Por nuestra geografía, la construcción de puentes es prácticamente una tradición en el Perú, pero lamentablemente en esta labor aún no se usan todas las nuevas tecnologías ni los sistemas de construcción más modernos disponibles en el mundo. A pesar de ello, y esperando dejar atrás esa realidad, un equipo de ingenieros japoneses llegó al país para innovar y edificar en la frontera con Ecuador el nuevo Puente Internacional Macará, mediante el procedimiento constructivo de volados sucesivos. Este reemplazó al antiguo puente del mismo nombre construido en 1963.
Luego de la guerra del Cenepa, Ecuador y Perú suscribieron el Acuerdo Mutuo de Paz en octubre de 1998 y se creó el Plan Decenal de Desarrollo de la Región Fronteriza Perú-Ecuador, que se encargaría de elaborar un programa binacional de desarrollo a favor de las regiones limítrofes. Uno de los proyectos del programa fue la construcción del nuevo puente Macará, que integraría comercialmente localidades limítrofes a través de una infraestructura que permitiera el transporte pesado entre ambos países.
Tras varios años de desarrollo del programa se obtuvo el financiamiento gracias a la Agencia Japonesa de Cooperación Internacional (JICA), quien donó los recursos para la ejecución del proyecto con la condición de que la empresa constructora y la supervisora fueran japonesas. Perú y Ecuador se encargaron de la adquisición de los terrenos, la reubicación de los habitantes, accesorios e instalaciones, igual que impuestos, demolición del puente existente y el mantenimiento.
El nuevo Puente Internacional Macará de 110 m de largo se ubica a 161 km al norte de la ciudad de Piura. Reemplazó al antiguo puente del mismo nombre construido en 1963 que tiene una carga limitada de 20 ton y una luz de 40 m, estrangulando el paso del caudal. Está cimentado sobre roca dura la cual tuvo que ser cortada.
DISEÑO. El nuevo puente es una estructura compuesta de dos estribos en forma de «T» invertida, un pilar tipo muro y una armadura rígida tipo viga cajón continúa de concreto postensado, con dos tramos realizados mediante la metodología de viga voladiza. El nivel de la intensidad sísmica de diseño es de kh = 0.21. Tiene un alineamiento horizontal de R = A = 75 con una pendiente longitudinal de 0.30% y una pendiente transversal de calzada de 2% en ambos lados. En total, la estructura tiene un ancho de 14.50 m
Los elementos de la subestructura tienen una fundación directa sobre roca dura encontrada en la zona, que fue cortada para dar lugar a la zapata del pilar y a la de los estribos. Mediante pruebas y ensayos japoneses se encontraron resistencias axiales de la roca dura a nivel de cimentación mayores a 2,000 kg/cm2 para el pilar y los estribos. Los elementos fueron construidos con concreto f’c = 24 Mpa y acero fy=345 Mpa.
El Estribo 1 (Perú) tiene una cimentación con un largo de 15.39 m, un ancho de 5.5 m, y una altura de 1.7 m. Mientras tanto, la del Estribo 2 (Ecuador) tiene 15.09 m de largo, 12.50 m de ancho y 2.8 m de alto. Por su parte, la cimentación del pilar tiene 13 m de largo, 11 m de ancho y 3 m de alto. Su eje longitudinal, que se encuentra en el sentido de la corriente del río, tiene un ángulo de 63° con respecto al eje longitudinal de la viga.
Sobre las cimentaciones, el Estribo 1 tiene una altura máxima de 8.20 m, un largo de 15.27 m y un ancho máximo de 2.10 m. El Estribo 2 tiene 15.08 m de largo, 12.50 m de altura máxima y un ancho de 2.10 m.
Mientras tanto, el pilar tiene una altura máxima de 14.50 m. En la columna tiene un ancho de 10.00 m, una altura de 8.00 m y un ancho de 3.50 m. El capitel alcanza ancho máximo de 13.40 m en sus extremos, bajo las aceras, con un ancho de 4.94 m de altura y un largo de 12.00 m que incluye el arranque de la viga cajón en las dos direcciones.
La superestructura tiene una longitud de viga de 109.8 m para una longitud total de puente de 110 m en los que se encuentran dos luces de 62.6 m y 45.6 m. El material usado es concreto f’c = 36 Mpa con acero de refuerzo fy= 345 Mpa de acuerdo a la norma japonesa y cables de PC SWPR7B 12S12.7B (un ducto para cable de PC, contiene 12 cables de 12.7 mm de diámetro y cada cable esta formado de 7 hilos de acero) de acuerdo a la misma normativa. Sobre esta se verterá asfalto de 80 mm de espesor en la calzada y de 30 mm en las aceras.
Las dimensiones de la viga cajón en el pilar van en su altura desde 5.30 m desde la parte baja de la losa inferior hasta la superficie de la losa superior, tiene un ancho de 10.21 m en la parte superior y de 7.52 m en su parte inferior. El alma de la viga tanto las paredes laterales como la central y la losa inferior varían su espesor para los dos lados de la pila central, esta variación de los espesores de la viga cajón se basa principalmente para equilibrar el peso de la superestructura en la pila, ya que las dos luces son diferentes.
Estas medidas varían tramo a tramo de acuerdo al avance de los wagens, los tramos construidos mediante el uso de wagens son 13, el largo de cada tramo varía de 2.5 m a 4 m a ambos lados. En el último tramo construido por volados sucesivos, la losa superior de la viga tiene un ancho de 14.60 m y la losa inferior un ancho de 8.10 m. La viga tiene una altura de 2.50 m.
La viga cajón y la losa se conectarán a los estribos mediante una unión con un ángulo de 75° con respecto al eje longitudinal de la viga.
Cabe señalar, que los criterios de diseño del puente tuvieron que considerar la normatividad peruana y la ecuatoriana. El diseño de concreto para los elementos estructurales fue definido por los ingenieros japoneses.
Movimiento de tierras. Cimentación del Estribo e inicio del pilar. Con el capitel desencofrado se monta el wagen mientras se avanza con la protección del lecho.
La resistencia de diseño de las vigas de concreto pre-esforzado es de 36 Mpa. Los estribos, el pilar, los bordillos, las barandas, el muro de retención de concreto reforzado y la losa de aproximación tienen una resistencia de diseño de 24 Mpa. En tanto, el concreto de base nivelado y sustituido, la mampostería, el muro de retención, el concreto de corona, los tabiques y el concreto para el relleno de acera tienen una resistencia de 18 Mpa. Para todas la proporciones se usaron agregados gruesos < 20 mm y arena gruesa dentro de la normas establecidas.
Además de la estructura, el proyecto contempla la construcción de las carreteras de aproximación en ambos lados del puente. En el lado de Perú se trata de una calzada de 290 m de largo y 12.1 m de ancho, mientras que en el lado de Ecuador tiene 160 m de largo y 12.1 m de ancho. La carretera comprenderá una sub-base de 30 cm, una base de 20 cm y una capa de asfalto en caliente de 5 cm. Estas obras incluyen, además de un nuevo trazo, el corte de taludes en el lado peruano para ampliar el giro de las curvas y evitar el descenso de la velocidad de diseño. La mayor parte de los cortes de talud se protegió mediante mallas metálicas y sintéticas, y además se sembró pasto sobre éstas para proteger el talud de la erosión.
EJECUCIÓN. Para garantizar la calidad de la estructura, la empresa constructora Hazama Corporation, decidió importar equipos, maquinarias y materiales desde Japón, como las grúas, los andamios, los wagens, gatos hidráulicos, bombas, mariposas de cono plástico para encofrados, cables de acero para postensado, apoyos de goma, juntas entre otros.
La ejecución inició el 18 de octubre del 2010 con el movimiento de tierras tanto del lado peruano como en el lado ecuatoriano para el desvío del caudal del río Macará. Esto permitió ganar el espacio para las pruebas de excavación para la zapata de cimentación del pilar. Se retiró el material superficial para llegar a la roca dura también para el lado de Perú.
Luego de unos días de avance las obras fueron paralizadas por un evento que afectaría no solo lo avanzado, sino que provocaría daños en los equipos. Luego de iniciar las obras en el estribo de la orilla ecuatoriana una inusual crecida del río inundó el terreno el 14 de febrero del 2011 provocando daños.
A pesar de los eventos, las obras continuaron de acuerdo al cronograma establecido inicialmente. Se prosiguió con las excavaciones encontrándose roca dura en un nivel superior al previsto, lo que demoró y encareció la partida. Para los cortes de la roca se usó un agente líquido expansivo para evitar la voladura y no afectar a los predios vecinos ni al medio ambiente, mediante una serie de perforaciones de hoyos separados por distancias iguales, el agente permitió fisurar la roca dura para su posterior demolición con martillos hidráulicos, así se procedió para la cimentación de los dos estribos y el pilar.
Ganado el espacio para la cimentación se fabricaron las varillas de refuerzo de la armadura de la zapata en el campamento y se trasladaron mediante camión grúa de 10 ton. En el sitio se montaron con una grúa y con la ayuda de caballetes para el armado.
El encofrado se fabricó en un taller situado en el área principal de trabajos temporales y fueron transportados con un camión grúa y colocados por una grúa de oruga de 65 ton. Como material se usó madera laminada que fueron fijadas mediante tirantes y rigidizada mediante un sistema de tubos paralelos a la ubicación del tablero de encofrado.
El concreto, luego de ser bombeado, fue curado mediante el uso de esponjas con agua, eso para las superficies y usando una membrana de curado para las paredes. Cabe señalar que los parapetos de los estribos fueron ejecutados después de la aplicación de la tensión a los cables de acero de la superestructura.
Los trabajos de relleno se ejecutaron en dos partes. La primera al finalizar las cimentaciones y, la segunda, cuando fueron concluidas las paredes de los estribos y la columna.
Con la cimentación completa del pilar, se procedió con la construcción del cuerpo, sin embargo, fue necesario realizar trabajos de protección frente a las crecidas del río, ya que la construcción se prolongaría de la época seca a la de lluvias. Para el encofrado se usaron andamios prefabricados con cimientos tratados con cemento y también sobre vigas de acero y encofrado de madera laminada. La armadura del pilar, al igual que en la subestructura, fue montada con la ayuda de grúa oruga de 65 ton. En paralelo con el armado se incluyeron los conductos flexibles para el postensado.
Alcanzadas las resistencias mínimas de 27 Mpa, aproximadamente al tercer día, se iniciaron los trabajos de tensado con un gato y una bomba controlando permanentemente la carga de tensión a ambos lados del cable y su deformación.
VIGAS VOLADIZAS. La etapa más compleja de la obra, la construcción en volados sucesivos, se inició con el montaje de los 2 juegos wagens sobre el capitel. Estos soportaron los encofrados de madera laminada de las secciones sucesivas de volados a cada lado del pilar. La colocación se realizó en base a la curvatura de la viga cajón calculada anticipadamente.
Armaduras de la viga cajón dentro del encofrado sostenido por el wagen y armadoras de la losa superior donde se observan los conductos flexibles para los cables de postensado. Vaciado de concreto premezclado y postensado de los cables.
Armados los encofrados exteriores, el encofrado del fondo de la losa del piso y de gablete, se instalaron las barras de refuerzo y los conductos flexibles que permitieron el paso de los cables de postensado. Con la armadura completa se procedió a la instalación de los encofrados interiores, que le dan a la viga cajón su forma característica.
Al concreto se adicionó superplastificante y se colocó en el orden de la losa de piso inferior, alma y losa de piso superior. Como en las cimentaciones, el concreto fue curado con agua y membranas de curado.
El concreto fue diseñado tomando en cuenta las contracciones por hidratación y el clima, con una resistencia mínima de 27 MPa a los 3 días y de mayor a 36 MPa a los 28 días. Se usó, para controlar las contracciones, un aditivo de alta reducción de agua.
En los extremos de las juntas de hormigonado, se esparció retardador de fraguado superficial cortándose el concreto recién al día siguiente de su colocación.
Este sistema de construcción requiere cálculos precisos de cada tramo para prever las deformaciones por contraflecha, por el escurrimiento plástico (Creep) y las contracciones de secado. Antes y después de la fundición de cada tramo se calcula la deformación de toda la superestructura con el fin de verificar el equilibrio de la pila central.
Desde el eje central se construyeron 13 voladizos de entre 2.5 m y 4.0 m mediante los wagens. Sin embargo, estos no alcanzan los estribos. Las uniones entre la losa y la viga con los estribos se construyeron mediante encofrados tradicionales. El tramo de apuntalamiento fijo en el Estribo 1 tiene un largo de 10.4 m y en el Estribo 2 de 4.40 m.
WAGENS. Los wagen o carros de avance son de procedencia japonesa. Antes del Puente Internacional Macará, fueron usados en la construcción del puente de la Amistad en la frontera de El Salvador y Honduras.
Los sistemas usados tienen 12 m de largo, 16.95 m de ancho, 12.8 m de alto y un peso de 65 toneladas cada uno. Tienen un sistema hidráulico que consisten en dos gatos delanteros de 150 toneladas y 2 gatos posteriores de 70 toneladas. Pueden soportar una carga máxima de 125 toneladas cada uno y desplazarse gracias a un sistema eléctrico de rodillos sobre rieles.
El wagen está conformado mediante un sistema de vigas de acero, de tal manera que permiten moldear cualquier tipo de viga cajón dovelada, también permiten trabajar con cierto grado de peraltes y otras especificaciones estructurales.
Disminuyen las medidas de la viga con la ayuda de los wagens que se adaptan a estas reducciones progresivas. Se ejecutaron obras complementarias como la protección de las subestructuras y el corte de taludes en los accesos.
OBRAS COMPLEMENTARIAS. Para la protección de los estribos, el proyecto incluye la construcción de defensas ribereñas en las dos márgenes del río. Estos evitarán la socavación del estribo, en el caso de la margen izquierda, mientras que para la margen derecha, la obra cubre hasta el dique del puente antiguo aguas arriba del estribo. Se usó mampostería de concreto y piedra de la zona, que facilitará el mantenimiento futuro.
De acuerdo al análisis realizado, se determinó ejecutar la protección de lecho de los estribos hasta un ancho de 9.0 m frente a las márgenes protegidas y por 32.0 m × 25.5 m alrededor de la pila.
Las obras de los accesos incluyen nuevos trazos, lo que implicó cortes de taludes y las correspondientes estabilizaciones para garantizar la transitabilidad. Teniendo en consideración la clasificación del terreno, su dureza, la vulnerabilidad a la erosión, la existencia de agua manantial, etc., se usaron mallas metálicas en las partes excavadas, en los primeros 180 m lineales del nuevo acceso del lado peruano.
FICHA TÉCNICA
Proyecto: Nuevo Puente Internacional Macará. Financiamiento: Donación No Reembolsable del Gobierno de Japón. Localidad: República del Ecuador, Ciudad de Macará – República del Perú, La Tina. Cliente: Ministerio de Transporte y Obras Públicas del Ecuador, Ministerio de Transportes y Comunicaciones del Perú. Consultor: Nippon Koei Co., Ltd. Constructor. Hazama Corporation. Director del Proyecto (supervisión): Ing. Katsufumi Matsuzawa. Ingeniero de puente (supervisión): Ing. Takeshi Yoshida. Ingeniero residente (supervisión): Ing. Shoichi Uozumi. Gerente del Proyecto: Ing. Kazuhiro Hara. Ingenieros encargados: Ing. Koji Miyashita, Ing. Manabu Ota. Jefe de administrativo: Sr. Yoshiyuki Hibino.
