El puente en dirección oeste Natchez-Vidalia es una estructura tipo armazón de 4,205 pies de largo que se construyó en 1940 y lleva a la U.S 84 hacia el oeste sobre el río Mississippi desde Natchez, Mississippi, hasta Vidalia, Louisiana. La parte con destino al oeste es solo uno de un par de puentes que cruzan el río.
El puente en dirección oeste se volvió a pintar recientemente como parte de uno de los contratos de rehabilitación de puentes más grandes que el Departamento de Transporte de Mississippi haya otorgado jamás. El proyecto involucró la remoción y reemplazo de todos los revestimientos existentes junto con el reemplazo de seis pasadores y eslabones en las secciones del armazón. Este fue el primer intento de completar todo este trabajo en un solo proyecto. Este artículo analiza la coordinación del proyecto y el proceso de asociación iniciado por el contratista entre todas las partes para lograr un cierre completo de un año para su finalización.
La coordinación del cronograma era imperativa ya que ciertas áreas del puente estaban cerradas a todas las actividades de construcción, incluidos los vehículos durante el proceso de reemplazo de pasadores, cuando el puente estaba bloqueado y no se permitía ningún movimiento en esas áreas. La preparación de la superficie y la pintura giraron en torno a las actividades de reemplazo de pasadores, y la coordinación semanal fue crucial. El proyecto también implicó una comunicación constante entre el contratista y el inspector de control de calidad para cumplir con el cronograma.
ANTECEDENTES
A mediados de la década de 1990, después de encontrar que faltaban placas de cubierta de pasadores, MDOT y su empresa de ingeniería consultora inspeccionaron los pasadores y determinaron que varios se habían movido. El ingeniero consultor desarrolló planes y MDOT permitió que un proyecto presionara los pines de regreso a las ubicaciones originales. Sin embargo, el proyecto fue cancelado después de numerosos intentos fallidos de licitación, y MDOT eligió monitorear los pines. En 2012, se determinó que los pasadores continuaban moviéndose, requiriendo reparaciones o reemplazos importantes. Con el tamaño y la complejidad del puente y los pasadores, MDOT solicitó que la Administración Federal de Carreteras encuestara a otros DOT estatales para determinar si alguna vez se había completado un reemplazo de pasador de esta magnitud, y no se encontró tal proyecto. El ingeniero consultor también se puso en contacto con varias agencias ferroviarias y pudo obtener orientación.
Debido a que no se había realizado un proyecto de reemplazo de pasadores de este tamaño en un puente vehicular, se desarrolló un proyecto preliminar y se dejó en 2014 para reemplazar solo dos de los pasadores, y ese proyecto resultó ser un gran éxito. Durante el proceso, se evaluó el sistema de pintura y se determinó que estaba fallando.
Dado que el puente es una ruta importante de este a oeste tanto para el tráfico general como para el comercio, el MDOT y el Departamento de Transporte y Desarrollo de Louisiana (LADOTD) decidieron que los pasadores restantes y el sistema de pintura deberían reemplazarse.
En 2017, se otorgó y adjudicó un proyecto que cerraría el puente durante un año para acelerar los reemplazos de pintura y alfileres.
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Las consideraciones de diseño previas al proyecto comenzaron con la observación del reemplazo exitoso de los dos pasadores y eslabones en 2014, con las dificultades adicionales de programar las operaciones de pintura y reemplazo para que no interfirieran entre sí.
Cuando las juntas del puente están “bloqueadas” para la operación de reemplazo del pasador, el puente está en una posición vulnerable porque las juntas no pueden expandirse y contraerse como fueron diseñadas. Debido a que se requirió que el contratista limitara el tiempo entre el momento en que las restricciones temporales soportaban el puente y la instalación de los nuevos enlaces, se estableció un marco de tiempo de 96 horas para completar cada reemplazo de pasador. También se consideraron la temperatura, el viento y los niveles altos de agua al decidir cuándo “bloquear” las juntas para su reemplazo.
No se le permitió al contratista usar restricciones temporales cuando la fluctuación de temperatura pronosticada para 10 días fue mayor a 40 grados, cuando se esperaba que la velocidad del viento pronosticada supere las 30 mph, o cuando ocurriera o se esperara un evento de agua alta inusual.
Se instalaron galgas extensométricas en varias partes de la armadura y las barras de postesado para garantizar que las restricciones temporales transfirieran correctamente la carga del pasador y el eslabón, así como para evaluar cualquier pérdida imprevista en las restricciones. Las placas de empalme también se instrumentaron para evaluar las tensiones una vez que se retiraron los pasadores. Debido a que las restricciones temporales cambiarían las condiciones de contorno del puente a fijo (agregando carga adicional en la armadura y obligando a los pilares a flexionarse), los pilares se inspeccionaron antes y después de bloquear cada junta.
La inspección inicial de los pilares reveló numerosas grietas, como se esperaba para un pilar ligeramente reforzado a los 75 años de edad. No se observó crecimiento de grietas en la inspección posterior.
Las consideraciones de diseño previas al proyecto para las operaciones de pintura incluyeron el desarrollo de un calendario anticipado de eventos centrados en las operaciones de reemplazo de pasadores. MDOT tuvo que considerar cómo preparar la superficie y qué sistema de recubrimiento usar una vez que se quitó el pasador en el interior de la carcasa. Se hizo referencia a la norma MDOT, Disposición especial 907-845-2, “Revestimiento de acero estructural existente”. A lo largo del proceso de asociación, se realizaron revisiones del proyecto que se discutirán más adelante.
REQUISITOS DE PRESENTACIÓN Y CONSIDERACIONES DE ADJUDICACIÓN
MDOT anunció una solicitud de calificación para preseleccionar equipos calificados. Se requirió que el contratista de pintura y estructuras presentara sus declaraciones de calificación para realizar el trabajo. Se calificaron las siguientes categorías para cada equipo:
- Experiencia y calificaciones del personal clave;
- El enfoque de equipo para la gestión de un contrato; y
- Desempeño pasado en proyectos similares.
Se requirió que el contratista de reemplazo de “pasadores y eslabones” se presentara para la aprobación del Director de Estructuras del MDOT, que detalla los procedimientos y los medios y métodos externos para las operaciones de reemplazo de pasadores y eslabones, teniendo en cuenta las operaciones de pintura. La presentación incluyó el uso de restricciones temporales, la puesta en escena del equipo en el puente, el cronograma, la secuencia de construcción y más.
Las entregas de pintura incluyeron un plan de control de calidad por contrato según los requisitos de SSPC-QP 1 y un plan de trabajo específico del sitio. Se requerían planes ambientales, de salud y seguridad para abordar el control de la contaminación, la gestión de desechos y la eliminación de desechos. Los planes de contención eran los más críticos, ya que tenían que adaptarse a los períodos de bloqueo durante el proceso de extracción y reemplazo de clavijas. Todas las partes revisaron el plan para asegurarse de que no dañara la estructura durante el proceso. Se analizaron cuidadosamente otros factores como la ventilación, la carga de viento y la verificación de que la contención se construyó según los requisitos de los planos.
SISTEMA DE ACCESO Y CONTENCIÓN
No se permitió que todas las operaciones de recubrimiento, el equipo y la contención interfirieran o ralentizaran las operaciones de reemplazo de clavijas y eslabones. Se estableció una “zona sin carga” para cada ubicación de reemplazo de enlace correspondiente. En la “zona sin carga” solo se permitía el reemplazo de equipos de enlace aprobados. No se permitieron operaciones y equipos de pintura en la “zona sin carga” desde el momento en que se instalaron las barras postensadoras; la longitud de la “zona sin carga” era hasta el 40% de la longitud de la armadura. También se requirió que el contratista preparara un plan de contingencia que abordara eventos climáticos naturales como tormentas tropicales y elevaciones de ríos inusualmente altas, incluida la remoción y reinstalación del sistema de contención.
El contratista tenía una ventana de 24 horas desde que se quitó el eslabón anterior hasta que se instalaron los nuevos pasadores y eslabones para configurar la contención y el chorro abrasivo y pintar el área dentro de la armadura, que se volvería inaccesible una vez que se instalaran los nuevos eslabones.
La especificación requería SSPC-SP 10 / NACE No 2, “Limpieza a chorro de metal casi blanco”, y la aplicación de una sola capa de zinc inorgánico en estas áreas. Los planes originales exigían un sistema completo de tres capas; sin embargo, una vez que se tomó la decisión de reinstalar el pasador después de un período de 24 horas (por seguridad), se tomó la decisión de usar una sola capa de IOZ.
MANTENIMIENTO DEL TRÁFICO
U.S 84 es una ruta principal de este a oeste para el tráfico y el comercio general y local, con una longitud de desvío de casi 200 millas cuando está cerrada. Durante el proyecto de 2014, el tráfico se desvió de frente en el puente adyacente mientras el contratista estaba reemplazando los pasadores, y este plan de tráfico demostró ser efectivo.
El mismo enfoque se utilizó en 2017 al establecer cruces en cada extremo del puente y poner el tráfico de cabeza a cabeza en el puente adyacente. Sin embargo, la duración del cierre fue de solo un año. Se requirió tráfico de gran tamaño para programar una escolta policial para usar ambos carriles del puente o desvío en dirección este. Esto resultó ser un éxito con el tráfico local navegando fácilmente por el cierre. LADOTD, MDOT, la Ciudad de Vidalia y la Ciudad de Natchez trabajaron juntos para informar al público viajero y a los transportistas comerciales del cierre. La agenda de todas las reuniones de asociación incluyó cuestiones de MDOT. Representantes tanto de la ciudad de Natchez como de la ciudad de Vidalia asistieron a estas reuniones, que resultaron ser muy útiles para resolver problemas de flujo de tráfico.
OPERACIONES DE PREPARACIÓN Y REVESTIMIENTO DE SUPERFICIES.
Como se mencionó anteriormente, la especificación requería “Limpieza a chorro de metal casi blanco” y un perfil de superficie que cumpliera con la recomendación del fabricante del recubrimiento de 2-4 milésimas de pulgada. Al principio, la profundidad del perfil de la superficie era un problema y el contratista cambió el tamaño de la granalla para cumplir con la especificación. Debido a los frecuentes eventos climáticos en el área, el contratista decidió quitar todos los recubrimientos existentes, luego regresar y volver a limpiar para lograr los requisitos de SSPC-SP 10 antes de solicitar una inspección de control de calidad. El inspector de QA llevó a cabo inspecciones preliminares durante los almuerzos y descansos y notificó al inspector de QC del contratista sobre las áreas que no cumplían o no cumplían, lo que ayudó al cronograma del proyecto y evitó las inspecciones de GNL antes de la aplicación de la imprimación.
Durante la aplicación inicial de la imprimación, el contratista aplicó una fina “capa de retención”. Sin embargo, este proceso condujo a áreas perdidas y posterior oxidación, y se eliminó, en cambio, la imprimación se aplicó dentro del rango especificado de 3-5 milésimas de pulgada. También hubo preocupación por la formación excesiva de película alrededor de los remaches, por lo que se eliminó la capa rayada de imprimación. Se realizaron inspecciones exhaustivas de control de calidad y garantía de calidad para garantizar una cobertura completa del imprimante. Si bien llevó mucho tiempo, el equipo consideró esto importante y todos estuvieron de acuerdo en que valía la pena.
La capa intermedia de epoxico se aplicó a 5-10 milésimas de pulgada. El personal de inspección de QA y QC realizó la inspección de la capa rayada en el momento de la aplicación para mejorar la productividad. También se corrigieron las áreas perdidas. Después del secado, las mediciones del espesor de la película seca y la inspección visual volvieron al proceso normal de QA / QC.
La capa superior fue un poliuretano alifático aplicado a 3-6 milésimas de pulgada. Las inspecciones finales implicaron verificar todas las áreas en busca de DFT, apariencia visual y cobertura, lo que fue un desafío en las ubicaciones de reemplazo de clavijas. El equipo retrasó las inspecciones finales en estas áreas ya que cada vez se notaron algunos daños. Se tuvo que restablecer el acceso para las inspecciones finales, lo que resultó ser difícil. El equipo probó una inspección completa en las caras exteriores, pero no funcionó bien debido a la gran cantidad de defectos visuales observados.
Se proporcionó acceso diferente para verificar DFT e inspección visual y para completar las reparaciones finales.
REEMPLAZO DE PIN
Como parte de los planes del contrato, se solicitó al contratista que presentara una secuencia detallada de construcción que demostrara los medios y métodos para quitar los pasadores y los eslabones. Los planes del contrato también proporcionaron una secuencia sugerida de construcción que el contratista adoptó con modificaciones menores.
Se desarrolló una derivación temporal que impide que la articulación se mueva en todas las direcciones para quitar los pasadores y los eslabones. Era importante que el bypass temporal tuviera redundancia interna más rutas de carga alternativas para mitigar el riesgo de que cualquier componente comprometiera el puente cuando se retiraron los pines y los eslabones. Se utilizaron una serie de desvíos para bloquear la junta, mientras que se esperaba que el muelle se flexionara bajo cargas térmicas.
Solo se permitió bloquear y reemplazar una ubicación de pin y enlace a la vez. Se emplearon los siguientes pasos para las operaciones de reemplazo de clavijas y eslabones.
Paso 1: Desvío diagonal de tensión: Las barras de desvío diagonales se tensaron para eliminar la carga en el miembro diagonal, enlace y pasador de la armadura existente. Las operaciones de tensión se llevaron a cabo en incrementos y se observaron las tensiones de los miembros para garantizar que la derivación funcionara según lo previsto. Aunque no se liberaría toda la carga hasta que se quitaran los pasadores, se prefirió minimizar la carga en el enlace existente para evitar que los pasadores se atasquen y evitar movimientos repentinos como resultado de la extracción del pasador.
Paso 2: Restricción longitudinal superior de tensión: Se tensaron tanto la cerca de aguas arriba como los refuerzos longitudinales superiores de la cerca de aguas abajo para evitar que la junta se moviera longitudinalmente. La restricción longitudinal superior se diseñó para una caída de temperatura de 60 grados, pero podría adaptarse a una caída de temperatura de 40 grados según el pronóstico del tiempo de 10 días.
Paso 3: Plantillas de soldadura y placa de empalme de perforación de campo: Una vez que se bloqueó el movimiento del puente, se soldaron las plantillas de placa de empalme y se utilizaron para perforar en campo las placas de empalme. La instalación de la placa de empalme y la perforación en el campo fueron un desafío debido a los más de 100 pernos A490 por cara de refuerzo, pero se completó con un mínimo de incidentes.
Paso 4: Instale las placas de los puntales superiores: Los dos puntales superiores se conectaron para proporcionar rigidez lateral adicional en caso de que hubiera fuerzas laterales inesperadas cuando se quitó el eslabón.
Paso 5: Instale las restricciones longitudinales inferiores: Se instalaron calzas entre los dos miembros de la cuerda falsa y se tensaron juntos para asegurar un apoyo continuo entre los miembros.
Paso 6: Retire los pasadores: debido a la dificultad en los intentos anteriores de restablecer los pasadores en 1997, el contratista eligió cortar los pasadores con una sierra de alambre con incrustaciones de diamantes. Después de cortar los pasadores, se observó un cambio mínimo de fuerza en cualquiera de las juntas durante la extracción de los pasadores.
Paso 7: Placas de refuerzo de orificio de línea: La línea del contratista taladró un orificio de 10 ½ pulgadas a 10 ¾ pulgadas a través de las placas de refuerzo existentes para asegurarse de que los nuevos pasadores se sostuvieran correctamente y encajaran.
Paso 8: Instale nuevos pasadores: una vez que se midieron las dimensiones finales del orificio y las líneas centrales, las dimensiones se enviaron al fabricante y los nuevos pasadores y eslabones se redujeron a sus dimensiones finales y se entregaron al puente. Los nuevos pines y enlaces se pudieron instalar con una dificultad mínima.
Paso 9: Quitar las restricciones temporales: después de instalar los nuevos pasadores, se desengancharon las restricciones temporales y la carga se transfirió a los nuevos pasadores y eslabones.
ASOCIACIÓN PARA EL MEJOR PROYECTO
Con un proyecto de este tamaño, complejidad y costo, es fundamental que todas las partes se comuniquen. El proceso de asociación ayudó a mantener el proyecto en el cronograma y ayudó a evitar complicaciones que pondrían en peligro el proyecto en general. Además, debido a que el proyecto era “único en su tipo” (aparte del proyecto anterior de 2014, que no incluyó la eliminación total y el reemplazo de los revestimientos existentes), un error podría resultar en el cierre de un puente o un colapso catastrófico.
A pesar de todos los riesgos y las incógnitas del proceso de reemplazo de pasadores, la preparación de los atributos del equipo de dos agencias y cinco firmas realizaron un proyecto exitoso. En conjunto, los miembros del equipo trabajaron para agregar años de vida útil al puente. A través de la coordinación de actividades entre agencias estatales y múltiples contratistas es a menudo un desafío, este proyecto fue diferente. El proceso se desarrolló sin problemas y el equipo del proyecto dio muchos comentarios. Muchas de las sugerencias del contratista fueron consideradas y aplicadas particularmente en temas como el movimiento térmico o monitoreo, así como la secuencia de construcción entre el reemplazo de pasadores y eslabones y las operaciones de pintura.
El contratista que se adjudicó el contrato introdujo un proceso de asociación informal que benefició a todo el proyecto. El proceso se basó en la confianza y una actitud abierta y honesta en la que todos los participantes involucrados en el proyecto reconocieron objetivos comunes e individuales a través de la comunicación y la cooperación.
El proceso de asociación produjo varios resultados que ayudaron a completar un proyecto de calidad a tiempo y dentro del presupuesto. Por ejemplo, se tomaron decisiones sobre el proceso de inspección de QA / QC para la pintura que llevaron a algunas inspecciones en paralelo, que aceleraron las operaciones de recubrimiento. Se discutieron los problemas y desafíos encontrados para crear soluciones viables que no afectaran la calidad del trabajo.
CONCLUSIÓN
El proyecto salió muy bien desde la prospectiva del MDOT además de la coordinación y comunicación, otros factores que resultaron críticos incluyeron la finalización exitosa del proyecto de “prueba” anterior, una buena planificación de contingencias y tener ingenieros estructurales en el sitio realizando la inspección del reemplazo de pasadores, junto con una firma de inspección de pintura con mucha experiencia.
Una de las principales lecciones aprendidas fue la capacidad para adaptarse a los cambios y condiciones descubiertos en el campo. Aunque cada pin y punto del panel de enlace era similar, también eran muy diferentes y se comportaban de manera diferente. Las operaciones de reemplazo de clavijas y eslabones en cada ubicación tuvieron un desafío diferente que tuvo que superarse.
La cantidad de planificación previa, incluidas las reuniones abiertas con todos los licitadores para discutir los requisitos del proyecto, también fue fundamental para la finalización exitosa. Las reuniones informales de asociación fueron un éxito total para resolver los problemas que surgieron durante el proyecto. La revisión crítica de todas las presentaciones, planos de taller y planes de contención de manera oportuna mantuvo el proyecto dentro del presupuesto y el cronograma.
