ANNEX NÚM. 10: ESTRUCTURES I MURS · 2015-12-18 · Projecte Constructiu. Millora general. Desdoblament de la carretera C-55, del PK 21+500 al 24+700. Tram: Sant Vicenç de Castellet

Projecte Constructiu. Millora general. Desdoblament de la carretera C-55, del PK 21+500 al 24+700. Tram: Sant Vicenç de Castellet - Manresa.

Clau: DB-02125.2

ANNEX NÚM. 10: ESTRUCTURES I MURS


Clau: DB-02125.2

Annex d’estructures i

ANNEX D’ESTRUCTURES

ÍNDEX

1 INTRODUCCIÓ ......................................................................................................... 1 2 DESCRIPCIÓ DE LES ESTRUCTURES I MURS .................................................... 1

2.1 Obres de drenatge ............................................................................................ 1 2.1.1 Tubs .......................................................................................................... 1

2.2 Obres de Fabrica .............................................................................................. 1 2.2.1 Pas de Fauna ............................................................................................ 1 2.2.2 Passos Inferiors ........................................................................................ 1 2.2.3 Passos Superiors ...................................................................................... 2 2.2.4 Ponts ......................................................................................................... 2 2.2.5 Viaductes .................................................................................................. 2 2.2.6 Murs .......................................................................................................... 3

APÈNDIXS DE CÀLCUL

APÈNDIX 1: Mur 21.6

APÈNDIX 2: OF 22.0

APÈNDIX 3: OF 23.0

APÈNDIX 4: OF 23.1

APÈNDIX 5: OF 23.1.1

APÈNDIX 6: OF 23.1.2

APÈNDIX 7: OF 23.7

APÈNDIX 8: OF 24.2

APÈNDIX 9: Murs 24.1, 24.2 i 24.3


Clau: DB-02125.2

Annex d’estructures 1

ANNEX D’ESTRUCTURES

1 INTRODUCCIÓ

El present annex té com a objectiu la definició i justificació estructural de les obres de fàbrica objecte del present projecte. La definició de les diverses obres de fàbrica s’inclou dins el capítol 10 del document núm. 2: Plànols.

2 DESCRIPCIÓ DE LES ESTRUCTURES I MURS

Les estructures que es defineixen en aquest projecte de desdoblament de la C-55 entre els PK 21+500 i PK 24+700 poden classificar-se segons obres de drenatge (OD), obres de fàbrica (OF), i murs.

Entre les obres de drenatge, definim dues tipologies: els tubs (Φ2000) i els marcs de secció rectangular.

Pel que respecta a les obres de fàbrica, se’n defineixen de 4 tipus: un pas de fauna, uns passos inferiors, uns passos superiors i uns viaductes.

Finalment, pel que fa als murs n’hi ha de dos tipus: un mur escullera i uns murs de formigó armat.

La següent taula resumeix la totalitat d’estructures citades, així com la nomenclatura utilitzada per definir-los:

OD TUBS OD‐22.8

OF

PAS DE FAUNA(*) OD‐23.0

PASSOS INFERIORS OF‐23.1 OF‐23.1.1

PAS SUPERIOR OF‐24.2 PONT OF‐23.1.2

VIADUCTES OF‐22.2 OF‐23.7

MURS

MUR ESCULLERA MUR 21.6

MURS HA MUR 24.1 MUR 24.2 MUR 24.3

(*) Donada la magnitud de l’estructura, aquesta s’ha classificat com a obra de fàbrica, tot i que també està concebuda com a obra de drenatge.

A continuació s’adjunta una breu descripció de cadascuna d’aquestes estructures.

2.1 Obres de drenatge

2.1.1 Tubs

L’OD-22.8 és un tub de formigó armat de diàmetre igual a 2.00 m que creua l’eix 1 en el PK 22+845. La longitud aproximada és de 57 m.

2.2 Obres de Fabrica

2.2.1 Pas de Fauna

L’OD-23.0 és un calaix en formigó armat que té una doble funció: serveix alhora d’obra de drenatge així com de pas de fauna. Per aquest motiu, la seva secció requereix un ample de B = 15.00m, del qual cal preservar una franja seca d’uns dos metres aproximadament per la fauna; tanmateix, aquesta secció presenta una alçada lliura de 5.00m. L’espessor de la llosa superior és de 1.0m, mentre que els murs laterals i la solera són de 0,80m de gruix. El calaix és esbiaixat de 35º

A més, aquest calaix passa per sota de l’eix principal (Eix 1) així com per sota dels eixos 5, 6 i 45 que formen part de l’enllaç de Castellgalí, i de l’eix 42, eix que enllaça amb uns camins existents. Aquest fet determina una longitud elevada del pas de fauna, sent aquesta aproximadament igual a L=80m.

2.2.2 Passos Inferiors

El tram projectat presenta dos passos inferiors de tipologies diferents:

L’OF-23.1 és un pas inferior situat al PK 0+025 de l’eix 4 definit per un calaix de formigó armat; aquest creua l’eix 1 en el PK 23+172 i serveix d’enllaç entre les dues rotondes d’accés al P.K 23+180.

La secció del calaix ve determinada per la secció del vial que el creua interiorment -definit per dos carrils de 3.50 m, dos vorals de 1.50 m, i dues cunetes de 1.50 m- el que dóna un ample del pòrtic de B=13 m. La seva alçada ve determinada pel gàlib vertical funcional mínim, igual a g=5.30 m, de manera que s’ha fixat un gàlib estructural fix de H=5.95 m que garanteix aquest valor.

L’espessor de la llosa superior i murs laterals és de 0,80 m, mentre que la solera té un espessor de 0,50 m.

La longitud total de l’estructura depèn de l’ample de la plataforma del vial que el travessa superiorment, que és la secció de l’eix 1 definida per una ample de 20.50 m (bermes + vorals + calçades + mitjana).

L’OF-23.1.1 és un calaix clavat de formigó armat que dóna continuïtat al vial definit per l’eix 17 en el PK 1+275 per sota la línia de ferrocarril de Renfe actualment en servei. La longitud de la llosa inferior de l’estructura és igual a L=12.10m, distància suficient per salvar la traça del ferrocarril.

L’ample del marc ve determinat per la secció del vial (eix 17) que hi passa, que inclou dos carrils de 3.50 m, dos vorals de 1.50 m, dues cunetes de 1.50 m i 2 bermes d'1.0m que permeten l'adaptació del traçat en corba. L'ample total és doncs de B=15 m. El gàlib vertical


Clau: DB-02125.2


interior és de 5,85 m. L’espessor de la llosa superior dels murs laterals i de la solera és de 0,80 m de gruix.

El procés constructiu de l’OF-23.1.1 es realitzarà seguint els passos següents:

-Excavació del terreny fins a la cota de solera del pas inferior en una àrea suficientment àmplia per desenvolupar totes les tasques associades a la construcció de l’estructura i a l’empenta d’aquesta. El terraplè resultant haurà de complir amb les mesures necessàries per garantir la seva estabilitat així com l’estabilitat de la línia de ferrocarril que es mantindrà en servei.

-Execució de la solera de lliscament i del mur de reacció. Aquest darrer anirà formigonat contra el terreny natural a fi d’aprofitar la reacció del terreny.

-Execució del calaix: aquest inclourà els murs d’avançament que facilitaran la penetració del calaix al terreny del terraplè.

-Estintolament de la via de tren: aquest es farà mitjançant la disposició de paquets de vies longitudinals tant exteriors com interiors als carrils existents que seran arriostrats per cupons transversals. Durant el desplaçament de l’estructura, les vies quedaran sustentades mitjançant bigues d’acer que recolzaran d’una banda en l’extrem del calaix i de l’altra banda, sobre el terreny subjacent a la via.

-Empenta i excavació: aquí es realitzarà el conjunt d’operacions de buidat del pas inferior combinats amb els temps d’empenta i lliscament del calaix, que es realitzarà mitjançant gats hidràulics.

-Enderrocament dels murs d’avançament: un cop finalitzat el procés de translació del calaix, i un cop ubicada l’estructura en la seva posició definitiva, es realitza l’enderrocament dels murs d’avançament, que dóna pas a l’estructura definitiva del pas inferior.

2.2.3 Passos Superiors

En el tram projectat es defineixen un sol pas superior, l'OF24.2.

L’OF-24.2 és una estructura que salva l’eix 1 en el PK 24+206 i dóna continuïtat a l’eix 58 en el seu PK 0+190. La cota del taulell del pas superior ve determinada novament pel gàlib vertical mínim, que val g=5.30 m. L’ample de la llosa depèn de la secció del vial corresponent (eix 58) definida per dos carrils de 3.50 m, dos vorals de 1.50 m. Aquesta secció es completa per la disposició d’una imposta a banda i banda sobre la que es col·loca la barrera de seguretat ocupant un ample addicional de 0.55 m de cada costat. De manera que l’ample total del pas superior és igual a B=10.10 m.

Estructuralment, el pas superior ve definit per un tram isostàtic de 29.50 m de llum i la secció transversal es planteja en caixó mixt.

La secció transversal està formada per un calaix metàl·lic de 1.25m de cantell amb una base de 3.50m d'ample i ànimes inclinades i una llosa de formigó armat de 0.5m d'espessor.

L'execució del tauler es preveu fer-la mitjançant la utilització de prelloses col·laborants de formigó armat per tal d'evitar la necessitat de cimbres i encofrats.

Els estreps són murs convencionals de formigó armat amb sabates superficials de 1.50m d'espessor recolzades sobre la capa de margues arenoses.

2.2.4 Ponts

En l'accés a Castellgalí sobre l'eix 17 del traçat, és necessària l'execució d'un pont per salvar els desnivells orogràfics sense afectar el règim hidrològic de la conca. Es tracta de l'obra de fàbrica OF-23.1.2

L’OF-23.1.2 és una obra de fàbrica està formada per un taulell de planta corba de radi 160m i 47m de longitud (46 m entre recolzaments) distribuïda en un únic tram isostàtic. El taulell es recolza sobre dos estreps tancats mitjançant aparells de recolzament de neoprè encercolat.

Els estreps són murs convencionals de formigó armat fonamentats superficialment sobre el terreny natural.

La secció transversal de l’estructura és una secció calaix alleugerit de formigó postesat de cantell 1’80m. El calaix té dos alleugeriments de dimensions 1’35x1’10m2 en secció rectangular amb arestes arrodonides. Així doncs, la secció del taulell té 3 ànimes de 1’00m.

Per tal de resistir les accions horitzontals es dimensionen dos topalls que formen part del taulell, situats a les seccions dels estreps i que encaixen perfectament amb els estreps.

2.2.5 Viaductes

El desdoblament de la C-55 entre els PK 21+500 i 24+700 requereix la construcció de dos viaductes que creuen el riu Cardener, el primer (OF22.0) queda ubicat en la seva confluència amb el Llobregat i el segon (OF23.7) es disposa uns 2km aigües amunt.

Transversalment es defineixen dos taulers independents, un per cada sentit de circulació, amb un ample estructural B=11,00 m. Aquest ample permet poder disposar els dos carrils de circulació (2x3.50 m), els dos vorals (2x1.50 m en el taulell exterior i 0.50 m +2.50 m en el taulell interior), i la franja on es col·locarà la barrera de seguretat (2x0.50 m).

La solució estructural per la definició del tauler, està fortament condicionada pels requeriments hidràulics que fixen la distribució de piles sobre la llera del Cardener.

Des del punt de vista hidràulic, per tal d’assolir sobreelevacions en el riu per sota el límit establert de 0.30m és necessari que la llum dels trams sobre el flux del Cardener sigui com a mínim de 70m. D’aquesta manera es compleixen els criteris de sobreelevació al mateix temps que s’assegura una distancia lliure entre piles de 35m en la direcció perpendicular al flux.

Aquest fet, juntament amb la minimització del cost dels viaductes porten a plantejar la solució estructural dels viaductes com a secció mixta amb llums màximes de 70,00m i llums tipus de 55,00m quan les limitacions hidràuliques així ho permeten.

La secció transversal tipus està formada per un caixó metàl·lic de cantell variable i una llosa superior de formigó armat de 0,30 m de gruix. En ambdós casos els trams extrems presenten un cantell constant de 2.20m (caixó i llosa) sent el cantell variable entre 3.55m a nivell de les piles i els 2.20m al centre de la llum dels trams de 70m i els seus trams adjacents.

La base del calaix metàl·lic té un ample constant de 4.0m i les ànimes pugen amb inclinació variable en funció del cantell del caixó fins a assolir un ample de 5.60m en el contacte amb la llosa. L'amplada total del tauler és de 11.0m quedant així uns voladissos de 2.70m en la llosa de compressió.


Clau: DB-02125.2


L’OF-22.2 és un viaducte de traça curvilínia que va del PK 212+900 al PK 22+610 (aproximadament) i que permet salvar el pas del riu Cardener així com la línia de ferrocarril de Renfe. Està format per dos taulells independents, un per cada sentit de circulació.

Degut als condicionants que imposa el terreny en la zona de l’estrep 2, el taulell exterior de la corba presenta un tram més. Concretament, el tauler exterior ve definit per 12 trams de longituds 45+55+6x70+2x55+45+35 amb una longitud total de Lext=710m. Per la seva banda, el taulell interior presenta la mateixa configuració però el darrer tram de 35 m queda suprimit, amb una longitud total de Lint=675 m.

Estructuralment els taulers estan definits continus de cantell constant en els trams exterior i variable en els trams centrals de 55,00+70,00+55,00m, que tenen cantell variable.

Les piles són de formigó armat amb una secció bàsicament circular per adaptar-se als condicionants hidràulics incrementada transversalment per dos sectors circulars de cara a millorar el seu funcionament estructural en front a l'acció del vent. Presenta dos tipus de fonamentacions en funció de la caracterització geotècnica del terreny. D'acord amb les dades de què es disposen s'han previst fonamentacions superficials amb pous de fonamentació d'espessor variable per a les piles 1 a 8. La profunditat dels pous de fonamentació vindrà fixada per la cota de la capa resistent de margues (PEm). En no haver estat possible la realització de la campanya geotècnica completa, en el moment d'execució de l'obra, és necessari realitzar una verificació de les tensions admissibles considerades per a aquesta capa de margues.

Per les piles 9 a 11 la capa resistent es troba a una profunditat significativa, per aquest motiu s'ha previst l'execució de fonamentacions profundes amb 6 pilons de 1.5m de diàmetre cada una.

La tipologia dels estreps és variable en funció de la configuració topogràfica i geotècnica. Així els estreps 1A i 2B es projecten com estreps convencional, mentre que l'estrep 1B serà un estrep flotant sobre 3 pilons de 1.50m de diàmetre i l'estrep 2A un estrep obert amb 2 fusts rectangulars recolzats sobre fonamentació superficial.

L’OF-23.7 és un viaducte de traça curvilínia que va del PK 23+650 al PK 24+140 (aproximadament) i com l’OF-22.0, salva el pas del riu Cardener i la línia de ferrocarril Barcelona-Manresa de Renfe. Aquest viaducte té una tipologia anàloga a la descrita anteriorment: la seva secció ve definida per dos taulells independents, un per cada sentit de la circulació.

Longitudinalment, tots dos taulells presenten una geometria pràcticament idèntica: el taulell exterior de la corba està constituït per 8 trams de longituds 45+55+3x70+2x55+45 amb una longitud total de 465 m. El taulell interior està igualment format per 8 trams 45+60+3x70+2x55+45 amb una longitud total de 470 m. En aquest darrer, ha calgut incrementar el segon tram en 5 metres, ja que contràriament, la pila 1 envaeix el traçat de la via del tren.

Estructuralment es manté la tipologia del viaducte anterior. Es defineix un taulell continu de cantell variable en els tres trams centrals de 70,00 m i els dos trams adjacents de 55,00 m, mentre que en els trams restants el viaducte manté el cantell constant.

Igual que en el viaducte anterior, per tal de garantir un bon funcionament hidràulic en la llera del Cardener, les piles s'han projectat amb una secció bàsicament circular incrementada transversalment per dos sectors circulars de cara a millorar el seu funcionament estructural en front a l'acció del vent.

D'acord amb les característiques del terreny obtingudes de l'annex geotècnic, S'ha previst una fonamentació profunda sobre 6 pilons per a les piles 1 i 2 mentre que per les piles 3 a 7, és possible realitzar una fonamentació superficial amb un pou de fonamentació d'entre 2 i 4m per tal d'assolir la cota de la capa de margues arenoses (PEm). Igual que en el viaducte OF22.0, en no haver estat possible la realització de la campanya geotècnica completa, és necessari realitzar una verificació de les tensions admissibles considerades per a aquesta capa de margues en el moment d'execució de l'obra.

L'estrep 1 s'ha projectat una solució mixta d'estrep flotant recolzat sobre 3 pilons de 1.50m de diàmetre treballant conjuntament amb un mur de terra armada per al sosteniment de les terres de reblert. El mur de terra armada permet resoldre també el sosteniment de les terres en el decalatge entre calçades.

L'estrep 2 es projecta com un estrep convencional amb un mur portant de 1.50m de cantell sobre fonamentació superficial amb sabata de 1.50m de cantell. Per al sosteniment de les terres de reblert en el tram de decalatge entre les dues calçades s'ha resolt amb l'execució d'un mur convencional.

2.2.6 Murs

Tal i com s’ha indicat en la introducció, el projecte defineix dos tipus de murs –un en escullera i un de formigó armat-.

El Mur 21.6 que va del PK 21+610 al PK 22+172 és el de tipus escullera. Concretament, els elements petris que conformen l’escullera seran blocs granítics; la fonamentació d’aquest mur es realitzarà amb elements de la mateixa naturalesa granítica, incloent-hi formigó en massa que ompli els espais lliures entre bloc i bloc.

El Mur 24.1, Mur 24.2 i Mur 24.3 tenen la mateixa tipologia estructural. Aquests van del PK 24+130 al PK 24+227, del PK 24+230 al PK 24+320 i del PK 24+230 al PK 24+380 respectivament.

Es defineixen 4 tipologies de murs en funció de les condicions de contorn: tres de tipus mènsula i un de tipus pantalla. En quant als murs mènsula s’ha distingit entre 3 seccions transversals segons l’alçada de terres a contenir:

-Tipus 1: El gruix de la sabata és de 0.6m amb un ample de 3.0m, i l’alçat és de 0.5m d’espessor amb una alçada màxima de 4.0m.



D’altra banda, el mur pantalla el formen pilons de 1.20m de diàmetre i 11.0m de llargària excavats amb un espaiament de 1.50m mesurat entre eixos. Aquesta tipologia s’ha previst en les zones on l'edificació existent dificulta l'execució dels murs mènsula convencionals.

Documents

ANNEX NÚM. 10: ESTRUCTURES I MURS · 2015-12-18 · Projecte Constructiu. Millora general. Desdoblament de la carretera C-55, del PK 21+500 al 24+700. Tram: Sant Vicenç de Castellet