SISTEMAS DE GUIADO Y AUSCULTACIÓN TOPOGRÁFICA EN LANZAMIENTOS DE GRANDES ESTRUCTURAS CIVILES.

• El progreso de las técnicas constructivas en ingeniería civil ha sido enorme y se ha desarrollado prácticamente en igual medida que  la instrumentación topográfica. Todas las obras de infraestructura no son iguales; es lógico pensar que una obra lineal que transcurre con una pendiente ínfima sobre terreno abrupto/movido reclamará gran número de túneles, terraplenes/desmontes considerables y estructuras que salven los accidentes geográficos existentes (mediante puentes, viaductos, pasos superiores/inferiores, drenaje transversal etc).

• Este es el caso del Viaducto del Ulla; situado en el municipio de Catoira (Pontevedra) y perteneciente a la Linea del Eje Atlantico de Alta Velocidad Ferroviaria que une Vigo y A Coruña. La tipología es de una doble celosía metálica de canto variable con doble acción mixta, récord del mundo en su tipología (anchura de tablero 14m, 11 pilas+2 estribos, 1620 m de longitud, altura máxima 60 m sobre ría, luces 50+80+3x120+225+240+225+3x120+80) y propiedad del Ministerio de Fomento (construido por DRAGADOS-TECSA).
• La estructura metálica se fabricó en varios talleres en España y Portugal; era transportada por elementos (cordones, nudos, diagonales, montantes, arriostramientos) y ensamblada (conformando dovelas individuales o vanos completos) en obra  para posteriormente izarse/montarse de distintos modos en altura : 

Distintos sistemas de montaje de la estructura metálica en altura.

• En este caso particular vamos a centrarnos en el proceso de lanzamiento del vano 4 entre pilas 2 y 3 (posteriormente se acometería el vano 3-4 sobre pilas 2 y 4); así como el control dimensional llevado a cabo para garantizar el proceso de empuje sobre pilas/apeos y su posicionamiento final acorde a los datos proporcionados por los calculistas. Estamos hablando de empujar/desplazar (120 m) por una trayectoria curva (radio 5116 m), una estructura de 120 m de longitud y 1.200 toneladas;  que iba sufriendo deformaciones (cabeceo) paulatinas en su trayectoria sobre unos patines de deslizamiento.

VANO 4- DOVELAS 11 a 15.

• Al tratarse de un proceso muy complejo no vamos a describir nada sobre el montaje en taller de los elementos, izado sobre pila, constitución del vano, datos de maniobra, deformadas etc; así como el sistema de lanzamiento/retenida, apeos, etc ("son varios libros del Quijote"; os lo aseguro) tan sólo describiremos como se realizó el control geométrico/dimensional de todo el proceso de empuje.
• Partimos de que la red básica topográfica de control y replanteo del Viaducto se observó con los máximos standares de precisión en la actualidad:

1.  Monumentación con pilares de hormigón/centrados forzosos.
2.  Observación planimétrica de bases por métodos GNSS estáticos en postproceso.
3.  Triangulateración por topografía clásica (LEICA TS-30- error angular 0.5" -distancias 0.6mm+1ppm) -con 5 series   angulares y posterior ajuste por MMCC (fijando polo de conversión en C01 y acimut C01-R06).
4.  Nivelación geométrica de precisión con anillos dobles de cierre en todas las bases para dotar de altimetría precisa a la red.

• El resultado conseguido fue una red de bases de gran precisión absoluta con elipses de error planimétrico de semiejes inferiores a los +-8 mm al 95% de intervalo de confianza y cota ortométrica determinada con exactitudes inferiores a los 3 mm. La precisión exigida en la construcción/posicionamiento y replanteo de este tipo de estructura obligaba a trabajar (en  lo que respecta a medidas topográficas) en verdadera magnitud (no en coordenadas proyectivas como es común en obras convencionales como viaductos de vigas de hormigón y autocimbras -> donde hay margen para corregir las distorsiones provocadas por su uso).

CROQUIS DE RED TOPOGRÁFICA DE CONTROL/REPLANTEO DE LA OBRA.

• Se realizaron las transformaciones/ajustes necesarios para que los puntos de inicio y final del eje del viaducto coincidieran con el encaje geodésico/marco de referencia de proyecto (perfecta continuidad transversal con los tramos de infraestructura anterior y siguiente).
• Los procesos que durante el lanzamiento requieren control topográfico son:

1. Comprobación de las deformaciones/desplazamientos verticales de la celosía durante las fases de empuje, concentrando las medidas de las flechas en los extremos del tramo a empujar. 
2. Control del guiado planimétrico de los extremos del lanzamiento (PK+ y PK-).
3. Auscultación de las posibles deformaciones que puedan sufrir los puntos de control auxiliares (en pilas y apeos) durante las fases de empuje como consecuencia de las cargas horizontales, tanto en la dirección del empuje (arrastres) como en dirección transversal. 

• SISTEMA DE GUIADO:
• El sistema de guiado es aquel que nos permitirá  monitorizar en tiempo real las trayectorias de determinados puntos de control de forma simultánea y que éstas sean comparadas instantáneamente con las deformadas teóricas que el modelo de cálculo del proyectista determina; todo ello con una precisión tal que permita realizar la maniobra dentro del rango de tolerancias exigidas. Toda esa información ha de mostrarse de forma clara e inmediata al personal encargado de los elementos de empuje. 
• El sistema ha de ser rápido/fiable y debe cumplir las tolerancias establecidas por los sistemas de retención/guía situados en la parte superior de las pilas (que fueron establecidas en 2 cm en posición y 3 cm en cota). 
• La opción elegida fue el uso de 6  sensores GNSS (5 móviles + 1 fijo - estableciendo red de correcciones RTK local) de Leica Geosystems modelo GX1230 comunicados mediante un sistema mixto de radio y comunicaciones GPRS/3G con el software de Estaciones de Referencia Leica GNSS Spider. El flujo de datos obtenido se suministraba al sistema Leica Aligment Monitoring sobre PC, que evalúa la posición tridimensional de los puntos de guiado preestablecidos (con respecto a la trayectoria de lanzamiento).
• La situación de los sensores móviles era 2 en cabeza y 2 en cola (sobre cordones superiores  en los  nudos para control de inclinación transversal, longitudinal y cabeceos) y 1 en pto medio (control de PK lanzamiento):

SITUACIÓN GPS MOVILES

• El sexto equipo que actúa como referencia se ubicó en una caseta cercana  en comunicación directa con el centro de control de la maniobra. En la viñeta inferior se aprecian los equipos empleados y  la trayectoria del empuje sobre los apeos/topes dispuestos para el control del lanzamiento:

• Se realizaron numerosas observaciones previas necesarias para dotar a los puntos GNSS (sobre celosía metálica y en sala de control) de coordenadas de partida con gran precisión en el marco de referencia de la obra. 
• En gabinete se dispone de una trayectoria tridimensional de lanzamiento referida a los cordones superiores/inferiores de la estructura que no se corresponde con una planta+rasante convencional; si no que está plagada de paradas, recuperaciones de flecha, gateos; es decir que existen gran cantidad de fases durante  maniobra que el sistema de guiado tiene que evaluar.
• Hemos primero de determinar los offset (planta/alzado) entre los puntos de control (antenas GPS móviles) y los datos facilitados por los calculistas (referidos a centro geométrico de nudos o unión de diagonales) para después implementarlos al software de guiado (Alignment Monitoring). 
• El resultado de la monitorización debe ser nulo/cero en el caso de las antenas se desplacen por la trayectoria teórica. Por tanto, cualquier desviación aparecerá reflejada con distancias planimétricas y altimétricas a dicha trayectoria, siendo el criterio de signos el convencional, es decir un desplazamiento a la izquierda del teórico aparecerá con signo negativo y a la derecha positivo en la hipótesis planimétrica y un desplazamiento por debajo de la trayectoria altimétrica teórica aparecerá con signo negativo y por encima con signo positivo.

• El software Leica GNSS Spider  se encarga de resolver en tiempo real la línea base formada por cada antena móvil con la referencia. Las posiciones corregidas de cada uno de los equipos es enviada al programa Leica Aligment Monitoring el cual transforma los datos recibidos del sistema WGS84  y muestra en pantalla las variaciones de la posición del tablero respecto de la trayectoria espacial prevista afectada ya por las deformadas teóricas en cada fase de empuje, todo ello en tiempo real (segundo a segundo), lo cual representa una gran ventaja respecto a los sistemas convencionales que emplean Estaciones Totales midiendo a prismas. Esto permite al personal encargado de efectuar el empuje conocer y en su caso corregir en tiempo real posibles desviaciones.

• Además, la aplicación registra automáticamente la posición y desplazamientos de cada receptor en un fichero LOG, de manera que el usuario puede crear fácilmente gráficos de la posición y desplazamiento de cada receptor.

• SISTEMA DE AUSCULTACION DE APOYOS:
• El sistema de auscultación previsto para los puntos de apoyo/deslizamiento de la estructura consiste en la lectura automatizada mediante Estación Total a prismas colocados en la coronación de pilas/apeos y su análisis de desplazamiento respecto a un acimut conocido (la dirección del empuje en cada punto) y su normal.
• Había un total de 10 puntos de control, para los que se dispusieron dos estaciones totales robotizadas desde el centro de control y midiendo de forma continua/cíclica cada una a 4-5 prismas, lo que permitirá acortar la medición de un ciclo de medidas por debajo de medio minuto de tiempo.

• Estos equipos se gobernaron mediante el programa Leica Geomos, que ha sido concebido por esta marca comercial para la realización de auscultaciones estáticas mediante el uso de estaciones totales. El software permite la gestión remota de los aparatos pudiéndose programar tareas repetitivas que se realizan de forma autómata por el equipo en las secuencias que se establezcan (re-orientaciones incluidas). Toda la información, tanto la de los datos crudos de lectura como su análisis se almacena en una base de datos SQL, accesible también para su uso con otros programas. Este software es el que permite también sincronizar otros tipos de sensores como los sensores meteorológicos para la corrección de las medidas, imprescindible en medidas en estático de larga duración. Permite además la configuración de los protocolos de comunicación. (TCP IP, LAN, Radio Link, etc.).
• Al igual que en el caso del sistema de guiado, los datos registrados por los equipos son enviados al programa Leica Aligment Monitoring el cual compara cada una de las posiciones contra la toma inicial de cada uno de los prismas; posibilitando el análisis de las desviaciones en la dirección del empuje, introduciendo los parámetros de acimut oportunos así como las desviaciones normales a esta dirección. Además permite realizar un análisis tanto numérico como gráfico proporcionando los valores diferenciales y posibilitando la generación de alarmas.
• Genera además una salida de datos en tiempo real en un formato ASCII convenido, que nos permite la interacción con otros programas y con desarrollos propios en Visual Basic (como la plantilla adjunta), que nos habilitan la posibilidad de cálculos complejos en Excel, también en tiempo cuasi-real, (+- 1 segundo).

• En este pantallazo se concentra toda la información necesaria para el seguimiento del empuje desde el punto de vista topográfico (aunque en ese momento no estaba en funcionamiento el sistema).
• Podemos apreciar la fase de empuje, longitud empujada a origen, distancia a fase siguiente, control de movimientos en pilas/apoyos, las desviaciones respecto a eje/rasante de lanzamiento de todos los equipos GPS (incluido situaciones relativas entre pares de sensores en cola y nariz) y otra información relevante.
•  A parte de ésto la empresa encargada de la maniobra (VSL) disponía sus propios sensores de presión/acelerómetros en los puntos clave que median esfuerzos, movimientos y reacciones de apoyos. Gran trabajo efectuado por la UTE-DRAGADOS_TECSA y en particular del Dto de topografía formado por Alfredo Muñoz & Roberto Iglesias (junto con los topógrafos de campo ->todos ellos grandes profesionales).
• Abajo fotografía previa al lanzamiento de vanos 3 y 4 (posterior)- entre pilas 3 y 4- otros 120 m de empuje de casi 2400 toneladas de hierro (ciencia ficción, no?¿?¿)

• Siento tristeza de que este tipo de obras (o incluso otras mas convencionales) ya no sean comunes. 
• Espero que el tinglado expuesto os haya resultado interesante.
• En fin; como dice el dicho, adaptarse o morir.
• Hasta pronto. 
• By Rah.