Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - algoritmo, estructuras, hormig贸n, modelo matem谩tico, optimizaci贸n, Puentes, sostenibilidad, toma de decisiones    

Figura 1.- Esquema de un puente de hormig贸n postesado de secci贸n en caj贸n para carreteras

Una viga de secci贸n en caj贸n unicelular consta de una losa superior, dos almas y una losa inferior (Figura 1). La losa superior materializa la plataforma del puente, act煤a como cabeza de compresi贸n frente a momentos flectores positivos y sirve de alojamiento del pretensado necesario para resistir los momentos negativos. Las almas sostienen la losa superior, transmiten las cargas de cortante a los apoyos del puente y pueden alojar los cables de pretensado cuando estos se desplazan a lo largo del puente. Por 煤ltimo, la losa inferior une las secciones inferiores de las almas, aloja el pretensado para resistir los momentos positivos, sirve de cabeza de compresi贸n ante momentos negativos y cierra el circuito de torsi贸n de la estructura.

Seg煤n Schlaich y Scheef (1982), la secci贸n en caj贸n es la tipolog铆a de superestructura m谩s ampliamente utilizada en el proyecto y construcci贸n de puentes. El Puente de Sclayn, sobre el r铆o Maas, fue el primer puente continuo pretensado de secci贸n en caj贸n. El puente, con dos tramos de 62,7 m, fue construido por Magnel en 1948. La secci贸n en caj贸n no solo se puede encontrar en los puentes viga, sino en otras tipolog铆as tipo arco, p贸rtico, atirantados y colgantes. El n煤mero de puentes continuos con esta secci贸n ha aumentado recientemente (Ates, 2011) debido a su resistencia tanto a momentos flectores positivos como negativos, as铆 como a la torsi贸n. Adem谩s, otra caracter铆stica importante es el peso propio reducido frente a otras tipolog铆as. En cuanto a los m茅todos de construcci贸n, los puentes de secci贸n en caj贸n se pueden construir 鈥渋n situ鈥 o bien prefabricarse en dovelas que posterormente se izan y pretensan (Sennah y Kennedy, 2002). En la Figura 2 se muestra un puente en caj贸n situado sobre el nuevo cauce del r铆o Turia, cuyo autor es Javier Manterola y que fue uno de los primeros puentes que tuve la oportunidad de construir durante mi etapa profesional en Dragados y Construcciones, S.A.

Figura 2.- Imagen a茅rea de la Estructura E-10, sobre el nuevo cauce del Turia, de Javier Manterola (1991). Uno de los primeros puentes que tuve la oportunidad de construir en mi etapa profesional en Dragados y Construcciones, S.A.

La investigaci贸n en el 谩mbito de los puentes en caj贸n ha tratado de mejorar su dise帽o (Yepes, 2017). Al principio, los trabajos se centraron en mejorar el comportamiento estructural (Chang y Gang, 1990; Ishac y Smith, 1985; Luo et al., 2002; Mentrasti, 1991; Razaqpur y Li, 1991; Shushkewich, 1988). Estos trabajos se centraron en el an谩lisis del cortante y la distorsi贸n de la secci贸n. Posteriormente, Ates (2011) estudi贸 el comportamiento de un puente viga continuo durante la etapa de construcci贸n, incluyendo efectos dependientes del tiempo. Moon et al. (2005) tambi茅n se centraron en la etapa de construcci贸n, estudiando las grietas que aparecieron en la losa inferior de un puente prefabricado, que ocurrieron por una deformaci贸n excesiva durante el tesado provisional de las dovelas.

Otros autores investigaron el efecto de las condiciones de durabilidad en la resistencia. Liu et al. (2009) propusieron detectar los da帽os desarrollando t茅cnicas de monitorizaci贸n y evaluando el estado del puente. Guo et al. (2010) evaluaron la fiabilidad para estudiar la fluencia, la retracci贸n y la corrosi贸n a lo largo del tiempo de un puente mixto de vigas en caj贸n expuesto a un ambiente de cloruros. Lee et al. (2012) propusieron un sistema de gesti贸n del ciclo de vida de puentes en caj贸n que integrase el dise帽o y la construcci贸n. Fernandes et al. (2012) utilizaron m茅todos magn茅ticos para detectar la corrosi贸n en los cables de pretensado de puentes prefabricados. Saad-Eldeen et al. (2013) estudiaron el momento flector 煤ltimo en vigas afectadas por corrosi贸n. Los resultados se utilizaron para proponer un m贸dulo tangente equivalente que tiene en cuenta la reducci贸n total del 谩rea de la secci贸n transversal debido a este tipo de degradaci贸n.

Tambi茅n existen algunas recomendaciones para el predimensionamiento de los puentes en caj贸n (Schlaich y Scheff, 1982; Fomento, 2000; SETRA, 2003). Sin embargo, consta relativamente muy poca investigaci贸n que haya abordado su dise帽o eficiente. Schlaich y Scheff (1982) indican que en el caso de puentes de secci贸n en caj贸n 鈥la soluci贸n 贸ptima, siempre y exclusivamente una evaluaci贸n subjetiva, solo puede ser encontrada a trav茅s de la comparaci贸n de muchas soluciones alternativas鈥. La eficiencia, entendida como la m谩xima seguridad posible con un m铆nimo de inversi贸n, constituye un objetivo com煤n en el dise帽o estructural. Este tipo de problema presenta tal cantidad de variables, cada uno de las cuales puede adoptar una amplia gama de valores discretos, que hace que el espacio de soluciones sea tan inmenso que es muy dif铆cil abordar la optimizaci贸n sin emplear la inteligencia artificial. Adem谩s de esto, la preocupaci贸n por el medio ambiente, la importancia de la durabilidad y el desarrollo de nuevos materiales pueden modificar el dise帽o del puente. Los m茅todos de optimizaci贸n ofrecen una alternativa eficaz a los dise帽os basados en la experiencia (Garc铆a-Segura et al., 2014a; 2014b; 2015; 2017a; 2017b; Garc铆a-Segura y Yepes, 2016; Yepes et al., 2017). As铆, estas t茅cnicas se han utilizado para abordar la optimizaci贸n de sistemas estructurales reales. Por 煤ltimo, destacar la aplicaci贸n de las t茅cnicas de decisi贸n multicriterio a la hora de proyectar este tipo de puentes (Penad茅s-Pl脿 et al., 2016).

Referencias:

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9 febrero, 2018