Estación central, Berlín

Medición/monitoreo de las interacciones entre el
cajón abierto de hormigón y la losa de hormigón sumergido

En la estación central de trenes de Berlín, el tráfico ferroviario sobre el eje norte-sur tiene lugar a través de una estructura tipo cajón abierto que en forma de rampa pasa de la superficie a la línea de la estación que circula a mayor profundidad. Esta estructura de hormigón, que a su vez yace casi por completo en la capa freática, está sometida a importantes cargas horizontales y de empuje hidrostático. Para contrarrestar los efectos de las fuerzas actuantes, la estructura tipo cajón abierto (CA) es acoplada vertical y horizontalmente (tipo de unión machihembrada) con la losa de hormigón sumergido (HS). Sin embargo, la aplicación de esta estrategia restringe la deformación térmica del cajón de hormigón generando de este modo tensiones forzadas considerables.

Por tal motivo, es necesario adoptar premisas que van más allá del código de normas para determinar los parámetros de diseño de esta compleja estructura. Con el objeto de verificar las premisas de cálculo y elaborar especificaciones actualizadas, útiles para futuras construcciones tipo cajón abierto, la empresa alemana ferroviaria Deutsche Bahn instaló un sistema de monitoreo a largo plazo en base a instrumentación. Este sistema es capaz de registrar de manera continua los movimientos relativos, deformaciones, tensiones y temperaturas en la zona de acoplamiento y conexión entre CA y HS.

01 - Estación central de trenes, Berlín -  Estación central, Berlín01 – 01 - Estación central de trenes, Berlín

Estación central de trenes, Berlín (captura de pantalla editada © Google Earth, http://earth.google.de)
Copyright del resto de fotografías: MPA Braunschweig

02 - Portal norte de la estructura tipo cajón abierto - Estación central, Berlín02 – Portal norte de la estructura tipo cajón abierto 03 - Sección de la estructura tipo cajón abierto - Estación central, Berlín03 – Sección de la estructura tipo cajón abierto 04 - Áreas instrumentadas en la losa del cajón? - Estación central, Berlín04 – Áreas instrumentadas en la losa del cajón 05 - Disposición de sensores en un área instrumentada - Estación central, Berlín05 – Disposición de sensores en un área instrumentada 06 -Cámara en la losa del cajón para la unión machihembra, con la cabeza del pilote penetrando en la misma - Estación central, Berlín - Figura 606 – Cámara en la losa del cajón para la unión machihembra, con la cabeza del pilote penetrando en la misma 07 - Instalación de deformímetros en la cabeza del pilote - Estación central, Berlín - Figura 707 – Instalación de deformímetros en la cabeza del pilote 08 - Deformímetros en la cabeza del pilote - Estación central, Berlín808 – Deformímetros en la cabeza del pilote 09 - Deformímetro de soldadura por arco model 4000 - Estación central, Berlín909 –Deformímetro de soldadura por arco model 4000 10 - Transductores de desplazamieto para determinar el movimiento relativo en tres direcciones entre las losa de hormigón sumergido y la losa del cajón - Estación central, Berlín - Figura 1010 – Transductores de desplazamieto para determinar el movimiento relativo en tres direcciones entre las losa de hormigón sumergido y la losa del cajón 11 - Transductores de desplazamiento de cuerda vibrante modelo 4450 - Estación central, Berlín - Figura 1111 – Transductores de desplazamiento de cuerda vibrante modelo 4450 12 - Montaje en la armadura de una celda de esfuerzo para hormigón - Estación central, Berlín12 – Montaje en la armadura de una celda de esfuerzo para hormigón

Mediciones


Las mediciones automáticas se iniciaron con la construcción del tramo de obra en cuestión y continúan sin inconvenientes desde hace ya varios años, desarrollándose, incluso, durante el funcionamiento de los servicios ferroviarios regulares.

Los desplazamientos relativos entre CA y HS se miden en seis puntos en dirección de los ejes X, Y y Z. La extensión longitudinal de los pilotes de tracción, que constituye la conexión vertical entre CA y HS, es determinada en tres áreas de monitoreo (cada una en dos niveles y considerando ocho posiciones de medición).

Las tensiones generadas en el sector no lineal del hormigón no fisurado correspondiente a la zona de acoplamiento horizontal, se miden en las direcciones X e Y sobre dos puntos, cada uno en dos niveles.

Especificaciones del sistema de instrumentación geotécnica :

  • Sensores herméticos embebidos en hormigón
  • Siete áreas de monitoreo de 25 m x 25 m cada una, distribuidas sobre la losa de la estructura tipo cajón abierto
  • Excelente transmisión de señal a través de extensos cables de conducción
  • Método estable de medición a largo plazo
  • Deformímetros soldables para medición de la deformación de acero
  • Sensores para registrar los esfuerzos de tensión y compresión sobre el hormigón curado Sensores para medir el desplazamiento relativo entre CA y HS
  • Todos los instrumentos de medida cuentan con termistores para medir la temperatura
  • Sistema de adquisición de datos alimentado por baterías

Publicaciones en las que se presentan los resultados de la medición

  • Monitoreo online del esfuerzo térmico para una estructura tipo cajón abierto en la estación central de Berlín, causado por al acoplamiento de la misma con la losa de hormigón sumergido, Ferdinand S. Rostásy et al
  • Monitoreo online y cálculo de tensiones en el hormigón para una estructura tipo cajón abierto en la estación central de Berlín, producido por el esfuerzo térmico, Ferdinand S. Rostásy et al

Equipos Geokon empleados

El sistema de medición automático para el monitoreo a largo plazo mediante sensores de cuerda vibrante en la zona de acoplamiento entre la losa de hormigón sumergido y la estructura tipo cajón abierto está compuesto por:

Datos principales del proye

Periodo De julio de 2003 a diciembre de 2005
(las mediciones se realizan desde entonces de manera continua)
Sistema de medición 24 deformímetros de soldadura por arco, modelo 4000
8 celdas de esfuerzo para concreto, modelo 4370
18 medidor de desplazamiento, modelo 4450
Registro de datos alimentado por baterías
Visualización del resultado En PCs en Berlín y Braunschweig
Objetivos Determinación de deformaciones, desplazamientos y tensiones dependientes e independientes de la carga en elementos estructurales de acero y hormigón en la zona de acoplamiento entre la losa de hormigón sumergido y la estructura tipo cajón abierto inducidos por las fuerzas de presión, el empuje hidrostático y el esfuerzo térmico
Contratante / Planificación MPA Braunschweig
Cliente Deutsche Bahn AG