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septiembre 2017


Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - estructuras, medios auxiliares, procedimientos de construcci贸n, Puentes    

Esquema del principio de la construcci贸n por voladizos

Esquema del principio de la construcci贸n por voladizos

La construcci贸n por tramos o dovelas, prefabricadas o ejecutadas 鈥in situ鈥, que avanzan en voladizo sobre las ya erigidas. El tablero avanza por tramos sucesivos soportando la parte construida el peso propio del tramo siguiente. La construcci贸n en voladizo permite liberarse de cimbras y andamios, adapt谩ndose especialmente a puentes con pilas muy altas, con valles extensos y profundos, en r铆os con crecidas violentas y repentinas o bien cuando hay que dejar libre un g谩libo para la circulaci贸n o la navegaci贸n.

Este procedimiento se puede usar en puentes rectos, arco y atirantados, de hormig贸n o met谩licos. Las dovelas prefabricadas se izan con medios de elevaci贸n potentes y se unen a las anteriores. Si se ejecutan hormigonando 鈥in situ鈥, existe un carro de avance que se apoya en las dovelas anteriores, asegurando la estabilidad de cada etapa con el pretensado de cables cuando la nueva dovela adquiere la resistencia suficiente.

La t茅cnica del voladizo se utiliz贸 en el siglo XIX en el lanzamiento de obras met谩licas, en la construcci贸n de grandes arcos y 鈥渃antilever鈥. Con la llegada del hormig贸n armado este procedimiento empez贸 a interesal a los constructores. El primer puente construido por voladizos sucesivos fue el puente sobre el r铆o Peixe en Herval (Brasil), data de 1930, siendo su autor Emilio Henrique Baumgart; se trata de un puente de hormig贸n armado de dintel continuo de tres vanos, con 68 m de luz en el central. En este puente las armaduras del tablero se extend铆an mediante manguitos roscados a medida que avanzaba el hormigonado. Sin embargo con hormig贸n armado se necesitaban muchas armaduras para asegurar la resistencia de las m茅nsulas y aparec铆a una fuerte fisuraci贸n en el extrad贸s del tablero, lo que provoc贸 que el sistema no tuviese mucho 茅xito.

Puente de Balduinstein, sobre el Lahn (Alemania). Foto: Claudia Lenau. Fuente: http://structurae.net/photos/132164-balduinstein-bridge

Puente de Balduinstein, sobre el Lahn (Alemania). Foto: Claudia Lenau. Fuente: http://structurae.net/photos/132164-balduinstein-bridge

Sin embargo, con el hormig贸n pretensado el sistema empez贸 a desarrollarse plenamente. As铆, Freyssinet empez贸 a utilizar el pretensado para el montaje en voladizo en las primeras dovelas del puente de Luzancy en 1945 y de los cinco puentes sobre el Marne, anclados en los estribos por pretensado. Pero es Finsterwalder quien inicia definitivamente la t茅cnica del voladizo en 1950 en el puente de Balduinstein, sobre el Lahn, con 62,10 m de luz libre, cuando aplica esta tecnolog铆a con un pretensado a base de barras que se un铆an entre s铆 mediante un sistema roscado. En Espa帽a, fue empleado en sus or铆genes en el puente de Almod贸var (1962) y el de Castej贸n (1968).

En la construcci贸n con dovelas prefabricadas se pueden distinguir tres etapas. La primera generaci贸n, en los a帽os sesenta, las dovelas llevaban juntas de mortero de cemento, llave 煤nica a cortante y cables anclados en la propia junta. La segunda se caracteriza por la prefabricaci贸n conjugada, el empleo de resinas epoxi en las juntas, las llaves m煤ltiples para el cortante y el anclaje de los cables en el interior de la dovela en unos bloque dispuestos al efecto. La tercera generaci贸n, iniciada en Francia, emplea el pretensado exterior y las almas de celos铆a (puente de Bubiy谩n en Kuwait, 1983).

La construcci贸n por voladizos sucesivos puede realizarse con una 煤nica direcci贸n de avance, la denominada construcci贸n evolutiva; o bien con crecimiento sim茅trico del tablero a ambos lados de las pilas, voladizos compensados. En el primer caso se suprime uno de los inconvenientes de la progresi贸n sim茅trica del tablero, con la consecuente multiplicaci贸n de equipos (uno por cada frente de avance) o su traslado.

El campo habitual de aplicaci贸n de los puentes construidos por voladizos sucesivos abarca luces entre 50 y 250 m. Sin embargo, y de forma excepcional, pueden encontrarse puentes con luces de 400 m construidos por voladizos sucesivos con dovelas atirantadas de forma provisional. Por debajo de 50 m de luz tampoco es muy corriente. A partir de los 200-300 m, se entra en competencia con los puentes atirantados. El rango de luces habitual para dovelas 鈥渋n situ鈥 es de 125 a 175 m, mientras que para las prefabricadas es algo menor, de 60 a 130 m.

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28 septiembre, 2017
 

Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - Puentes    

apoyo deslizante

Apoyo deslizante, con almohadillas de neopreno-tefl贸n. Fuente: 脫scar Ramos, 2010

El procedimiento de tableros empujados consiste en fabricar o montar el tablero detr谩s del estribo y despu茅s empujarlo desliz谩ndolo sobre las pilas hasta alcanzar su posici贸n definitiva al llegar al otro estribo. Para que ello sea posible, el tablero del puente debe deslizarse en todos los puntos donde se apoya, ya sean pilas, estribos o en el parque de fabricaci贸n. Estos apoyos, que en principio eran rodillos, hoy son de neopreno-tefl贸n, que ofrecen poca fricci贸n y una excelente distribuci贸n de las cargas verticales. Los apoyos pueden ser provisionales o definitivos. Los primeros se usan sobre apoyos auxiliares o en el parque de fabricaci贸n. Sobre las pilas pueden ser tambi茅n provisionales, en cuyo caso se sustituyen posteriormente, o bien definitivos, con un segundo nivel deslizante que se utiliza durante el lanzamiento del tablero.

Apoyo

Apoyos de neopreno-tefl贸n. Fuente: http://nisee.berkeley.edu/leonhardt/html/incrementally_launched_bridges.html

El apoyo provisional se monta sobre un bloque de hormig贸n de unos 15-35 cm de espesor, fuertemente armado y nivelado. Sobre el hormig贸n se dispone una chapa de acero inoxidable pulida y plana sobre la que se disponen las almohadillas de neopreno-tefl贸n, de 10-13 mm de espesor. El tefl贸n se apoya sobre el acero inoxidable y el neopreno contacta con el tablero. Adem谩s, el apoyo dispone de una gu铆a lateral, tambi茅n con almohadillas de neopreno-tefl贸n, que encarrila al tablero en su movimiento longitudinal.

El movimiento del tablero arrastra la almohadilla, que cae por delante y se vuelve a introducir por detr谩s. Esta operaci贸n se realiza manualmente, por lo que se debe prestar especial atenci贸n a los posibles errores durante las 2-3 horas que dura la operaci贸n del lanzamiento del tramo correspondiente.

El coeficiente de rozamiento entre la almohadilla y el acero inoxidable, en el momento del arranque, puede llegar al 5% en tiempo fr铆o, pero una vez en movimiento, baja al 3-3,5%. Para reducir la carga horizontal sobre el apoyo, se reducen al m谩ximo las almohadillas, pues el rozamiento se reduce con la presi贸n. Para soportar la carga vertical, se zuncha intensamente el neopreno para soportar unos 20 MPa. Adem谩s, conviene lubricar las almohadillas con silicona y mantenerlas limpias, con lo que se puede bajar el rozamiento al 1-2%.

Los apoyos provisionales se sustituyen por los definitivos subiendo el tablero con gatos. Esto mismo se debe hacer incluso cuando los apoyos deslizantes son definitivos, puesto que se debe bloquear el nivel de deslizamiento usado durante el lanzamiento, quitar las almohadillas y soldar la parte superior del apoyo a chapas met谩licas dejadas en el tablero.

Os dejo a continuaci贸n un v铆deo donde se observa el lanzamiento del tablero.

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25 septiembre, 2017
 
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Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - geotecnia, hidr谩ulica, historia, ingenier铆a civil, procedimientos de construcci贸n, Puentes    

Quin Shi Huang, fundador de la D铆nastia Quin.

En posts anteriores ya hemos hecho menci贸n a la ingenier铆a primitiva, la desarrollada en Mesopotamia o en la Grecia Cl谩sica. Menci贸n especial merecen los desarrollos alcanzados en la Antigua China, que en el siglo I ya ten铆a 57 millones de habitantes, superando a Roma, aunque ambos imperios apenas llegaran a conocerse entre ellos. Por tanto, hoy vamos a dar dos pinceladas a las realizaciones de la milenaria China, sabiendo que dejamos much铆sima informaci贸n por el camino. Los cuatro grandes inventos chinos fueron el papel, la br煤jula, la p贸lvora y la imprenta.

Una de las m谩s grandes realizaciones de todos los tiempos fue la Gran Muralla China, con m谩s de 4 km de muro en total. Esta muralla tiene unos 10 m de altura, 8 m de espesor en la base y 5 m en la parte superior, por donde discurre un camino pavimentado. Su construcci贸n requiri贸 un elevado n煤mero de personas. Los bloques de piedra se tra铆an con rodillos a las zonas previamente excavadas para su colocaci贸n. Su construcci贸n se complicaba en zonas con fuertes vientos o en otras de clima des茅rtico. Los materiales empleados fueron los disponibles en cada sitio: piedra caliza, granito o ladrillo cocido. Especialmente eficaz a los impactos de armas de asedio fueron las tapias de arcilla y arena cubiertas con varias paredes de ladrillo. Para hacerse una idea, en el reinado de Qin Shi Huang, que empez贸 a gobernar en el 221 a.C., se construyeron caminos y v铆as. Nada menos que 6.800 km durante sus 20 a帽os de imperio, lo cual es muy llamativo si tenemos en cuenta que los romanos, 300 a帽os despu茅s, tuvieron un total de 5.984 km, casi mil menos.

 

Vista parcial del sistema de irrigaci贸n de Dujiangyan.

Vista parcial del sistema de irrigaci贸n de Dujiangyan.

Tambi茅n China tuvo canales desde hace miles de a帽os. El sistema de irrigaci贸n de Dujiangyan comenz贸 en el siglo III a.C., bas谩ndose su construcci贸n en un canal que tuvo que atravesar una monta帽a, lo cual no fue una tarea f谩cil teniendo en cuenta los procedimientos constructivos de la 茅poca. Para salvar dicho problema, se recurri贸 al calentamiento y enfriamiento repetido de la roca, lo cual fractura la roca y permit铆a su excavaci贸n.聽 Para evitar la acumulaci贸n de limo en el sistema de irrigaci贸n, se construy贸 un dique en el centro del r铆o, cimentados en unos enormes gaviones hechos de bamb煤.Adem谩s, fueron los primeros constructores de puentes, con caracter铆sticas 煤nicas. Algunos de sus puentes m谩s antiguos fueron de suspensi贸n, con cables hechos de fibra de bamb煤.Aunque sin basarse en teor铆as cient铆ficas, los antiguos constructores chinos empleaban un m茅todo que est谩 relacionado con los 鈥drenes de arena鈥. En sus suelos aluviales blandos hincaban pilotes de madera que extra铆an, a continuaci贸n, por rotaci贸n. Los agujeros eran rellenados con cal viva bien compactada. Estos pozos de cal absorb铆an el agua que los rodeaba, produciendo, de este modo, una consolidaci贸n acelerada del suelo, siendo 茅stos los principios del empleo de las t茅cnicas de mejora del terreno.

 

 

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21 septiembre, 2017
 

Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - estructuras, historia, ingenier铆a civil, Puentes    

Puente en caj贸n postesado sobre el Turia (Quart de Poblet). Proyectado por Javier Manterola y constru铆do por Dragados y Construcciones en 1991.

Una viga constituye una pieza lineal apoyada que resiste fundamentalmente a flexi贸n. Estas estructuras presentan un canto e inercia crecientes con luz, puesto que la flexi贸n es directamente proporcional al cuadrado de la luz. Los puentes viga, por tanto, se basan en secciones de m谩xima inercia y de m铆nimo peso (secciones en doble T, cajones, etc.).

Aunque morfol贸gicamente el puente viga puede parecer el sistema m谩s simple y directo de atravesar un r铆o, su mecanismo resistente, la flexi贸n, es m谩s complejo y dif铆cil de intuir que el esfuerzo axil, ya sea de tracci贸n o compresi贸n, predominante en otras tipolog铆as estructurales, como los arcos (ver un post anterior).

Las primeras intuiciones sobre el mecanismo de la flexi贸n en una viga surgen en el Renacimiento con Leonardo da Vinci, aunque fue Galileo el primero que intent贸 dar una explicaci贸n cient铆fica al comportamiento de una viga. Sin embargo, fue Coulomb (1736-1806) el primero que propuso las condiciones de equilibrio de las secciones de la viga y Navier (1785-1836) el que resolvi贸 en 1824 completamente el problema bas谩ndose en la proporcionalidad de tensiones y deformaciones (ley de Hooke) y en la hip贸tesis de la conservaci贸n de las secciones planas. Continuadores de Navier fueron Saint-Venant y Bresse que hicieron importantes aportaciones a la resistencia de materiales y al c谩lculo de las estructuras hiperest谩ticas. Sin embargo, no fue hasta 1954 el a帽o en que Livesley inici贸 el m茅todo matricial del c谩lculo de estructuras empleado hoy masivamente con el empleo de los ordenadores personales.

La modelizaci贸n para el c谩lculo de un puente viga puede seguir un an谩lisis como estructura lineal. Sin embargo, el tablero del puente es una superficie, y por tanto, deber estudiarse adecuadamente el efecto del reparto de las cargas. En los puentes oblicuos se requiere incluso un estudio tridimensional de tensiones. Es habitual, por tanto, emplear modelos de c谩lculo bidimensionales basados en la losa ort贸tropa (rigidezes distintas en las dos direcciones). Es habitual el empleo del modelo del emparrillado, el de l谩minas plegadas, el de bandas o de elementos finitos.

En cuanto a las soluciones estructurales, 茅stas han pasado, seg煤n crec铆a la luz a salvar por el puente, por la losa maciza, la losa aligerada, el tablero de vigas de alma llena, las vigas en celos铆a o trianguladas y las vigas caj贸n. Con las triangulaciones se llega a la m谩xima reducci贸n de material, constituyendo los puentes viga que cubren las luces mayores. Sin embargo, en las vigas caj贸n se consigue la m谩xima eficacia resistente por su excelente comportamiento tanto a flexi贸n como a torsi贸n.

Puente viga isost谩tica tipo Howe

Puente viga isost谩tica tipo Howe

Las vigas pueden estar simplemente apoyadas en sus extremos, o bien ser vigas continuas, es decir, apoyadas en varios puntos. Los puentes viga biapoyados constituyen estructuras isost谩ticas, de c谩lculo sencillo, que han sido empleados para cubrir peque帽as y medianas luces. Los puentes en viga continua son estructuras hiperest谩ticas, que permiten reducir considerablemente la flexi贸n de c谩lculo, debido al cambio de signo de estos esfuerzos en los apoyos y en el centro del vano.

Los puentes continuos presentan ciertas ventajas frente a los simplemente apoyados. Se requiere un menor n煤mero de apoyos y de juntas (superficie de rodadura sin interrupciones), los cantos son menores y, asimismo, la deflexi贸n y la vibraci贸n son menores. Sin embargo, los asientos diferenciales pueden afectar a la estructura. Otro inconveniente, aunque menor, es la mayor complejidad en el an谩lisis del puente continuo, sin embargo, es una dificultad relativa con los potentes medios de c谩lculo actuales. Adem谩s, en los puentes prefabricados, es habitual un sistema constructivo evolutivo que pasa del isostatismo al hiperestatismo al unir las piezas prefabricadas a una losa de hormig贸n y adem谩s se da una continuidad longitudinal. En estos casos deben contemplarse las redistribuciones de esfuerzos en el tiempo por la fluencia y retracci贸n del hormig贸n, y si, adem谩s, la secci贸n evoluciona, aparecen tambi茅n redistribuciones internas de tensiones. Estas redistribuciones no son despreciables y deben considerarse en el c谩lculo en el proyecto y en la construcci贸n.

Una tercera opci贸n lo constituyen las vigas Gerber o en cantilever, que introducen articulaciones en una viga continua con tal de hacerla isost谩tica. En este 煤ltimo caso se suman las ventajas de las vigas continuas (cambio de signo en los momentos) y las vigas biapoyadas (no se ven afectadas por asientos del terreno).

Los puentes viga se han construido con materiales tan diversos como la madera, el acero, el hormig贸n armado y el hormig贸n pretensado. Los puentes de vigas en celos铆a y trianguladas en madera se desarrollaron en el siglo XIX sobre todo en Estados Unidos con la extensi贸n del ferrocarril. Se lleg贸 con vigas Town de madera a luces de 70 m en el puente de Blenheim en 1853. En 1840 Howe patent贸 la primera viga mixta de madera y hierro, sin embargo pronto se impusieron las vigas puramente met谩licas.

Hacia 1830 la producci贸n industrial de hierro comienza a desarrollarse con el ferrocarril, y con ello se recurri贸 a este nuevo material en forma de vigas trianguladas o de vigas de alma llena. En esta 煤ltima categor铆a destaca el puente Britannia, sobre el Menai (Gales), finalizado en 1850 por Stephenson, con dos tramos centrales de 140 m de luz.

La secci贸n de caja original del Puente Britannia, circa 1852.

La secci贸n de caja original del Puente Britannia, circa 1852.

A finales del siglo XIX el acero sustituy贸 completamente al hierro y, por supuesto, a la fundici贸n. Los puentes viga de acero se impusieron r谩pidamente por su ligereza. Para luces medias, y por encima de los 75 m, las soluciones met谩licas entran en competencia con el hormig贸n pretensado. La luz de 300 metros del vano central de puente de Niteroi (R铆o de Janeiro, Brasil) se puede considerar l铆mite en puentes met谩licos en viga continua con secci贸n en caj贸n, porque la soluci贸n m谩s adecuada para estas luces es la atirantada. Otras tipolog铆as como los puentes atirantados o los colgantes, quedan fuera de la clasificaci贸n de los puentes viga.

Tampoco se entrar谩 en la descripci贸n de los puentes viga de hormig贸n armado, pues 茅stos quedan relegados a las peque帽as obras de f谩brica (menos de 15 m de luz), estando ampliamente superada su tecnolog铆a con el hormig贸n pretensado para luces mayores. Sin embargo, el puente viga de hormig贸n armado de mayor luz del mundo es la pasarela de Irvy sobre el Sena (Par铆s), con 134,5 m de luz, construida en 1930; su tipolog铆a corresponde con una viga triangulada. Para otros post dejamos los aspectos constructivos de estos puentes.

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18 septiembre, 2017
 

Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - ingenier铆a civil, Puentes    

Puente Ingeniero Carlos Fern谩ndez Casado, en embalse de Barrios de Luna (Le贸n)

Puente Ingeniero Carlos Fern谩ndez Casado, en embalse de Barrios de Luna (Le贸n). Imagen: 漏 V. Yepes

Los puentes pueden considerarse como una de las construcciones cuyos or铆genes se pierden en los albores del tiempo. Son las obras civiles por excelencia. Sin embargo, son mucho m谩s que simples construcciones, en palabras de Juan Jos茅 Arenas, 鈥un puente ha sido, y es, sin g茅nero de dudas, un elemento indispensable para el desarrollo de la civilizaci贸n y de la cultura鈥.

Los puentes a lo largo de la historia han identificado paisajes y se han erigido en articuladores del espacio. Javier Manterola聽 recuerda que 鈥el puente es un elemento del camino鈥, por tanto, no puede entenderse sin 茅l, pero tampoco sin el obst谩culo. Es el paradigma del esfuerzo de la raz贸n en su pretensi贸n de superar todo tipo de dificultad y contratiempo. Para Miguel Aguil贸los puentes 鈥 expresan la superaci贸n de un obst谩culo, de una incomunicaci贸n, de una situaci贸n comprometida鈥. Es el af谩n sempiterno por vencer los l铆mites que amordazan la voluntad humana.

El puente es la met谩fora perfecta de la uni贸n entre las partes, de la comunicaci贸n, del intercambio y del progreso. Tambi茅n significa el paso o tr谩nsito hacia el otro lado, hacia lo desconocido, con toda la carga de magia y misterio que lo rodea. Es la victoria de la raz贸n sobre las fuerzas de la Naturaleza, aunque para otros es fruto de la intervenci贸n del maligno. Fern谩ndez-Troyano聽 nos recuerda que la magia consiste en 鈥sostener el camino en el aire鈥, dej谩ndolo flotar contra todo pron贸stico, sorteando el orden establecido.

Es un s铆mbolo de poder para quien lo controla y un paso hacia la inmortalidad para quien lo construye. Para otros es propaganda, una 鈥済olosina visual鈥, una marca o un reclamo tur铆stico. Sin embargo, para los ingenieros, un puente puede ser la m谩s bella obra que la raz贸n ha regalado a los humanos. Aprender a ver un puente, por tanto, va m谩s all谩 de la simple contemplaci贸n; consiste en descubrir su verdad interna, aquello que el autor ha querido expresar y que, en esencia, es la posibilidad de crear una estructura s贸lida, bella y funcional, como dir铆a Vitruvio.

Puente della Trinit谩en Florencia.聽 Imagen: 漏 V. Yepes

Para Jos茅 Antonio Fern谩ndez-Ordo帽ez el paradigma vitruviano queda limitado en nuestra b煤squeda de entender el lenguaje del puente, incluso si se a帽aden las componentes constructivas y econ贸micas. En efecto, tal y como nos refiere 茅l mismo, le 鈥interesan especialmente otros tres aspectos menos tratados, pero no menos importantes, como son el est茅tico, el hist贸rico y el de integraci贸n con su entorno, es decir la naturaleza鈥.

Un puente es una obra de arte que, m谩s all谩 de su arquitectura, presenta una dial茅ctica tensional que, bien entendida e interpretada, permite escucharla como una composici贸n musical, con todos sus matices, timbres y tonos. Sin embargo, como cualquier obra de arte, es imposible descifrarla fuera de contexto, sin su entorno, sin la sociedad que la cre贸. Un puente crea, por tanto, otra dial茅ctica, la visual con el paisaje, creando o destruyendo el lugar, lo cual implica que el puente debe ser algo singular, creado 鈥ad hoc鈥, que no sirve para cualquier sitio o circunstancia, y que debe ser fruto de la sociedad que lo ha visto nacer. Santiago Hern谩ndez (2009:11) expresa claramente esta idea cuando habla del 鈥渁lma de los puentes鈥, es decir, 鈥渄e la capacidad de provocar sentimientos en quienes los han construido y en aquellos que, cuando los contemplan, pueden ver a todos quienes han hecho posible que su obra sirva a miles de personas durante siglos. El puente es m谩s que un libro, m谩s que una pel铆cula, m谩s que un relato, m谩s que una herramienta鈥 el puente nos permite vivir una 鈥榚xperiencia鈥 que nos une a su origen, su pasado, su presente y su futuro鈥.

El protagonista, por tanto, es ese lenguaje dial茅ctico, interno del puente y externo con el contexto y el paisaje. Cuando el propio puente, su autor o su promotor prevalecen deliberadamente sobre este lenguaje, el puente pierde gran parte de su valor, prostituyendo su esencia. A este respecto, Miguel Aguil贸聽 ya nos previene de estos peligros: 鈥鈥 lo puramente funcional va siempre acompa帽ado de intenciones simb贸licas, de emulaci贸n, de prestigio o de ostentaci贸n, y son precisamente estas finalidades no expl铆citas en la funci贸n las que fomentan o impulsan la desproporci贸n鈥. Es quiz谩s en este contexto cuando ciertas reflexiones de Florentino Regalado pueden adquirir mayor brillo: 鈥una reflexi贸n meticulosa, la reflexi贸n y el sentido com煤n, y unas ciertas dosis de humidad, se echan a faltar en lo que se proyecta y construye鈥.

Quiz谩 Steinman y Watson fueron capaces de sintetizar lo que el puente significa para aquellos que los amamos profundamente, 鈥porque un puente es algo m谩s que una cosa de acero y piedra: es la concreci贸n del esfuerzo de cabezas, corazones y manos humanas. Un puente es m谩s que una suma de deformaciones y tensiones: es una expresi贸n del impulso de los hombres -un desaf铆o y una oportunidad de crear belleza-. Un puente es el s铆mbolo del heroico esfuerzo de la humanidad hacia el dominio de las fuerzas de la naturaleza. Un puente es un monumento a la tenaz voluntad de conquista del g茅nero humano鈥.

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Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - arco, estructuras, historia, ingenier铆a civil, Puentes    

Pont Neuf, Paris (Dibujo V铆ctor Yepes)

Vamos a intentar divulgar, en unas breves notas, algunas ideas sobre los puentes renacentistas. Este post sigue a otros anteriores que trataron sobre la ingenier铆a en el Renacimiento, el dise帽o de los arcos a lo largo de la historia o el concepto de puente. Espero que os guste, a sabiendas que me dejar茅 much铆simas cosas por el camino.

Empecemos, pues. El Renacimiento imprime a todas las ramas del saber un impulso renovador a煤n no extinguido. A lo largo los siglos XV y XVI empieza a cambiar la profesi贸n que desembocar谩 en el ingeniero. Las cortes europeas exigen profesionales que se ocupen m谩s all谩 de las m谩quinas de guerra y se ocupen de la direcci贸n de proyectos t茅cnicos como los caminos, los puentes, las obras hidr谩ulicas, etc. Adem谩s, se da un fuerte impulso hacia la creaci贸n de un soporte cient铆fico que avale la ingenier铆a: 鈥ars sine scientia nihil est鈥, cita, por cierto, del arquitecto Jean Mignot. De hecho, los ingenieros del Renacimiento juzgan fundamental la asociaci贸n de su profesi贸n con las matem谩ticas (Mill谩n, 2004). Un hito fundamental fue el tratado de Leon Battista Alberti, De reaedificatoria, escrita en lat铆n entre 1443 y 1452, que pretende imitar y culminar la obra de Vitruvio. El trabajo de Alberti se public贸 en 1485, y un a帽o despu茅s el de Vitruvio, en aquellos primeros a帽os de la imprenta. Leonardo da Vinci (1452-1519) empez贸 a formular los principios de la naciente teor铆a estructural y Andrea Palladio (1518-1580) introdujo el concepto de cercha o entramado. Sin embargo, hay que esperar al siglo XVII para encontrarnos con las figuras de Galileo, Hooke o Mariotte para empezar a cimentar la teor铆a de las estructuras que se desarrollar铆a en los siglos posteriores.

La ingenier铆a de corte t铆picamente medieval cambi贸 en la Italia del siglo XV (Garc铆a-Tapia, 1987). En Espa帽a este cambio de mentalidad fue m谩s tard铆o, no pudi茅ndose hablar con propiedad de una ingenier铆a clasicista hasta la segunda mitad del siglo XVI, con la aparici贸n de los ingenieros te贸ricos y de los arquitectos-ingenieros. Sin embargo, las circunstancias hist贸ricas y sociales del siglo XVII abortaron tempranamente este Renacimiento en la ingenier铆a. Las numerosas obras locales emprendidas entonces estuvieron a cargo de maestros de obras que dif铆cilmente podr铆an catalogarse como ingenieros en el sentido actual.

El descubrimiento de las ruinas cl谩sicas romanas, olvidadas en el Medievo, y el hallazgo, por el estudioso Poggio Bracciolini, de un manuscrito de Vitruvio en la biblioteca del monasterio de San Gall en el a帽o 1415 marcan, seg煤n Garc铆a-Tapia (1987) los dos acontecimientos que contribuyeron a la ingenier铆a del Renacimiento. Fue la invenci贸n de la imprenta la que catapult贸 la difusi贸n del libro de Vitruvio. En 茅l se defin铆a el ideal de arquitecto-ingeniero humanista, con conocimientos en diversas artes, adem谩s de definir los procedimientos constructivos de la antig眉edad cl谩sica y los tipos de m谩quina empleados por los romanos del siglo I. Garc铆a-Tapia (1987:25) describe instrumentos, ingenios y m谩quinas empleados en las obras p煤blicas renacentistas.

Las t茅cnicas constructivas de los siglos XV y XVI no cambian sustancialmente respecto a las empleadas en la Baja Edad Media. Sin embargo, la est茅tica cambia completamente, volvi茅ndose a las formas regulares de la 茅poca cl谩sica. As铆, los arcos de medio punto vuelven a utilizarse en los puentes, siendo ejemplos can贸nicos los de Rialto en Venecia (1590), Pont Neuf de Par铆s (1578-1604), o el Puente della Trinit谩 en Florencia (1570). La consideraci贸n renacentista del puente como obra de arte se tradujo en una mayor decoraci贸n y en la incorporaci贸n de esculturas, en una b煤squeda por el equilibrio y elegancia de las formas.

Puente de Rialto (Venecia). Fotograf铆a de R眉diger W枚lk.

Los transportes con carruajes se desarrollaron tras la Edad Media, lo cual implic贸 la desaparici贸n de los inc贸modos puentes apuntados posteriores al siglo XV y la aparici贸n de b贸vedas rebajadas. Sin embargo el rebajamiento aumentaba los empujes sobre las pilas, lo que obligaba a aumentar la prudencia durante la construcci贸n. Se empezaron a utilizar con frecuencia arcos segmentales y a l铆neas 鈥渁nse de panier鈥 (arco de varios centros). El m谩s atrevido fue el Puente della Trinit谩 en Florencia, con un rebajamiento de 1/7 que no volvi贸 a repetirse hasta el siglo XVIII (Grattesat, 1981).

Ponte Vecchio (Florencia). Imagen: V. Yepes(c)

El Renacimiento irrumpi贸 en el mundo de la ingenier铆a de los puentes con un precedente excepcional, ciertamente anacr贸nico, rompedor con la tipolog铆a de los puentes medievales del momento. Se trata del Ponte Vecchio, construido en Florencia en 1345, obra de Tadeo Gaddi.

Los puentes espa帽oles de la segunda mitad del siglo XVI, presentan, seg煤n indica Gonz谩lez Tasc贸n (2008), cierto arca铆smo que se manifiesta en el dise帽o de los tajamares y espolones, que frecuentemente llegan hasta la calzada en forma de apartaderos. Esto se debe, en parte, a que los maestros canteros se hab铆an curtido en la reparaci贸n de puentes romanos y medievales. Ejemplos de este tipo de puentes se pueden encontrar en los de Almaraz o Montoro. Sin embargo, las nuevas tendencias europeas evitan este dise帽o pesado, como es el caso del puente de Segovia (Madrid), dise帽ado en parte por Juan de Herrera, o el de Ariza en 脷beda (Ja茅n), obra de Andr茅s de Vandelvira.

Puente Benameji (Dibujo V铆ctor Yepes)

Puente Benameji (Dibujo V铆ctor Yepes)

No me quiero despedir sin hablar, aunque sea un poco, del puente de Segovia de Madrid, aunque sea como peque帽o homenaje a Juan de Herrera y el Renacimiento espa帽ol. Una provisi贸n de Felipe II en el a帽o 1574 da inicio en Madrid, sobre el Manzanares, el puentede Segovia, cuyas obras concluyeron en 1584. La estructura superaba el 谩mbito local para agrupar el tr谩fico proveniente de Castilla, por un lado, y de Toledo, Andaluc铆a y Extremadura. El proyecto inicial fue del Maestro Mayor de Obras, Gaspar de la Vega, con arcos decrecientes y perfil medieval en lomo de asno. Sin embargo, cuando a la muerte del primero se hizo cargo Juan de Herrera de la obra, con los encepados de los cimientos ya construidos, decide una rasante horizontal conseguida al recrecer los t铆mpanos sobre los arcos laterales. De esta forma resultaba innecesario el crecimiento de las luces de los arcos extremos hacia el centro, d谩ndole una impronta moderna al puente. Se trata, por tanto, de un puente de f谩brica de siller铆a con 9 b贸vedas de ca帽贸n, de una luz entre 9,4 y 12 m, con espesores de pilas entre 5 y 6,7 m. La longitud total es de 185 m y la anchura original del tablero de 12 m. La m谩xima altura sobre la rasante es de 11,4 m. Se proyectaron tajamares triangulares aguas arriba y semicirculares aguas abajo, remat谩ndose con sombreretes que alcanzan la cota correspondiente al trasd贸s de la clave de los arcos. En palabras de Arenas (2002) 鈥el puente de Herrera es, m谩s que un puente, una masa ordenada de piedra gran铆tica, 鈥., cuyas formas y proporciones transmiten una imagen de serenidad y equilibrio tan logrados que resulta, en su tremenda austeridad gran铆tica, de una belleza innegable鈥.

Puente de Segovia (Madrid)

Referencias:

ARENAS, J.J. (2002). Caminos en el aire: los puentes. Colecci贸n ciencias, humanidades e ingenier铆a. Ed. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, Madrid.

GARC脥A TAPIA, N. (1987). Ingenier铆a civil espa帽ola en el Renacimiento, en Cuatro conferencias sobre historia de la ingenier铆a de obras p煤blicas en Espa帽a. CEDEX, Madrid, pp. 7-42.

GONZ脕LEZ-TASC脫N, I. (2008). Las v铆as terrestres y mar铆timas en la Espa帽a medieval, en: Ministerio de Fomento, Ars Mechanicae, Ingenier铆a medieval en Espa帽a, pp. 21-67.

MILL脕N, A. (2004). Leon Battista Alberti, la ingenier铆a y las matem谩ticas del Renacimiento. Suma, 47:93-97.

YEPES, V. (2010). Puentes hist贸ricos sobre el viejo cauce del Turia. Un an谩lisis hist贸rico, est茅tico y constructivo a las obras de f谩brica. Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia. In茅dito.

 

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11 septiembre, 2017
 

Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - investigaci贸n, sostenibilidad, toma de decisiones    

Nos acaban de publicar en la revista de Elsevier del primer cuartil,聽Environmental Impact Assessment Review, un art铆culo donde se valora la contribuci贸n de una infraestructura a la sostenibilidad social bajo condiciones de incertidumbre. Este art铆culo forma parte de nuestra l铆nea de investigaci贸n BRIDLIFE en la que se pretenden optimizar estructuras atendiendo no s贸lo a su coste, sino al impacto ambiental y social que generan a lo largo de su ciclo de vida.

El art铆culo lo pod茅is descargar GRATUITAMENTE hasta el 27 de octubre de 2017 en el siguiente enlace:

https://authors.elsevier.com/c/1VgzPiZ5st7Lz

 

Abstract:

Assessing the viability of a public infrastructure includes economic, technical and environmental aspects; however, on many occasions, the social aspects are not always adequately considered. This article proposes a procedure to estimate the social sustainability of infrastructure projects under conditions of uncertainty, based on a multicriteria deterministic method. The variability of the method inputs is contributed by the decision-makers. Uncertain inputs are treated through uniform and beta PERT distributions. The Monte Carlo method is used to propagate uncertainty in the method. A case study of a road infrastructure improvement in El Salvador is used to illustrate this treatment. The main results determine the variability of the short and long-term social improvement indices by infrastructure and the probability of the position in the prioritization of the alternatives. The proposed mechanism improves the reliability of the decision making early in infrastructure projects, taking their social contribution into account. The results can complement environmental and economic sustainability assessments.

Keywords:

  • Infrastructure;
  • Multicriteria decision-making;
  • Uncertainty;
  • Social sustainability

 

Reference:

SIERRA, L.A.; YEPES, V.; PELLICER, E. (2017).聽Assessing the social sustainability contribution of an infrastructure project under conditions of uncertainty.Environmental Impact Assessment Review,67:61-72.

 

7 septiembre, 2017
 

Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - estructuras, ferrocarril, medios auxiliares, procedimientos de construcci贸n, Puentes    

Arcos por atirantamientoSe pueden construir puentes arco por voladizos sucesivos sujetando cada tramo mediante tirantes desde torres provisionales. Una vez se tocan los semiarcos, se puede eliminar el atirantamiento y las torres y construir sobre el arco las pilas y el tablero. Es una t茅cnica similar al avance por voladizos sucesivos de los tableros rectos, pudi茅ndose realizar con dovelas prefabricadas o bien por carro de avance hormigonando 鈥渋n situ鈥. Este procedimiento constructivo permite la construcci贸n de arcos de grandes luces, empleando un volumen de medios auxiliares reducido en comparaci贸n con otros m茅todos.

Este procedimiento constructivo se emple贸 en el montaje de cimbras, aunque hasta finales del siglo XIX no se empez贸 a utilizar para construir un arco completo. En efecto, James B. Eads construy贸 el puente met谩lico de San Lu铆s (1867-1874) sobre el Mississippi con atirantamientos provisionales. El sistema tambi茅n lo utiliz贸 Gustave Eiffel en la construcci贸n de los puentes arco met谩licos de Mar铆a P铆a y Garabit.

Puente Eads, sobre el Mississippi en San Lu铆s (Misuri). Dise帽ado por James Buchanan Eads, fue un puente met谩lico construido en 1874. Con tres arcos de 153, 158 y 153 m dispuso del arco m谩s grande de su tiempo. Destac贸 tambi茅n el empleo de cajones de aire comprimido para su cimentaci贸n.

Construcci贸n del puente Mar铆a P铆a (Oporto). Gustave Eiffel y Th茅ophile Seyring proyectaron este puente, que con 160 m de luz principal, fue el arco m谩s largo del mundo entre 1877, fecha de su terminaci贸n, y 1884.

Viaducto de Garabit , sobre el r铆o Truy猫re (Francia). Con sus 165 m de luz principal, fue el mayor arco desde 1884 a 1886. El puente lo construy贸 la compa帽铆a de Eiffel.

La t茅cnica empez贸 a usarse en arcos de hormig贸n en 1952 cuando Freyssinet emple贸 parcialmente este m茅todo en los arranques de los arcos en los viaductos de la carretera al puerto de La Guaira, en Caracas. El tramo central de la cimbra se elev贸 desde el fondo del barranco apoy谩ndose en los arranques de arco atirantados.

Construcci贸n del Viaducto 1 de la autopista Caracas la Guaira (Venezuela). Los viaductos, construidos en 1952, son tres puentes arco biarticulados de 152, 146 y 138 m de luz, de E. Freyssinet.

Una realizaci贸n m谩s reciente construida con este sistema de atirantamiento provisional es el puente arco de ferrocarril sobre el embalse de Contreras en la l铆nea de alta velocidad Madrid-Levante (Manterola et al., 2012). Se trata de un arco de 261 m de luz, con tablero superior de hormig贸n pretensado y una longitud total de 587, 25 m. Los semiarcos avanzan por voladizos sucesivos mediante hormigonado con carro de avance, para lo cual se disponen dos pilonos met谩licos sobre el tablero, en la vertical de unas pilas provisionales.

Puente de ferrocarril sobre el embalse de Contreras. Detalle de la construcci贸n del arco.

A continuaci贸n os dejo algunos v铆deos que muestran la construcci贸n del viaducto de Contreras. Espero que os sean de inter茅s.

Referencia:

MANTEROLA, J.; MART脥NEZ, A.; NAVARRO, J.A.; MART脥N, B. (2012). Puente arco de ferrocarril sobre el embalse de Contreras en la l铆nea de alta velocidad Madrid-Levante. Hormig贸n y Acero, 63:5-29.

 

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6 septiembre, 2017
 
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Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - edificaci贸n, estructuras, hormig贸n, procedimientos de construcci贸n    

http://www.edingaps.com

Los forjados de losa postesa o forjados postensados son forjados que han sido elaborados聽mediante la t茅cnica de tesar cables de acero (armadura activa), despu茅s del fraguado del聽hormig贸n y cuando 茅ste ha alcanzado una resistencia suficiente para soportar las tensiones聽provocadas por dicho tesado. Se requieren hormigones y aceros de alta resistencia.聽Como consecuencia del trazado curvo de los tendones tambi茅n aparecen fuerzas de desviaci贸n聽que pueden llegar a equilibrar el peso propio de la estructura, las cargas muertas e incluso parte聽de las sobrecargas. Existen dos variantes de la t茅cnica: armadura postesa adherente y armadura聽postesa no adherente. Para forjados de edificaci贸n se suelen emplear armadura no adherente, por聽lo estricto de los cantos y por la facilidad de montaje.聽Este tipo de losas se utilizan en estructuras de edificios en altura, estructuras por debajo de la cota de rasante, cimentaciones por losa, parkings, puentes, dep贸sitos, estructuras de edificaciones industriales, etc.

http://www.edingaps.com

Algunas de las ventajas del uso de estos sistemas聽son las siguientes:

  • Reducci贸n de los materiales de construcci贸n ( hasta un 40% de hormig贸n y un 75% de acero).
  • La reducci贸n de peso de la estructura permite reducir el espesor y el armado de la losa de cimentaci贸n.
  • Aumento de altura libre entre plantas al reducir a la mitad el canto de la losa comparado con un forjado tradicional.
  • Continuidad estructural que permite un menor n煤mero de juntas de hormigonado y dilataci贸n, asi como una mayor integridad estructural.
  • Reducci贸n considerable del n煤mero de pilares y aumento de los vanos.
  • Evita la aparici贸n de fisuras y es impermeable al estar el hormig贸n comprimido.

 

A continuaci贸n os dejo un v铆deo donde se explica la ejecuci贸n de una losa postesada en un edificio de viviendas en Madrid. El proyecto de la estructura se debe a la empresa CALTER INGENIER脥A.

4 septiembre, 2017
 
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Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - estructuras, hormig贸n, investigaci贸n, modelo matem谩tico    

A continuaci贸n os dejo un art铆culo donde se aplica la optimizaci贸n heur铆stica mediante recocido simulado de m茅nsulas cortas de hormig贸n armado usando para ello elementos finitos con fisuraci贸n distribuida.

Tambi茅n puedes encontrar el art铆culo en acceso abierto en:聽https://www.witpress.com/elibrary/wit-transactions-on-the-built-environment/125/23501

 

 

 

Referencia:

ROJAS, G.; ROJAS, P.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F.; YEPES, V. (2012).聽Heuristic optimization of short corbels by smeared cracking finite element analysis.聽International Conference on Computer Aided Optimum Design in Engineering, 20-22 june. Computer Aided Optimum Design in Engineering XII. Vol. 125, pp. 71-82. Edited By: S. HERNANDEZ, University of A Coru帽a, Spain, C.A. BREBBIA, Wessex Institute of Technology, UK and W.P. DE WILDE, Vrije Universiteit Brussel, Belgium. DOI: 10.2495/OP120071聽 ISSN: 1743-3509 (on line).

 

 

Descargar (PDF, 486KB)

 

 

Universidad Politécnica de Valencia