Nos acaban de publicar en la revista Sustainaibility (segundo cuartil en Web of Science) un artículo donde se aplica la toma de decisiones multicriterio (AHP y Vikor) para seleccionar el tipo de puente de vano corto más idóneo desde el punto de vista de la sostenibilidad en el contexto de Brasil.
Se trata del fruto del trabajo conjunto desarrollado por el profesor Moacir Kripka, catedrático de estructuras en la Universidade de Passo Fundo, que estuvo de estancia en nuestra universidad hace unos meses.
Este artículo forma parte de nuestra línea de investigación DIMALIFE en la que se pretenden optimizar estructuras atendiendo no sólo a su coste, sino al impacto ambiental y social que generan a lo largo de su ciclo de vida.
Como se trata de una publicación en abierto, os dejo a continuación el artículo completo para su descarga.
Entre los buenos momentos de la inauguración de la XXV Semana de la Ingeniería Civil y el Medio Ambiente 2019 #SICMA ayer estuvo la proyección, durante la presentación realizada por el Vicerrector de alumnado, cultura y deportes, José Luis Cueto, de este vídeo que nos dejó sin palabras: «He construido un puente».
Se trata de una escena de la película Margin Call, en la que un responsable, entre otros, de la gran caída del sistema financiero mundial, un broker, tras ser despedido se plantea lo absurdo del trabajo que ha estado realizando, comparándolo con un trabajo anterior, de ingeniero con el que en lugar de hundir en la miseria a las personas, las ayudó a ahorrar tiempo en sus vidas.
Creo que vale la pena ver estos casi dos minutos impagables.
Figura 1. Distribución de la tensión transmitida al terreno
Las cimentaciones superficiales suelen ser las más utilizadas, especialmente en edificación, pues presentan un menor coste por carga soportada y una mayor facilidad de ejecución. Los esfuerzos, tanto los verticales, los horizontales, como los momentos, se transmiten en su totalidad al terreno a través de su base de contacto y origina en el terreno unas distribuciones que se consideran normalmente planas. No debe rebasarse la capacidad portante del terreno y las deformaciones producidas deben ser admisibles para la estructura. En la Figura 1 se puede ver cómo una excentricidad en la carga puede provocar zonas de despegue de tensiones en el apoyo de la zapata. En la Figura 2 se observa cómo cambia la distribución de presiones en función de tipo de suelo (cohesivo, granular o roca) y del tipo de zapata (rígida o flexible). Sin embargo, con cimentaciones corridas o aisladas y con los vuelos de zapata habituales, se acepta una distribución uniforme de presiones. Es importante la forma en que se transmiten los esfuerzos al terreno, puesto que la carga soportada por éste es mucho menor que la del elemento en contacto con él.
Figura 2. Distribución de tensiones en función de la naturaleza del suelo
Un aspecto de gran importancia es la presencia de agua, pues su agotamiento supone un incremento en coste y un aumento de plazo que puede hacer inviable una cimentación superficial. Por otra parte, el nivel freático no influirá en la capacidad portante del terreno si dicho nivel se encuentra por debajo de la superficie del cimiento a una profundidad mayor a 1,5 veces el ancho de la zapata.
A continuación os dejo un vídeo donde explico con más detalle lo que es una cimentación superficial y los tipos que existen. Espero que os sea de interés.
Os dejo también este vídeo (en inglés) explicativo:
Figura 1. Armado de encepado de pilotes. Imagen: I. Serrano (www.desdeelmurete.com)
El pilotaje se utiliza cuando no es posible realizar una cimentación superficial; por ejemplo, cuando se deben transmitir cargas a gran profundidad (más de 6 m o bien más de 8 diámetros del pilote). Se trata de una solución constructiva que se remonta a los palafitos, siendo práctica habitual en los puertos o en ciudades como Murcia, donde se han usado los prefabricados de madera como cimentación.
El cálculo de pilotes no se desarrolla hasta prácticamente el siglo XX, con el nacimiento de la Mecánica del Suelo, exceptuando fórmulas de hinca del siglo XIX y ciertas reglas de buena práctica. A continuación se describen los conceptos fundamentales sobre los pilotes, cómo se pueden clasificar y construir.
En efecto, los pilotes son piezas largas, a modo de pilares enclavados en el terreno, que alcanzan una profundidad suficiente para trasmitir las cargas de la estructura. Se denomina fuste a la parte del pilote en contacto con el suelo, mientras que altura libre es la longitud de la parte que emerge del suelo. La base es el plano inferior del pilote o proyección en planta de toda o parte de la punta, y que habitualmente se denomina “punta”. El encepado transmite los esfuerzos de la estructura a los pilotes (Figura 1). En cuanto a tamaños, habitualmente se consideran pilotes de gran diámetro si éste supera el metro; en cambio los micropilotes son aquellos con diámetros inferiores a 30 cm. En cuanto a profundidad, se consideran pilotes cortos hasta 10 – 12 m, y pilotes largos a partir de los 30 – 35 m, aunque los límites son discutibles. Los pilotes pueden clasificarse de muchas formas, algunas son las siguientes.
Según la forma de trabajo (ver Figura 2) los pilotes pueden ser:
Pilotes por punta: alcanzan el estrato resistente, transmitiéndose las cargas por punta, comprimiéndose el pilote. El terreno circundante dificulta el pandeo. La deformación del pilote es muy pequeña por su rigidez, de forma que el movimiento relativo con el terreno no es significativa. También se llaman pilotes columna.
Pilotes por fuste: no alcanzan un estrato resistente, transmitiendo la carga al terreno circundante por rozamiento a través del fuste. Se llaman también pilotes flotantes o de fricción.
Figura 2. Esquema de cimentaciones profundas (pilotajes) según el Código Técnico de Edificación SE-C. Fuente: http://noticias.juridicas.com/base_datos/Admin/rd314-2006.nor7.html
Sin embargo, los pilotes trabajan de forma combinada, tanto en punta como en fuste. En realidad, el reparto de cargas entre la punta y el fuste depende de las rigideces relativas del pilote y del terreno. Es por ello que, aunque muchos proyectistas descansan la responsabilidad del trabajo del pilote a su punta, la realidad es que estos pilotes trabajan de forma mixta. Además, pueden estar sometidos a tracción cuando existe subpresión que tiende a levantar la estructura por encontrarse total o parcialmente por debajo del nivel freático, es decir “flota”. En rellenos en proceso de consolidación, el pilote se ve arrastrado por el terreno que asienta, denominándose este fenómeno “rozamiento negativo”. Si la estructura recibe esfuerzos horizontales, algunos pilotes pueden trabajar a tracción y otros a compresión. También trabajan a flexión si están empotrados y resisten el empuje de las tierras al excavar. Asimismo, se podría hablar aquí de los pilotes de mejora del terreno, que corresponden a técnicas generales que normalmente se realizan previamente.
Por tanto, los pilotes resultan muy apropiados en casos como los siguientes:
Cuando se disponga de un terreno competente a poca profundidad (5-6 m)
Las cargas de la estructura sean importantes y concentradas
La estructura sea sensible a movimientos absolutos o diferenciales
El nivel freático se encuentre muy alto y sea difícil ejecutar losas
Para limitar el efecto de las cargas en estructuras próximas
Como elemento de contención formando pantallas de pilotes
Para contener movimientos de ladera
Para resistir cargas horizontales (normalmente combinado con otros y con inclinación)
Para compensar tracciones (subpresiones)
El Código Técnico de Edificación clasifica los pilotes en los siguientes tipos:
Pilote aislado: es un pilote alejado suficientemente de otros para no interactuar con aquellos. Si los pilotes se hormigonan “in situ”, no se permiten pilotes aislados para diámetros menores a 450 mm, mientras que entre 450 y 1000 mm de diámetro se pueden utilizar si se arriostran lateralmente. Si los pilotes son prefabricados hincados se podrán construir aislados siempre que se arriostren en dos direcciones ortogonales y se demuestre que los momentos resultantes en dichas direcciones se anulan o se absorben por la armadura del pilote o por las vigas riostras.
Grupo de pilotes: conjunto de pilotes suficientemente próximos para interactuar entre sí o unidos mediante elementos estructurales.
Zonas pilotadas: son pilotes de escasa capacidad portante individual, regularmente especiados o situados en puntos estratégicos, que sirven para reducir asientos o mejorar la seguridad frente a hundimiento de las cimentaciones.
Micropilotes: son aquellos compuestos por una armadura metálica formada por tubos, barras o perfiles que se introducen en un taladro de pequeño diámetro, y que pueden estar inyectados con una lechada de mortero.
El Código Técnico de Edificación también distingue los pilotes por el material:
Hormigón “in situ”: se pueden ejecutar mediante excavación previa del terreno o por desplazamiento de éste.
Hormigón prefabricado: armado (hormigones de alta resistencia) u hormigón pretensado o postensado.
Acero: secciones tubulares o perfiles en doble U o en H. Se hincan con protecciones en la punta (azuches).
Madera: para pilotar zonas blandas ampliar y como apoyo de estructuras con losa o terraplenes.
Mixtos: acero tubular rodeados y rellenos de mortero.
Por la forma de ejecución, este Código Técnico los clasifica en:
Pilotes prefabricados hincados: donde se desplaza el terreno, sin hacer excavaciones.
Pilotes hormigonados “in situ”: donde se excava el terreno antes de hormigonar.
Sin embargo, existen casos mixtos, con perforación e hinca, como pilotes de desplazamiento hormigonados “in situ”, la perforación más hinca, la perforación más vibración, hinca más inyección u otros. La tipología condiciona la alteración del terreno en el entorno del pilote y por tanto, la resistencia y deformabilidad.
Se consideran pilotes de gran diámetro los comprendidos entre 850 y 3000 mm. Se utilizan para grandes cargas, ahorran encepado y se pueden inspeccionar desde el interior. Sin embargo no son adecuados cuando se requiere resistencia importante por fuste, pues en ese caso tenemos más perímetro si tenemos más pilotes de menor diámetro. Lo habitual es que estos pilotes se construyan mediante lodos estabilizadores, camisa recuperable o sin entubación.
Otra posibilidad es ejecutar pilotes acampanados por su base, utilizando para ello un balde de quijadas. El ensanche de la base del pilote, al doble del diámetro del fuste, permite aumentar mucho la resistencia por punta en arcillas firmes. Con esta tipología se pueden construir pilotes de hasta 20000 kN.
Como los pilotes aislados no resisten bien los esfuerzos horizontales ni los momentos, se emplean grupos de pilotes unidos mediante un encepado en cabeza. El encepado reparte las cargas y se predimensionan como rígidos, con un canto de 1,5 veces el diámetro de los pilotes. No se debería colocar un pilar importante sobre menos de tres pilotes y tampoco se debería colocar un muro importante sobre menos de dos filas de pilotes. Por otra parte, cuando una serie de pilotes están cerca unos de otros, se produce una reducción de la resistencia global por interacción mutua. En general, no se considera el efecto de grupo para una separación entre ejes de pilotes igual o mayor a 3 diámetros.
En lo que sigue, dividiremos los pilotes en pilotes de desplazamiento, pilotes de perforación, pilotes inyectados y micropilotes.
No es posible afirmar, de forma categórica, que un procedimiento constructivo de un pilote sea mejor a otro. La elección es un arte complejo, pues supone balancear las ventajas e inconvenientes para cada uno de los casos. A veces, varias técnicas son válidas y la elección final es un problema económico o de plazo. Pero otras veces hay soluciones malas, incluso algunas buenas mal ejecutadas. Siempre hay que vigilar la construcción y realizar pruebas de carga sin no hay experiencia directa para controlar la carga admisible.
El profesor Celma (2014) nos sugiere los siguientes criterios para la elección del tipo de pilote (Tabla 1):
En la Tabla 2 se recogen algunas de las características de los pilotes más frecuentes. Algunas de estas características se comentarán más adelante durante el curso.
Tabla 2. Características de los pilotes más frecuentes (Justo Alpañes et al.)
Tipo
Lmax (m)
dmax (mm)
Qmax (kN)
Circunstancias en las que no puede utilizarse
Prefabricado de hormigón
90
425
1600
Cercanía de edificios antiguos
Barrena continua
23
1000
3300
Cuando hay bolos
Pilotes inclinados
Perforado con lodos
25
2000
13000
Terrenos muy permeables.
Pilotes inclinados
Perforado en seco
80
3000
20000
Solo se puede usar en suelos firmes
Entubación recuperable
25
1500
10000
Pilote caro
Os dejo a continuación un vídeo explicativo sobre este tema que espero sea de vuestro interés.
Aquí tenéis una explicación que hice para mis estudiantes, con la información algo más ampliada.
También os dejo este vídeo de geotecnia.ONLINE sobre pilotes.
Referencias:
CELMA, J.J. (2014). Cuadernos de mecánica del suelo y cimentaciones. Apuntes Universitat Politècnica de València, 194 pp.
Figura 1. Tipos de losa de cimentación, según CTE DB SE-C. Fuente: http://noticias.juridicas.com/base_datos/Admin/rd314-2006.nor7.html
Las losas o placas de cimentación se caracterizan por tener una dimensión en planta mucho mayor que el canto. Se utilizan cuando la superficie de las zapatas supera el 50 % de la superficie de la planta. Se aconsejan en sótanos estancos cuya cota inferior se sitúe por debajo del nivel freático, así como para reducir los asientos diferenciales. También son útiles cuando la capacidad portante del terreno es escasa y en construcciones donde la superficie es pequeña en relación con el volumen, como rascacielos, depósitos o silos. En la Figura 1 se muestran distintos tipos de losas de cimentación. En la Figura 2 se muestra cómo se integra la losa de cimentación con el soporte de la grúa que va a trabajar en la construcción del edificio.
Figura 2. Detalle del armado de una losa de cimentación. Imagen: E. Valiente
Como se puede observar en la Figura 3, es necesario utilizar varias bombas de hormigón cuando se quiere hormigonar una losa de grandes dimensiones. A este respecto, es fundamental prever una logística adecuada y equipos de reposición para garantizar el vertido continuo y minimizar el número de juntas de trabajo.
Figura 3. Hormigonado de una losa de cimentación. Fuente: edificio7000.obrasonline.com
Un caso interesante es la losa de cimentación postesada. La rigidez de este tipo de losas permite una construcción rápida y segura, por lo que se recomienda su uso en superficies planas sin suelo expansivo. Entre sus ventajas destacan la rapidez en la ejecución de los cimientos, el menor volumen de excavación, una mayor capacidad de carga y una mayor durabilidad que la losa sólida convencional. Los cables postensados colocados en ambas direcciones de la losa crean una cimentación extremadamente rígida y la habilitan para resistir las fuerzas de flexión.
Os paso a continuación un vídeo del blog de Enrique Alario donde se describe en detalle y se comenta un hormigonado masivo de una losa de cimentación.
Figura 1. Cargas sobre un cimiento superficial (Yepes, 2016)
La cimentación de una estructura es aquello que la sustenta sobre el terreno. Generalmente, está enterrada y transmite al terreno su propio peso y las cargas recibidas, de modo que la estructura que soporta sea estable, la presión transmitida sea menor a la admisible y los asientos se encuentren limitados (ver Figura 1). La cimentación consta de dos partes, el elemento estructural encargado de transmitir las cargas al terreno, o cimiento, y la zona del terreno afectada por dichas cargas, o terreno de cimentación. La cimentación debe resistir las cargas y sujeta la estructura frente a acciones horizontales como el viento y el sismo, conservando su integridad. La interacción entre el suelo y la estructura depende de la naturaleza del propio suelo, de la forma y tamaño de la cimentación y de la flexibilidad de la estructura.
Las cimentaciones se diseñan para no alcanzar los estados límites últimos o de servicio. Los primeros llevan a la situación de ruina (estabilidad global, hundimiento, deslizamiento, vuelco o rotura del elemento estructural), mientras que los segundos limitan su capacidad funcional, estética, etc. (por ejemplo, movimientos excesivos). Se denomina capacidad portante a la máxima presión que transmite una cimentación sin alcanzar el estado último, mientras la presión admisible es aquella que no se alcanza en ningún estado límite, ya sea último o de servicio, presentando un coeficiente de seguridad respecto a la capacidad portante.
Otros problemas a considerar son la estabilidad de la excavación, los problemas de ataques químicos al hormigón, la posibilidad de heladas, el crecimiento de vegetación que deteriore la cimentación, los agrietamientos y levantamientos asociados a las arcillas expansivas, la disolución cárstica, la socavación, los movimientos del nivel freático, los daños producidos a construcciones existentes (Figura 2) o futuras, las vibraciones de maquinaria o los efectos sísmicos sobre el terreno, especialmente cuando existe posibilidad de licuación.
Los procedimientos constructivos influyen notablemente en el comportamiento de una cimentación. Hay que tener en cuenta que la construcción de la cimentación altera el terreno circundante, lo cual puede modificar algunas de las hipótesis de cálculo. A modo de ejemplo, los pilotes perforados descomprimen el terreno influyendo en la resistencia por fuste. La hinca de pilotes en limos y arenas sueltas saturadas aumenta la presión intersticial, lo que disminuye temporalmente la capacidad del pilote e incluso causar la licuación del terreno.
Figura 2. Descalce de una cimentación vecina durante la excavación. Imagen: E. Valiente
La cimentación puede clasificarse atendiendo a la profundidad a la que se realiza (ver Figura 3). Así, si llamamos D a la profundidad a la que se encuentra el contacto entre la cimentación y el terreno y B la dimensión menor de la cimentación, estas se pueden clasificar en:
Cimentación superficial o directa:
D/B < 4
D < 3 m
Cimentación semiprofunda o pozos:
4 ≤ D/B ≤ 8
3 m ≤ D ≤ 6 m
Cimentación profunda o pilotaje:
D/B > 8
D > 6 m
Figura 3. Clasificación de las cimentaciones en función de la profundidad de apoyo (Yepes, 2016)
Existen distintos tipos de cimentaciones superficiales, tal y como se aprecia en la Figura 4.
Figura 4. Algunos tipos de cimentaciones superficiales. Imagen elaborada a partir de: http://www.generadordeprecios.info/
En la Tabla 1 se ha asignado a cada cimiento directo el tipo de elemento estructural al que sirve de cimentación.
Os dejo a continuación un vídeo explicativo donde se recoge todo lo anteriormente expuesto. Espero que os sea útil.
También podéis ver este vídeo de José Ramón Ruíz, de la UPV:
Os dejo también una presentación de Marcelo Pardo al respecto:
Con el nuevo año ha nacido la Revista Digital Estructurando. Creo que es una muy buena noticia y no tengo más que congratularme por ello. Con este motivo, me invitaron a escribir un editorial que encabezase el nº 3 de la revista. Os remito a la misma en este enlace y además o paso el texto que escribí con dicho motivo: http://estructurando.net/revista-estructurando-no-3-ano-2014/
«Cuando José Antonio Agudelo me propuso escribir un pequeño texto para la revista Estructurando, revisando el año 2014, rápidamente me percaté de cómo pasa el tiempo y cuántas cosas pasan sin apenas darnos cuenta.
Lo primero que debo hacer, sin duda, es agradecer la labor de divulgación técnica realizada por Estructurando desde su creación, ya en el año 2012. Sin duda, se trata de uno de los blogs de referencia en el ámbito de las estructuras en lengua española. Dicho año coincide con el lanzamiento del “Blog de Víctor Yepes”, cuya primera entrada tuvo lugar el 5 de marzo de ese año. Me quedan menos de 10 entradas para llegar a las 1000. ¡Quién lo iba a decir! Por tanto, ambos blogs empezaron, de casualidad, el mismo año, y se han centrado en divulgar aspectos muy relacionados entre sí, la ingeniería de la construcción y las estructuras.
Lo segundo, resaltar la importancia de la divulgación seria de la ingeniería. Desgraciadamente, internet es muy grande y existen demasiadas páginas donde se tratan los aspectos técnicos de forma superficial, incluso incorrecta en conceptos muy básicos. Por este motivo se agradece el rigor y la seriedad que presenta Estructurando en sus publicaciones. Referentes como éste, de gran calidad, desgraciadamente se copian, replican e incluso tergiversan el contenido en páginas que plagian, cortan, pegan y, lo que es peor, sirven de guía a futuros ingenieros y profesionales en activo que, lejos de cotejar y comprobar los contenidos, los aplican sin más en obras que requieren del conocimiento y la experiencia de los especialistas para asegurar la seguridad y buen funcionamiento de las infraestructuras.
Del año 2014 son algunos de los artículos más leídos de Estructurado. Cabe resaltar “Una sencilla regla para predimensionar pilares de hormigón”. Se trata de un artículo breve, pero de gran interés para los calculistas en estructuras de edificación. Otra entrada muy consultada es la referente a “Un nuevo forjado reticular con huecos que ahorra un 20% de hormigón”. En ambos casos resulta de gran interés no solo leer el artículo en sí mismo, sino los comentarios que dejan los lectores al respecto. En este sentido, resulta conveniente avivar el pensamiento crítico del lector al respecto de los comentarios que se realizan. Casi todos son bienintencionados, pero algunos presentan graves errores conceptuales que podrían propagarse como la pólvora en un medio de difusión de tanto alcance como es éste.
Todo ello nos lleva a reflexiones de gran calado respecto a la influencia, positiva o negativa, de internet y de las redes sociales. ¿Hasta qué punto se deben censurar comentarios fuera de lugar, faltos de rigor o con errores conceptuales? ¿Se deben actualizar los artículos y entradas de este tipo de blog técnico? ¿Quién avala el contenido de lo que se dice en estos blogs? ¿Cómo se protege la propiedad intelectual de lo que se dice o comenta? ¿Hasta qué punto la publicidad no interfiere en la independencia del medio? ¿Qué responsabilidad tiene este tipo de blogs si se aplican conceptos o consejos erróneos o no aplicables a casos concretos? Como vemos, este tipo de preguntas inciden directamente con la ética de la comunicación y con la responsabilidad social que tiene la divulgación técnica y científica. La revisión de los contenidos por pares podría ser una buena forma de garantizar la calidad de la divulgación técnica de este tipo de herramientas de uso masivo. La creación de una asociación de páginas de divulgación técnica seria, con un código ético compartido, podría ser una buena idea para garantizar la labor social de este tipo de medios. Y como éstas, seguro que existen más ideas al respecto.
Estructurando es un buen ejemplo de blog de divulgación técnica. Basta leer y revisar sus artículos para comprender la importancia social que tiene este medio de comunicación y el rigor con el que se tratan los temas. Por tanto, animo a sus editores a continuar por esta línea y a mejorar, en la medida de lo posible, sus enfoques y contenidos. Si no existiera Estructurando, habría que inventarlo».
Acaban de publicarnos en Engineering Structures, revista de ELSEVIER indexada en el primer cuartil del JCR, un artículo en el que hemos propuesto un novedoso método de optimización que acelera los cálculo al emplear Kriging como metamodelo en los cálculos intermedios de las iteraciones de un proceso de optimización heurística. Se ha aplicado en la optimización de la energía requerida para la construcción de un puente en cajón de hormigón pretensado, pero la metodología es aplicable al cálculo de cualquier estructura. Este artículo forma parte del proyecto de investigación DIMALIFE. Como se ha publicado en abierto, os puedo pasar el artículo completo, que os podéis descargar también en la propia revista.
ABSTRACT:
Structural optimization is normally carried out by means of conventional heuristic optimization due to the complexity of the structural problems. However, the conventional heuristic optimization still consumes a large amount of time. The use of metamodels helps to reduce the computational cost of the optimization and, along these lines, kriging-based heuristic optimization is presented as an alternative to carry out an accelerated optimization of complex problems. In this work, conventional heuristic optimization and kriging-based heuristic optimization will be applied to reach the optimal solution of a continuous box-girder pedestrian bridge of three spans with a low embodied energy. For this purpose, different penalizations and different initial sample sizes will be studied and compared. This work shows that kriging-based heuristic optimization provides results close to those of conventional heuristic optimization using less time. For the sample size of 50, the best solution differs about 2.54% compared to the conventional heuristic optimization, and reduces the computational cost by 99.06%. Therefore, the use of a kriging model in structural design problems offers a new means of solving certain structural problems that require a very high computational cost and reduces the difficulty of other problems.
Puente de la Constitución de 1812, Cádiz, en agosto de 2015. TCadizwiki [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], from Wikimedia Commons
Os dejo en esta presentación una nueva entrevista que me ha realizado el periodista José Antonio García Muñoz, conocido como Ciudadano García, sobre temas de ingeniería. Como ya he comentado en alguna entrada anterior, la labor de divulgación de las ciencias, y en particular de la ingeniería, resulta una tarea agradable y enriquecedora.
La entrevista, en este caso, se ha centrado en la seguridad y el mantenimiento de nuestros puentes. En efecto, una noticia aparecida el 9 de diciembre de 2018 en El País con el siguiente titular “Fomento admite que hay 66 puentes con graves problemas de seguridad” abrió cierta inquietud en la opinión pública sobre la seguridad de nuestros puentes. Esta inquietud irrumpió el agosto pasado con el derrumbe de un puente en Génova (Italia). La pregunta que se hace el ciudadano de a pié es saber si cuando circula por carretera o por ferrocarril nuestras infraestructuras son lo suficientemente seguras.
Tener la oportunidad de comunicar aspectos de nuestra profesión a más de 300.000 oyentes supone todo un reto, más si lo que se busca es transmitir de forma sencilla y para todo el mundo, aspectos técnicos que, a veces, solo somos capaces de hacerlo con colegas o estudiantes. Insisto, todo un reto y una oportunidad que se agradece.
Pues de todo ello hablamos el pasado viernes 14 de diciembre de 2018. Os dejo la entrevista, realizada en directo. Espero que os guste.
Guía para la realización de inspecciones principales de obras de paso en la Red de Carreteras del Estado. Ministerio de Fomento (2012)
Una noticia aparecida el 9 de diciembre de 2018 en El País con el siguiente titular «Fomento admite que hay 66 puentes con graves problemas de seguridad» abrió cierta inquietud en la opinión pública sobre la seguridad de nuestros puentes. Esta inquietud irrumpió el agosto pasado con el derrumbe de un puente en Génova (Italia). La pregunta que se hace el ciudadano de a pié es saber si cuando circula por carretera o por ferrocarril nuestras infraestructuras son lo suficientemente seguras. Además, este desasosiego se acentúa cuando, por una parte, la grave crisis económica que ha sufrido nuestro país ha reducido significativamente los presupuestos dedicados al mantenimiento de las infraestructuras y cuando, además, los datos que el Ministerio de Fomento dispone sobre el estado de los puentes, extraídos de su Sistema de Gestión de Puentes (SGP), no es suficientemente transparente, a diferencia de otros países, como Alemania. La que he denominado como «crisis de las infraestructuras«, en efecto, no es un problema solo de España, sino que afecta de forma generalizada a muchos países de nuestro entorno.
Pues bien, la noticia del 9 de diciembre nos decía que 66 puentes presentan graves problemas de seguridad. La justificación es que, tras la valoración de su estado por expertos, se calculan unos índices (extensión, gravedad y evolución) a los que se aplican algoritmos para obtener una clasificación final que va de 0 a 100. Esos 66 puentes obtenían más de 81 puntos, lo cual significa que presentan «patologías potencialmente graves que pueden afectar a su comportamiento resistente» y son objeto de un seguimiento especial. Teniendo en cuenta que el parque de las obras de paso en España son de casi 23000 puentes, ello supone que un 0,28% de ellos superan el umbral de los 81 puntos. Parecerían pocos puentes, pero bastaría el colapso de uno solo de ellos para que se pudiese reproducir una tragedia como la ocurrida en Génova este verano. Por tanto, no debemos restar importancia a estas cifras. De hecho, nuestro grupo de investigación, a través del proyecto DIMALIFE, está muy preocupado por investigar estos tema.
¿Significa esto que en España nuestros puentes no son seguros? En absoluto. No hay que alarmarse, pero hay que tomar medidas. Lo que le ocurre a cualquier infraestructura (puente, presa, puerto, túnel, hospital, etc.) es que todas ellas, sin excepción, presentan una disminución de sus prestaciones y funcionalidades que, pasado cierto umbral, hace que dejen de ser útiles, finalizando su vida útil. La vida de las infraestructuras se puede prolongar con un adecuado mantenimiento y acometiendo reparaciones, pero llega un momento que el coste de alargar la vida útil puede ser insostenible. Por tanto, los puentes «envejecen».
Todo el mundo está de acuerdo en que los aviones deben someterse a exámenes periódicos y revisiones profundas, realizadas por expertos, que garanticen la seguridad en vuelo de estos aparatos. Asimismo, también resulta evidente que todas las personas deberíamos someternos a chequeos médicos periódicos para detectar a tiempo enfermedades que, sin una detección precoz, son inevitablemente mortales. Pues lo mismo le pasa a las infraestructuras, que deben acudir de vez en cuando al «médico de cabecera», que si detecta algún problema grave, manda al paciente al «médico especialista» y éste, en caso necesario, opera al paciente o le somete al tratamiento correspondiente. Pues lo mismo le ocurre a los puentes, donde existen inspecciones básicas o rutinarias, inspecciones principales e inspecciones especiales. De ello ya hablamos en una entrada anterior. Siguiendo con la analogía médica, la «analítica» realizada a los puentes ha mostrado que su «colesterol» está por encima de 250. Ello no significa la muerte inmediata del paciente, pero sí que es necesario un cambio de hábitos (ejercicio físico, dieta alimentaria, etc.) o medicación para reducir dicho índice. En caso de no hacer nada, nuestro puente puede tener un «problema coronario» que puede acabar en un «ataque al corazón». Por tanto, la buena noticia es que hemos detectado los problemas y ahora se trata de poner a nuestros puentes bajo un «tratamiento médico» estricto.
Para aclarar alguno de los conceptos sobre los que se ha basado la noticia de El País, voy a recoger aquí los aspectos básicos. Están basados en una monografía del Ministerio de Fomento denominada «Guía para la realización de inspecciones principales de obras de paso en la Red de Carreteras del Estado«. Tal y como indica la guía, para cada uno de los daños que existan en un determinado elemento de un puente, se recogen en campo los índices de extensión, gravedad y evolución (apartado 4.5.3). Con estos datos se obtiene, en primer lugar, un Índice de Deterioro para cada daño, que puede tomar un valor entre 0 y 100. Con todos los índices de los deterioros existentes en un puente, se puede valorar el estado de conservación con el Índice de Estado o Condición de la Estructura, que también tiene un valor entre 0 y 100. Existen también índices intermedios para valorar los elementos, componentes y zonas de la estructura, de esta forma se puede localizar rápidamente el origen de la causa de determinado índice en la condición de la estructura.
Los índices de deterioro se dividen en cinco intervalos, con los significados siguientes:
Índice entre 0 y 20: Deterioro sin consecuencias importantes «a priori»
Índice entre 21 y 40: Deterioro que puede tener una evolución patológica o reducir las condiciones de servicio o de durabilidad del elemento si no se repara en el tiempo adecuado.
Índice entre 41 y 60: Deterioro que indica una patología que supone una reducción de las condiciones de servicio o de la durabilidad del elemento.
Índice entre 61 y 80: Deterioro que se puede traducir en una modificación del comportamiento resistente o funcional.
Índice entre 81 y 100: Deterioro que compromete la seguridad del elemento.
De la misma forma, el Índice de Estado de la Estructura se divide en cinco intervalos:
Índice entre 0 y 20: Estructura sin patologías evidentes o con deterioros sin consecuencias relevantes para la durabilidad, condiciones de servicio o seguridad de la estructura.
Índice entre 21 y 40: Estructura con deterioros que pueden tener una evolución patológica que afecte a la durabilidad o a las condiciones de servicio de la estructura. Es conveniente seguir su evolución temporal para su determinación objetiva.
Índice entre 41 y 60: Estructura con deterioros que evidencian una patología que puede suponer una reducción de las condiciones de servicio o de la durabilidad de la estructura. Será necesario seguir la evolución de la patología en las posteriores inspecciones. Puede requerir una actuación a medio plazo para mejorar la durabilidad de la estructura.
Índice entre 61 y 80: Estructura con deterioros o patologías que se pueden traducir en una modificación del comportamiento resistente o una reducción importante de los niveles de servicio. Requiere una actuación a corto-medio plazo. En función de la naturaleza del daño puede requerir una inspección especial.
Índice entre 81 y 100: Estructura con deterioros o patologías que comprometen la seguridad del elemento/estructura. Requiere una inspección especial y una actuación urgente. En algunos casos puede ser necesario una limitación del uso.
Como vemos, los índices establecen pautas para que el gestor decida intervenir en una estructura, realizar estudios especiales, programar actuaciones a medio plazo o asignar presupuestos. Con todo, los inspectores tiene capacidad de ir más allá de esta cuantificación cuando detectan problemas o imponderables difíciles de cuantificar, como por ejemplo, el grado de «actualización» de la estructura a las normas vigentes.
La conclusión es clara. Al igual que los aviones requieren inspecciones periódicas minuciosas para garantizar la seguridad en el vuelo y las personas debemos realizar chequeos médicos periódicos, las infraestructuras (puentes, presas, túneles, puertos, hospitales, estadios de fútbol, etc.) deben someterse a inspecciones programadas y, sobre todo, se debe disponer de un presupuesto suficiente que garantice el mantenimiento y la rehabilitación si fuera necesario. Todo lo que no sea eso, será poner en riesgo no solo la seguridad de las personas, sino el estado de bienestar.
Nos acaban de publicar en la revista Sustainaibility (segundo cuartil en Web of Science) un artículo donde se aplica la toma de decisiones multicriterio (AHP y Vikor) para seleccionar el tipo de puente de vano corto más idóneo desde el punto de vista de la sostenibilidad en el contexto de Brasil.
