REPARACIÓN DEL MUELLE NORTE DEL PUERTO DE SAN NICOLÁS

Detalles técnicos del arreglo y puesta a punto de esta importante terminal portuaria de la provincia de Buenos Aires, que incluye una solución técnica, económica e ingeniosa a través de estructuras existentes y los refuerzos necesarios con un mínimo de roturas de infraestructura.
*Por los Ings. Augusto José Leoni, Ramón Jaime Sandoval y Federico Espil.

 

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El muelle norte del puerto de San Nicolás se construyó entre los años 1970 y 1984 de acuerdo con un proyecto de la Dirección Nacional de Vías Navegables. La obra consistió en la construcción de una pantalla de cilindros tangentes de hormigón armado, materializados por la hinca de una camisa perdida de acero de un metro de diámetro y de seis milímetros de espesor. De esta forma, se conformó un recinto cerrado entre la pantalla de pilotes y la costa natural del río que, posteriormente, se procedió a refular con arena. Sobre la misma, a cota +3 metros, se cortaron los cilindros y se ejecutó la viga cajón que corona a la pantalla de pilotes, que contaba con tensores metálicos horizontales (al nivel de cota +3 metros). En un extremo estaba empotrado en el hormigón de la viga cajón y en el otro se conectaba con una pantalla continua de anclaje, construida en forma paralela a los pilotes y a una distancia de 34 metros.
En este muelle se manipulan y se trasladan diferentes tipos de carga, principalmente, con grúas pórtico que se desplazan sobre neumáticos y vigas carrileras, el transporte ferroviario, estiba de bultos y cargas a granel. En este caso, se debe destacar que en el muelle norte del puerto de San Nicolás, las cargas generales están conformadas, mayoritariamente, por el sector del acero, por lo que es normal que se apile más de un metro de palanquilla de acero que genera una sobrecarga superior a los 80 kN/m2.

INVESTIGACIONES
El Laboratorio de Suelos de la Facultad de Ingeniería fue convocado por el Ministerio de la Producción de la Provincia de Buenos Aires en el 2002 para solucionar los problemas de inoperabilidad del muelle norte de este puerto. Allí se detectaron hundimientos del pavimento, se desplazó parte de la pantalla y la vía carrilera de la grúa pórtico del lado del agua quedando inutilizables, y con ello un gran porcentaje de la operatoria portuaria. Un análisis más profundo, realizado por los técnicos del puerto, detectó además que en la zona desplazada se había producido la rotura de la mayoría de los tensores de acero que soportan la pantalla de pilotes. Esto llevó a que los expertos en metalurgia de la Facultad de Ingeniería de la UNLP realizaran un estudio detallado de las fallas de los tensores. El mismo arrojó que las fallas fueron atribuibles a los problemas concurrentes de corrosión y fatiga.
En primer lugar, la corrosión era evidente si se tiene en cuenta la precaria protección de los tensores enterrados en la arena refulada.
Inicialmente, se produjo la corrosión por picado sobre la superficie del acero y luego, dado el efecto concentrador de tensiones, junto con la solicitación de fatiga y flexión del tensor, se produjo un desarrollo de fisuración por fatiga. En una de las barras, esta situación tuvo una propagación transversal de poca magnitud (alrededor de un milímetro), ya que colapsó rápidamente por fractura frágil, debido a la baja tenacidad propia del material que la conforma.
El total de las fallas detectadas en las barras ocurrieron a escasos centímetros de distancia del empotramiento de la misma en el hormigón de la parte inferior de la viga carrilera.
La construcción de la viga cajón, montada sobre la pantalla de pilotes, tenía juntas constructivas cada 50 metros por lo tanto, y debido a la rigidez que impone la misma al conjunto, el movimiento de la pantalla en caso de falla, debía efectuarse en forma monolítica en tramos de 50 metros lineales. Esto fue lo que ocurrió, ya que el tramo de pantalla que falló se desplazó hacia el lado del agua, debido a la acción del empuje activo. El movimiento se produjo con una rotación en el plano horizontal de la viga cajón, que no se pudo liberar de los sectores adyacentes y quedó trabada entre las dos juntas constructivas de los tramos adyacentes.

ESTUDIO DEL SUELO
La investigación geotécnica concluyó con la detección de un manto de suelos arcillosos blandos de mayor espesor que en otras zonas y en el pie pasivo de la pantalla de pilotes (lado agua) en coincidencia con el tramo de pantalla de 50 metros que había fallado.
Analizando la situación estructural de la pantalla, a partir de los resultados expuestos, se notó que la presencia del manto arcillosos blando del lado donde se generan empujes pasivos, aumentaba notablemente la luz de los pilotes considerados como una viga apoyada con lo cual el momento máximo que deben resistir se incrementa, aún sin sobrecargas en el muelle. Cuando a este esquema se le adicionó que la mayoría de los tensores se encuentran cortados, la estabilidad de la pantalla se vio seriamente comprometida.

SOLUCIONES IMPLEMENTADAS
Técnicamente, se podrían analizar distintas soluciones sin embargo, había que seleccionar aquella que no introdujera grandes cambios en la fisonomía del muelle, que utilizara mayoritariamente las construcciones existentes (incluso aquellas que habían fallado), que garantizara la seguridad requerida, que pudiera implementarse en un plazo reducido y que resultara económica. Del análisis de estas consideraciones, se concluyó con la necesidad de realizar la remediación del muelle mediante la implementación de una primera etapa de trabajo que consideró la construcción de anclajes inyectados, en reemplazo de los existentes. Posteriormente, y en una segunda etapa, se construyeron cilindros de refuerzo en el tramo del muelle afectado por el manto de suelos arcillosos blandos detectados entre las progresivas +25 a +150 metros. Para el análisis integral de las solicitaciones del conjunto se empleó el método de los elementos finitos para modelar la pantalla de pilotes y los tensores inyectados, teniendo en cuenta los distintos estratos del perfil de suelo estudiado. Para ello, se utilizó un modelo bidimensional de deformaciones planas. Finalmente, se modeló teniendo en cuenta el estado actual de la pantalla, la colocación de los anclajes y postesado de los mismos, la construcción de los cilindros de refuerzo en el tramo afectado por los suelos arcillosos blandos y la aplicación de las cargas. Por su parte, los cilindros de refuerzo se construyeron entre las progresivas +25 y +159 metros, tomando como referencia el extremo norte del muelle. Se ubicaron en la parte interna de la pantalla de pilotes existentes, a una distancia de 2,10 metros de la misma y a 2,50 entre sí.
Estos cilindros tienen un diámetro de 1,20 metros, y están instalados en profundidad entre las cotas + 4 metros y la – 28 con lo cual se logra un largo total de los mismos de 32 metros. La parte superior se encontraba arriostrada con una viga horizontal y además se vincula con la parte inferior de la cajón con un puntal de hormigón armado.
Finalmente, las obras de reparación del muelle se San Nicolás se licitaron y resultó adjudicataria la empresa Pilotes Trevi quien las culminó a mediado del 2004.

CARACTERÍSTICAS DE LOS REFUERZOS PROYECTADOS
1-Micropilotes para las vigas carrileras:
Carga máxima sobre la viga: 245 kN/m
Diámetro de los micropilotes: 0,18 metros
Armadura: Longitudinal 5 de diámetro (ø) 25 mm, transversal 1 ø 10 cada 0,30 metros
Longitud: 15 metros
Carga admisible: 490 kN
Cantidad de micropilotes: 210 unidades 
Sistema constructivo: IRS (Inyección Selectiva y Repetitiva) con manguitos cada 1 metro de separación
2-Anclajes inyectados en la viga cajón:
Carga admisible de cada anclaje en el sentido del tensor: 1.030 kN
Separación de los tensores: Uno cada 2,50 metros a lo largo del muelle
Diámetro de los anclajes: 0,16 metros
Armadura: 7 cordones trenzados de 7 cables cada uno (un alma de ø 5,35 y seis cables de ø 5,20 mm)
Longitud total: 26 metros (11 de longitud libre y 15 de longitud inyectada)
Inclinación con respecto a la horizontal: 30°
Cantidad de micropilotes: 100 unidades 
Sistema constructivo: IRS (Inyección Selectiva y Repetitiva) con manguitos cada 1,00 m de separación
3-Cilindros de hormigón armado:
Ubicación de los cilindros: Entre progresivas +25 y +150 metros
Diámetro: 1,20 metros
Longitud: 31,75 m (cota +3,75 metros a cota -28,00 metros)
Separación entre cilindros: uno cada 2,50 metros en el sentido longitudinal del muelle y a 2,10 del centro de los pilotes de la pantalla.
Cantidad de cilindros: 50

*Los ingenieros Augusto José Leoni, Ramón Jaime Sandoval y Federico Espil, se desempañan en el Laboratorio de Mecánica de Suelos perteneciente a la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de La Plata (UNLP)