta protectora de alambre. A mediados de marzo de 2013, se completó la parte occidental y se retiraron las pasarelas. El enrollado de alambre todavía estaba en progreso en la porción este.
Dado que los cables principales se curvan y los cables de suspensión se extienden hacia el borde de la plataforma, el diseño del sillín es individual para la ubicación, y se fabrica en pares de imágenes especulares para cada lado. A mediados de junio de 2012, la mayoría de las sillas estaban colocadas sobre el cable principal. Los cables de suspensión de cables metálicos se colocaron sobre estas sillas y luego se tiraron hacia afuera y se unieron a las proyecciones de la cubierta principal.
En un puente colgante convencional, las secciones de la plataforma se cuelgan en su lugar y, por lo tanto, tensan inmediatamente los tirantes. La longitud inicial adecuada de cada suspensor está predeterminada por cálculos de ingeniería y se requieren ajustes para el posicionamiento relativo del segmento y la igualdad de distribución de carga entre los varios suspensores de la sección. En este puente, los tramos de tablero ya se encontraban en una posición relativa fija (estando unidos y apoyados sobre la cimbra) y todos los cables de suspensión deben someterse a tensiones específicas individualmente para tensar el cable principal. Se utiliza una silla de montar en el extremo occidental para equilibrar la tensión entre las secciones del cable principal único.
El tensado del cable de suspensión se realiza por etapas. El grado de tensado en varias etapas y el orden de tensado es fundamental para este procedimiento. [67]
A partir de 2011, se aplicó un equilibrio adecuado entre los tramos de cable principal y los cables de suspensión y la tensión adecuada a los cables principal y de suspensión. El 20 de noviembre de 2012, se completó este proceso, lo que hizo que la parte SAS del puente fuera autosuficiente. [68] Después de eso, se quitó la cimbra.
Fase | Descripción | |
---|---|---|
1 | Levante y tensione 26 de 50 grupos de suspensores en cada lado (8 a la vez en los primeros 3 pasos, 2 en el cuarto paso), seguidos luego los ajustes finales (pasos 5–18). En los primeros 8 pasos, el 80% de la carga se transfirió del truss temporal al cable. | |
2 | Levanta y tensa 3 grupos de tirantes más, lo que hace un total de 29 de 50 en cada lado. | |
3 | Jack y tensar los 21 grupos de suspensión finales, terminando de tensar los cables. |
Estructura de transición de la isla Yerba Buena
Progreso de finales de 2011: una parte del tramo SAS se ve en la parte inferior de la imagen.
Finales del verano de 2012: la cimbra y el encofrado del enlace en dirección oeste se desmontaron y ahora se utilizan para construir el enlace en dirección este (centro de la imagen).
La Estructura de Transición de la Isla Yerba Buena (YBITS) es una carretera elevada que une la brecha entre el tramo SAS y el túnel de la Isla Yerba Buena . Al igual que el Oakland Touchdown en el otro lado del nuevo puente, esta sección del puente también es un segmento final, lo que significa que el propósito de este segmento es hacer la transición de partes del puente existente a los tramos principales del nuevo puente. La estructura de conexión hace la transición de los caminos uno al lado del otro del nuevo puente a las cubiertas superior e inferior del túnel YBI. [69] A mediados de febrero de 2012, se vertió la estructura norte y se quitó el encofrado. A principios de septiembre de 2012, la cimbra había sido removida, modificada y construida en la ubicación en dirección este con la terminación del encofrado que ahora permite el refuerzo y la colocación de concreto.
Diseño de columna
Hay una serie de columnas que sostienen la estructura. A medida que el nivel del suelo se eleva desde la costa hasta el nivel del Túnel de Yerba Buena, la altura de la porción de las columnas sobre el suelo varía. Dado que la estructura de roca que los soporta es una lutita dura, sería normal bajo los métodos de ingeniería anteriores simplemente excavar una base relativamente poco profunda para cada columna, con la longitud estructural variando progresivamente. El análisis sísmico moderno y las simulaciones por computadora revelaron el problema con tal diseño; mientras que las columnas largas podrían flexionarse varios pies en la parte superior (0,6 metros, más o menos), las columnas más cortas probablemente se romperían, ya que las estructuras rígidas de la cubierta provocan la imposición de una cantidad similar de movimiento en la parte superior de las columnas, imponiendo más tensión de flexión por unidad de longitud en las columnas más cortas. Este problema se resolvió haciendo las columnas de longitud similar (pero no uniforme), con las columnas "más cortas" extendiéndose en ejes abiertos permanentes hasta cimientos profundos. Esto permite que todas las columnas de YBITS respondan de una manera suficientemente uniforme. El espacio entre una columna y su foso está cubierto por una cubierta protectora de sacrificio, que forma un tipo de sistema de aislamiento de la base en las ubicaciones de las columnas más sensibles. [70] Además, el rellano occidental del YBITS es una bisagra de momento cero, por lo que no hay esfuerzos de flexión vertical en ese punto.
Técnicas de construcción
El proceso de construcción para construir esta estructura consta de varios pasos, que se muestran a continuación:
Ensamblaje de barras de refuerzo: esto se erigirá, se unirá a las barras de refuerzo de los cimientos y luego se encerrará con un encofrado de columna reutilizable y se moldeará en concreto.
Encofrado de pilares: Este pilar se ha colado dentro de un solo encofrado segmentado, aquí sometido a desmontaje de abajo hacia arriba.
Columnas completadas: una tapa en T estará rodeada por la estructura de la carretera de vigas en caja.
Detalle de la barra de refuerzo: tenga en cuenta el tamaño y la cantidad de barra de refuerzo de aro horizontal. Después del evento de Loma Prieta se descubrió que esta era la parte más crítica del refuerzo para asegurar la supervivencia de la columna.
Fabricación de cimbra: los trabajadores metalúrgicos fabrican una sección de cimbra a partir de tuberías y vigas.
Montaje de cimbra: una sección se eleva a una posición vertical con la ayuda de dos operadores de montacargas.
Colocación de la cimbra: la sección es guiada a su posición en el bloqueo de los cimientos por un equipo de tierra.
Cimbra completada: Se han añadido tarimas y algunos encofrados.
Detalle del encofrado: los paneles superiores forman la superficie más baja de la parte exterior del conector de hormigón, los paneles inferiores forman una plataforma para el acceso de los trabajadores.
Perfil: la forma de la estructura final reduce la necesidad de refuerzos internos
Superficie y barra de refuerzo: la barra de refuerzo para las vigas de cortante internas se puede ver en el lado derecho, justo encima de los árboles. Una estructura adicional conectará las columnas al paso elevado.
Postesado: las terminaciones unidas a los cables del tendón se tiran con gatos y se aseguran; esto elimina cualquier pandeo cuando se retira el encofrado y también refuerza y refuerza la estructura.
El primer paso es construir los cimientos de las grandes columnas que soportarán la calzada elevada del YBITS. El refuerzo de la columna sobre el nivel del suelo se construye y encierra mediante encofrado y se vierte el hormigón. Después del curado, se retira el encofrado. El siguiente paso es construir la propia calzada. Los vanos se colocaron en su lugar, utilizando un refuerzo extenso, con tendones de cable postensados. Las calzadas consisten en estructuras de caja hueca, moldeadas en su lugar en secciones mediante encofrado, debido tanto a las formas complejas involucradas como a la necesidad de mantener el flujo de tráfico en las estructuras adyacentes durante la construcción. [71]
La siguiente secuencia se aplica a cada tramo entre columnas:
- Dado que se elevó el encofrado de madera o metal que soportaba la colada del hormigón, los encofrados se apoyaron sobre cimbra, en este caso mediante tramos verticales de tubería, vigas de acero y cables diagonales. Luego se erigió una plataforma de madera sobre la cimbra para soportar la superficie de encofrado más baja.
- Luego se agregó refuerzo para la superficie más baja de la estructura de la caja y se vertió el concreto.
- Durante el vertido inicial, se agregaron armaduras y encofrados para vigas de cortante interiores y cualquier conducto de tendón incluido. Posteriormente se realizó otro vertido de hormigón.
- Luego se agregó encofrado interior para soportar la superficie superior (cubierta) y se repitió el proceso de vertido de varillas.
- Una vez que el hormigón está lo suficientemente curado y se tensaron los tendones, se retiró el encofrado y la cimbra, dejando solo las superficies de hormigón.
Rampas de la isla
Aparte de la rampa de salida actual en dirección oeste, las rampas existentes que unen el tráfico del puente a la isla Yerba Buena y Treasure Island son inadecuadas para manejar el tráfico para el futuro desarrollo residencial esperado. En particular, la rampa de salida en dirección este siempre ha sido extremadamente peligrosa, mientras que el tráfico de rampa adicional en dirección oeste interferiría con el flujo de tráfico del puente. Entre el portal occidental del túnel y el tramo de suspensión occidental existente, no hay espacio para configuraciones de rampa modernas. Se espera que los desarrollos agreguen unos 3.000 residentes a la isla, así como espacio para negocios y oficinas. Para apoyar este tráfico, se construirá un sistema de nuevas rampas (actualmente solo parcialmente terminadas) en el lado este de las islas para conectar con el YBITS, donde habrá espacio adecuado para las conexiones y salidas de tráfico adecuadas. Se espera que las rampas del lado este cuesten alrededor de $ 95.67 millones mientras comenzaron la construcción a fines de 2013 para una apertura en junio de 2016. Las nuevas rampas de entrada y salida en dirección oeste se abrieron el 22 de octubre de 2016. [72]
Encendiendo
Las estructuras de la vía aérea y YBITS tienen iluminación personalizada utilizando 48,000 LED de alto rendimiento agrupados en 1521 luminarias, la mayoría de las cuales están montadas en 273 postes. [73] Estos accesorios fueron diseñados por Moffatt & Nichol [74] y construidos por Valmont Industries . Dentro de un dispositivo específico, el patrón de haz de cada LED está restringido por una estructura de enmascaramiento. Cada accesorio se ha ajustado de forma independiente y con el enmascaramiento LED iluminará las carreteras solo en el sentido de la marcha, similar a los faros de los vehículos y, por lo tanto, reducirá en gran medida el deslumbramiento que se presenta a los conductores. Se espera que esto mejore la seguridad de los viajeros. Las carreteras del tramo principal están iluminadas por luminarias LED que apuntan hacia abajo montadas sobre los soportes de suspensión del cable principal. La iluminación decorativa adicional orientada hacia arriba en los bordes exteriores extremos de las carreteras ilumina los cables de suspensión y la parte inferior del cable principal. Las luces adicionales resaltan la torre principal.
Los postes de luz y accesorios de la vía aérea se completan en la vía aérea izquierda, luego se agregan a la derecha
Iluminación de la vía aérea sometida a prueba.
Accesorios montados en cable
Estas luces usan aproximadamente la mitad de la potencia de las luces del puente viejo y durarán entre 5 y 7 veces más. Solo tendrán que ser reemplazados cada 10 a 15 años (en comparación con cada 2 años con el antiguo tramo este), reduciendo costos, mejorando la seguridad de los trabajadores y reduciendo las molestias de los viajeros debido al cierre de carriles.
Eliminación de tramos antiguos
La primera fase consistió en eliminar el vano en voladizo de doble equilibrio. De las diversas alternativas disponibles, se eligió el método de desmantelamiento sobre las opciones que implicaban la demolición con explosivos. En este proceso, se desmontó el puente, eliminando piezas individuales principalmente en el orden inverso a la construcción original. [75] Esto requirió la construcción de estructuras de soporte temporales como las que se usaron en la construcción original. Un esfuerzo simultáneo eliminó la curva en S temporal que permitió la finalización del camino para bicicletas y peatones del nuevo tramo y la mejora de los accesos vehiculares hacia el este.
El desmantelamiento se retrasó por la presencia de cormoranes anidando . A mediados de noviembre, la parte del tramo principal del voladizo occidental (izquierdo) y su torre se habían eliminado casi por completo y se erigieron soportes temporales debajo de la parte derecha del voladizo oriental. En mayo de 2015, solo quedaba un tercio del tramo más a la derecha y para el 12 de junio de 2015 se completó la tarea [76] El 14 de noviembre de 2015, la base celular de hormigón del muelle E3 (que sostenía la torre en voladizo oriental) fue demolido explosivamente con los escombros que caen en el cajón de acero debajo del fondo de la bahía de barro. [77] Se utilizaron numerosas cargas detonadas secuencialmente y una cortina de burbujas de aire alrededor para reducir las ondas de choque submarinas con el fin de proteger la vida marina. Para obtener detalles sobre la planificación de la eliminación de CalTrans E3, consulte este enlace [78]
La segunda fase implicó la remoción de los cinco tramos de celosía y la calzada de celosía, y la tercera y última fase fue la remoción de los cimientos submarinos. Todo el proyecto de desmantelamiento se completó el 11 de noviembre de 2017. [79]
Cuando se desmanteló el antiguo East Span, los materiales retirados de la estructura se cargaron en barcazas y se enviaron para su reciclaje.
Propuesta del parque Gateway (Juez John Sutter Regional Shoreline)
Se propuso un parque que permitiría el acceso a la bahía e incluiría un muelle de pesca. [80] La Comisión de Conservación y Desarrollo de la Bahía adelantó las consideraciones para el aumento esperado del nivel del mar a mediados de siglo. [81] Las mejoras a la propuesta incluyeron la conservación de varios de los cimientos de acceso antiguos, para apoyar un muelle peatonal para la observación de bahías y puentes y para la pesca. Se proyectó que el uso de tres de estos cimientos ahorraría hasta $ 3 millones en costos de demolición bajo el agua.
El 21 de octubre de 2020, el parque Judge John Sutter Regional Shoreline se abrió al público. El parque, ubicado al pie del puente, terminó presentando un muelle de observación de 600 pies de largo hecho a partir de los cimientos existentes del puente viejo. [82]
Experiencia de manejo
En cualquier dirección, la experiencia de conducción se ha mejorado enormemente. Además de los carriles de tráfico más amplios en cada dirección, ahora hay un carril continuo para vehículos de emergencia o discapacitados a cada lado de los cinco carriles de tráfico. La iluminación nocturna del puente ahora está libre de deslumbramientos y se ha instalado una nueva iluminación LED blanca en la sección inferior del túnel en dirección este. La eliminación de las curvas cerradas al este del túnel ha fomentado un flujo de tráfico en dirección este más suave al oeste y a través del túnel, incluso en comparación con la configuración previa a la construcción.
Zona peatonal
El tramo incluye una nueva ruta para peatones y bicicletas, formalmente denominada Sendero para bicicletas Alexander Zuckermann . [83] El camino lleva el nombre de Alexander Zuckermann, fundador de la East Bay Bicycle Coalition y defensor del Bay Bridge Trail. [84] La nueva ruta para peatones y bicicletas conecta East Bay con la isla Yerba Buena. Actualmente, MUNI es el único transporte público que transporta bicicletas y peatones desde Yerba Buena Island y Treasure Island hasta San Francisco. La vía complementaria a través del tramo occidental hasta San Francisco está en camino de completarse en 2025. [85]
Incidencias de construcción
Controversia de la soldadura
El 6 de abril de 2005, el FBI anunció una investigación sobre las acusaciones de 15 ex soldadores e inspectores en el nuevo tramo de que los soldadores fueron apurados hasta un punto que afectó su desempeño en hasta un tercio de las soldaduras, y que se ordenó a los trabajadores cubrir Repare las soldaduras defectuosas volviendo a soldar de manera superficial. Muchas de estas soldaduras fueron luego incrustadas en concreto, algunas a gran profundidad bajo el agua.
Un portavoz del Departamento de Transporte de California (Caltrans) respondió rápidamente con una afirmación pública de que no era posible que las soldaduras defectuosas pudieran ocultarse a los inspectores de Caltrans. [86] Esto se probó posteriormente mediante inspección radiológica, ultrasónica y microscópica de algunas de las soldaduras que eran accesibles y supuestamente deficientes. El 21 de abril de 2005, los informes noticiosos indicaron que la Administración Federal de Carreteras contrató a inspectores privados para retirar secciones de 136 kg (300 libras) para un análisis de laboratorio detallado. [87]
El 4 de mayo de 2005, la Administración Federal de Carreteras dijo que las pruebas realizadas por tres contratistas independientes mostraron que las soldaduras extraídas de tres trozos de acero de 500 libras (230 kg) del puente "cumplieron o superaron las especificaciones requeridas". [88] [89] Dado que parte del material retirado para inspección fue identificado específicamente por las quejas de los soldadores como digno de inspección, este hallazgo se recibió como una buena noticia. [90]
Posibles problemas de cimentación
A principios de noviembre de 2011, el periódico The Sacramento Bee informó y analizó varios informes (incluidas declaraciones de "denunciantes") sobre la posibilidad de informes de inspección falsificados asociados con cimientos de pilotes profundos, incluidos algunos que apoyan la torre principal de SAS. [91] Ese artículo, y un artículo posterior de Sacramento Bee publicado el 26 de mayo de 2012, proporcionaron detalles sobre las preocupaciones de construcción y pruebas y citaron a expertos en campos de ingeniería relevantes que plantearon preguntas sobre la idoneidad de las pruebas y supervisión de Caltrans, y las prácticas de construcción y pruebas. del constructor de puentes. [92] El 12 de junio de 2012, poco después de apoyar públicamente un estudio más a fondo de las preocupaciones planteadas en el artículo de May Bee, [93] Caltrans emitió un comunicado de prensa con una carta adjunta al editor ejecutivo de Bee del director de Caltrans, Malcolm Dogherty. Esa carta incluía una solicitud de retractación total del artículo, esto después de afirmar una serie de refutaciones técnicas específicas y críticas al lenguaje y tono del artículo. [94] El 24 de junio de 2012, Joyce Terhaar, Editora Ejecutiva del Bee, respondió en defensa del artículo y la misión del periódico. [95] Caltrans también ha respondido con una presentación en video de casi una hora. [96]
El 4 de agosto de 2012, The Bee informó sobre un estudio en progreso realizado por los ingenieros de Caltrans, quienes están examinando las pruebas de cimientos para la agencia. Ese equipo de ingenieros, llamado el equipo "GamDat" por Caltrans, encontró nueva evidencia de datos cuestionables asociados con las pruebas de los cimientos de la torre. [97] Después de ese artículo de Bee, el Comité de Transporte del Senado de California pidió a la Oficina del Analista Legislativo del estado que convocara un panel de expertos independientes para examinar las preocupaciones sobre la base de la torre SAS e informar sobre sus hallazgos. [98] Se espera que ese informe se publique en la primavera de 2013. [ necesita actualización ]
The Sacramento Bee publicó otro artículo el 7 de junio de 2014. [99] [ aclaración necesaria ]
Fallo de perno
Pernos de tres pulgadas (7.5 cm) de diámetro conectan partes de los resaltes de montaje de la plataforma del puente a varias columnas de concreto. Hay 288 tornillos de este tipo de distintas longitudes. Los pernos se probaron en su lugar apretando demasiado sus tuercas de retención. En las dos semanas posteriores a este ajuste, [ ¿cuándo? ] 32 de los primeros 96 tornillos cargados fallaron. [100] Estos pernos varían en longitud de 9 a 17 pies (2,7 a 5,2 m) y la falla se atribuyó inicialmente a la fragilización por hidrógeno , con hidrógeno introducido durante la fabricación o galvanoplastia. Algunos de los pernos se pueden reemplazar mientras que otros no se pueden quitar y la transferencia de carga requerirá métodos de reparación más complejos. Inicialmente no se esperaba que las reparaciones demoraran la apertura, pero luego se creyó que retrasaría la apertura hasta diciembre. La solución podría costar hasta $ 5 millones. [2] [101] [102] Se anunció una solución temporal el 15 de agosto de 2013, con la apertura revisada a su fecha original. La solución seleccionada fue agregar una silla asegurada por tendón en cada ubicación de saliente de la plataforma. [103] Se sugirió internamente que problemas con la tensión del cable principal pueden haber provocado fallas en los pernos.
La modernización para reparar las fallas de los pernos se puso en servicio el 19 de diciembre de 2013. La reparación terminó costando $ 25 millones, mucho más que las estimaciones y proyecciones de costos originales. [104]
Fugas de agua en los accesorios de la superestructura
Algunos componentes del puente están montados en la superficie superior de la estructura primaria. Muchos de estos requieren sellar contra la entrada de agua en el interior de las secciones de la caja de la plataforma. Se ha descubierto que la aplicación incorrecta de selladores debajo de las barreras para contener el tráfico en el puente permite la entrada de agua al interior. La humedad interior ha provocado una corrosión dañina, que ahora debe repararse. [105] [106]
Mantenga presionada la falla de la lechada de la varilla
Las estructuras de soporte de acero están unidas a cimientos de hormigón con varillas de acero parcialmente roscadas en conductos. Se suponía que estos conductos debían rellenarse con lechada de hormigón después de la instalación. Algunos de estos huecos se cerraron temporalmente en la parte superior con un sello de hormigón. Más tarde, los trabajadores interpretaron incorrectamente que algunas de estas ubicaciones habían sido enlechadas cuando solo estaban selladas en la parte superior. La lechada incompleta puede provocar la intrusión de agua salada que acelerará la corrosión de estas varillas críticas. Se planea perforar pequeños orificios en la lechada para determinar qué ubicaciones requieren lechada adicional o una alternativa, inyección de aceite o material similar, para desplazar el agua. [107]
Los procedimientos de soldadura automatizados utilizados por el fabricante de cajas de cubierta (Shanghai Zhenhua Port Machinery Co. Ltd.) se realizaban con frecuencia bajo la lluvia. Se ha reconocido desde hace mucho tiempo que esta soldadura conduce al agrietamiento de soldaduras imperfectas. La dirección de Caltrans consideró que tales soldaduras eran de baja criticidad en este puente debido a las fuerzas de compresión impuestas sobre la estructura del tablero por este diseño en particular. También hay informes de que el proveedor no coopera con las preocupaciones de los inspectores e ingenieros de Caltrans. Debido a la fragilidad de la antigua estructura en voladizo y la posibilidad de un terremoto destructivo, Caltrans se sintió motivado para evitar más retrasos en la finalización del nuevo tramo.
A fines de enero de 2014, un artículo de Contra Costa Times informó los resultados de una investigación del panel de transporte del Senado del estado de California. El informe del panel se tituló "El puente de la bahía de San Francisco-Oakland: reformas básicas para el futuro". Este informe preliminar, escrito por un contratista del comité, establece
El hallazgo de esta investigación es que parece haber habido intentos crónicos de mantener calladas muchas de las alegaciones serias de seguridad, dejarlas de lado y no tratarlas de manera abierta y profesional en interés del público. [108]
Otro periódico de California, Sacramento Bee , informó el 31 de julio de 2014:
Un informe del Senado de California publicado el jueves dijo que los gerentes del Departamento de Transporte "amordazaron y desterraron" al menos a nueve expertos importantes para el nuevo puente de la bahía de San Francisco-Oakland de $ 6.5 mil millones después de que se quejaron del trabajo deficiente de la firma de Shanghai, China que construyó gran parte de el lapso. [109]
Una investigación del Senado estatal continuó en agosto, con amenazas de procesamiento penal dirigidas a Caltrans. [110] [ necesita actualización ]
Ver también
Referencias
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enlaces externos
- Sitio web oficial de Bay Bridge Project Caltrans
- Índice de informes trimestrales del proyecto Bay Bridge Caltrans
- Proyecto de seguridad sísmica del tramo este del puente de la bahía de San Francisco-Oakland Caltrans
- Elevando el listón: diseñando el nuevo tramo este del puente de la bahía ScienceBlog
- La creación y el desmantelamiento del puente de la bahía de San Francisco-Oakland: un caso de planificación de megaproyectos y toma de decisiones Disertación de Karen Trapenberg Frick, doctora en filosofía en planificación urbana y regional
- Cronología de la remodelación sísmica del puente San-Francisco-Oakland Bay 1929-2004 Preparado para el Comité de Auditoría Legislativa Conjunta
- Cronograma de reemplazo de East Span 1997-2013 Comisión de Transporte Metropolitano
- "The Bridge So Far - A Suspense Story" Una película documental de 2006 que narra los retrasos en la construcción.
- "Construcción del puente colgante autoanclado más grande del mundo" Wired.com
Vídeos de construcción
- El nuevo puente de la bahía: cambio de imagen del terremoto
- Nuevo paso elevado del puente de la bahía de San Francisco-Oakland
- Simulación por computadora de secuencia de erección
- Puente de la bahía en un terremoto
- Lapso de tiempo de construcción del fin de semana del Día del Trabajo (2009)
- Construcción del tramo este del puente de la bahía de San Francisco-Oakland (28 de junio de 2010)
- Nuevo puente de la bahía de San Francisco-Oakland en construcción (8 de junio de 2011)
- Progreso de la construcción de SAS y YBITS (8 de junio de 2011)
- Lapso de tiempo para la construcción del puente San Francisco-Oakland Bay (Publicado el 30 de agosto de 2013)