Esta es la versión post-print de autor. La publicación se encuentra en: https://riunet.upv.es/handle/10251/50736, siendo el Copyright de Elsevier.
El artículo debe ser citado de la siguiente forma:
Martínez, FJ.; Gonzalez-Vidosa, F.; Hospitaler, A.; Yepes, V. (2010). Heuristic optimization of RC bridge piers with rectangular hollow sections. Computers and Structures. 88:375-386. doi:10.1016/j.compstruc.2009.11.009
Esta es la versión post-print de autor. La publicación se encuentra en: http://dx.doi.org/10.1016/j.autcon.2014.10.013, siendo el Copyright de Elsevier.
El artículo debe ser citado de la siguiente forma:
Yepes, V.; Martí, JV.; García-Segura, T. (2015). Cost and CO2 emission optimization of precast prestressed concrete U-beam road bridges by a hybrid glowworm swarm algorithm. Automation in Construction. 49:123-134. doi:10.1016/j.autcon.2014.10.013.
Lucio del Valle y Arana (1815-1874) fue un ingeniero de caminos y arquitecto muy influyente en su época. Dedicó su vida a las obras públicas, entre las que destacan la carretera de Madrid a Valencia por las Cabrillas, el Canal de Isabel II, la gran reforma de la Puerta del Sol y los faros metálicos del delta del Ebro. Finalmente, acabó sus días como director de la Escuela de Ingenieros de Caminos.
Este artículo lo vamos a dedicar a la carretera de Valencia a Madrid por las cuestas de Contreras, en particular al puente sobre el Cabriel. El camino de las Cabrillas, también conocido como camino de las Cabrillas, tenía fama de ser intransitable y peligroso a causa de los bandoleros, si bien era paso obligado entre Valencia y Castilla. D. Lucio dedicó 10 años a estos trabajos, desde finales de 1840, cuando terminó la carrera. Solucionó el proyecto del trazado con pendientes no superiores al 5 % de inclinación y una anchura viaria mínima de 13 m, apto para el tránsito de carruajes, para lo cual tuvo que realizar un trazado zigzagueante que se extendía por varios kilómetros en la provincia de Cuenca.
El problema era salvar la garganta del río Cabriel, de 159 m de anchura y unos 50 m de profundidad, para lo cual pensó inicialmente en un puente colgante. Sin embargo, el proyecto final fue una obra de sillería situada en un punto más bajo. La posibilidad de abaratar costes al contar con 1200 presidiarios influyó en la decisión. Su construcción comenzó en 1846 y finalizó en 1851. El puente actual, apodado por el propio D. Lucio como el «ciempiés», tiene numerosos pilares a modo de patas y es ligero, pues su espesor no supera los 2,5 m. Tiene una longitud de 86,80 m, una anchura de 6,40 m en el tramo central y 8,90 m en los dos tramos de acceso, y consta de siete arcos de medio punto de 28 m de altura máxima, con una luz de 16,7 m en el arco central y 8 m en los tres arcos de cada lado. No obstante, la envergadura del arco principal y la relación ancho de pila/luz del arco, de 1/2,5, son dimensiones superadas anteriormente por muchos puentes romanos, como el de Alcántara, construido casi dos mil años antes. Según Javier Manterola (2015), este puente y el puente de piedra de Logroño (1882) suponen un anacronismo en una época en la que el hierro y el acero ya se habían impuesto, revolucionando la forma de construir los puentes, y en la que empezaban a utilizarse el cemento Portland y el hormigón. Solo Seyourné, con su enorme habilidad y talento, prolongó el anacronismo de los puentes de piedra hasta 1911, con el puente de los Catalanes, en Toulouse.
El aspecto actual del puente se mantiene desde la década de 1930, con la obra original del siglo XIX y las mejoras efectuadas por el Circuito Nacional de Firmes Especiales (carretera asfaltada y peraltada, con el vallado en algunos tramos). Esto se debe a que primero el tráfico se desvió por la parte alta del embalse y luego por el actual viaducto de Contreras. Una lápida en mármol en el puente nos recuerda: «D. LUCIO DEL VALLE, INGENIERO DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS, PROYECTÓ Y DIRIGIÓ ESTA CARRETERA Y TODAS SUS OBRAS DESDE 1841 A 1851».
Referencias:
Alberola, J. (1951). Primer centenario de las «Cuestas de Contreras». Revista de Obras Públicas, 2837:437-441.
Del Valle, L. (1844). Memoria sobre la situación, disposición y construcción de los puentes. Valencia. Ed. Publisher. Fundación Esteyco.
Manterola, J. (2015). Los primeros arcos de hormigón. Revista de Obras Públicas, 3561:65-88.
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El puente primigenio de San Pablo se construyó entre 1538 y 1589 por orden del canónigo Juan del Pozo para comunicar el Convento de San Pablo y el casco urbano de Cuenca, a su paso por el río Huécar. Elefante de cinco patas, como le llamó Pío Baroja, este puente era de piedra con cinco arcos apoyados sobre cuatro pilares, de los que aún quedan algunos restos. El hecho de que llevara tantos años construir dicho puente explica la cantidad de maestros que pasaron por la dirección de sus obras, como Francisco de Luna, Andrés de Vandelvira, Juan Gutiérrez de la Hoceja, Juan de Palacios, Hernando de Palacios y, finalmente, Juan de Meril. Sin embargo, el hundimiento progresivo de las pilas provocó la rotura sucesiva de los arcos. El puente de piedra se vino abajo en 1786, en la parte más próxima a la catedral, y aunque fue reparado por el arquitecto Mateo López en 1788, no se logró impedir el desmoronamiento del segundo arco. Su último episodio ocurrió en 1895, lo que llevó a tomar la decisión de su total demolición.
Pasaron los años y fueron el obispo Wenceslao Sangüesa y el Seminario Conciliar de San Julián quienes tomaron la decisión de aportar los fondos para construir un nuevo puente de San Pablo. El actual puente es metálico y de madera. Su construcción comenzó en 1902, según el proyecto del ingeniero de caminos valenciano José María Fuster y Tomás, y fue erigido por George H. Bartle, cuya fundición, también valenciana, contaba con gran renombre por aquella época. El puente fue inaugurado el 19 de abril de 1903. El puente mide 60 m de longitud, está elevado 40 m y apoyado en los pilares de arranque de sillería del puente anterior y, en el centro, en un puntal de hierro. Parte del patrimonio de la ciudad de Cuenca, es uno de los mejores lugares desde los cuales observar las Casas Colgadas.
Os dejo un vídeo de Florián Yubero sobre el puente.
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Con este post continuamos una serie iniciada con el predimensionamiento de muros que puede servir para encajar presupuestos y soluciones iniciales para el caso de puentes losa pretensados empleados en carreteras (ya publicamos dos posts sobre historia y construcción de puentes viga). Para más adelante dejaremos más información sobre puentes losa pretensados macizos o bien otros empleados para ferrocarriles. Una información en detalle de estos aspectos la podéis consultar en la publicación de Yepes et al (2009).
Los tableros losa construidos “in situ” mediante cimbra se utilizan para luces cortas y medias, en torno a 30 m, pero que pueden alcanzar los 50 ó 60 m. Esta tipología, según indica Manterola (2006) representa un compromiso entre la facilidad constructiva y las condiciones resistentes. La supresión de juntas, la reducción de momentos flectores principales cuando el tablero es continuo y una mayor libertad en forma y en la colocación de las pilas son algunas de las ventajas de estas estructuras frente a las prefabricadas de vigas. Los puentes losa suelen proyectarse en tramos continuos hiperestáticos, en hormigón pretensado casi siempre. El encofrado normalmente se fabrica para cada tablero, por lo que se adaptan a cualquier trazado, prestándose a diseños más cuidados. La estética constituye, además, un aspecto importante, pues con frecuencia son las únicas obras visibles para el usuario que circula bajo ellas.
Resumen–El artículo establece un criterio de parada para un algoritmo multiarranque basado en el recocido simulado aplicado a la optimización de losas de puentes de vigas prefabricadas de hormigón pretensado. Para ello se ha comprobado que los óptimos locales encontrados constituyen valores extremos que ajustan a una función Weibull de tres parámetros, siendo el de posición, γ, una estimación del óptimo global que puede alcanzar el algoritmo. Se puede estimar un intervalo de confianza para γ ajustando una distribución Weibull a muestras de óptimos locales extraídas mediante una técnica bootstrap de los óptimos disponibles. El algoritmo multiarranque se detendrá cuando se acote el intervalo de confianza y la diferencia entre el menor coste encontrado y el teórico ajustado a dicha función Weibull.
Palabras clave— Puentes pretensados, teoría del valor extremo, recocido simulado, optimización heurística, diseño de estructuras.
Referencia: YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2015). Teoría del valor extremo como criterio de parada en algoritmos estocásticos multiarranque. Aplicación a la optimización heurística de puentes. X Congreso Español de Metaheurísticas, Algoritmos Evolutivos y Bioinspirados – MAEB 2015, 4-6 de febrero, Mérida, 329-336. ISBN: 978-84-697-2150-6.
El Departamento de Transportes de California adjudicó a FCC el proyecto para el diseño, sustitución y construcción del obsoleto puente Gerald Desmond en el Puerto de Long Beach, en Los Angeles. El contrato, que FCC abordará en consorcio con la Italiana Impregilo y la local Shimmick, consiste en el diseño y construcción del nuevo puente, que sustituirá al histórico del mismo nombre de la capital californiana.
El anterior puente se construyó en 1968 levantándose sobre el mar unos 45 m, lo que dejaba a los cargueros de la época un margen para pasar por debajo de más de seis veces su tamaño. La construcción de un nuevo puente 18 m más alto que el actual, inmediatamente al norte del antiguo, que será demolido una vez finalice la construcción.
A continuación os dejo un vídeo de PROIN3D donde se explica su construcción (realizado para la oferta del Gerald Desmond Bridge de FCC). A partir de minuto 6:00 se puede ver el funcionamiento de una autocimbra superior. Espero que os guste.
NOTICIA UPV: http://www.upv.es/noticias-upv/noticia-7028-diseno-de-puent-es.html
Víctor Yepes, José V. Martí y Tatiana García, investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón de la Universitat Politècnica de València (ICITECH-UPV), han desarrollado una metodología que permite minimizar las emisiones de dióxido de carbono (CO₂) y los costes de los puentes de carretera de vigas de hormigón – en concreto, los de vigas de hormigón pretensado prefabricadas con sección transversal en doble U – a partir de la simulación con ordenador, a la hora del diseño de la infraestructura, del comportamiento social de las luciérnagas
Las luciérnagas se comportan de forma inteligente como colectivo, y basan su comportamiento social en la luminosidad que emiten (luciferina), generando patrones válidos cuando se trasladan al diseño de puentes de carretera de vigas de hormigón.
«Su característica más distintiva es el cortejo nocturno», explica Víctor Yepes. «Los machos patrullan en busca de pareja con un vuelo característico, mientras emiten secuencias de destellos de luz propios de cada especie a las que las hembras de la misma pueden responder con destellos específicos, dando lugar al apareamiento».
«Cada luciérnaga selecciona», prosigue Yepes, «utilizando un mecanismo probabilístico, un vecino que tiene un valor más alto de luciferina que el suyo propio, y se mueve hacia él. Trasladando este comportamiento al diseño de los puentes, se han conseguido ahorros significativos con respecto al diseño de puentes reales».
Reducción muy significativa también de las emisiones de CO₂
Además, los resultados indican que, de media, la reducción de cada euro en coste permite ahorrar hasta 1,75 kg en emisiones de CO₂, un dato de gran importancia cara a la reducción de gases de efecto invernadero, responsables del calentamiento global del planeta.
Metodología desarrollada a partir de un algoritmo híbrido de optimización y el recocido simulado
En el desarrollo de la nueva metodología, los investigadores han empleado un algoritmo híbrido de optimización por enjambre de luciérnagas (glow worm swarm optimization, GSO) y el recocido simulado (simulated anneling, SA), denominado SAGSO.
«En este algoritmo», comenta Yepes, «la estructura del puente se define a partir de 40 variables, que incluyen los tipos de materiales y las armaduras de la viga y la losa. El algoritmo considera cada puente como una luciérnaga, de forma que un puente de menor coste o emisiones presenta un mayor valor de luciferina, es decir, resulta más prometedor en la búsqueda de mejores soluciones. Este principio permite optimizar al máximo su diseño»
Eficacia probada en la simulación de diseño de un puente en la autovía del Mediterráneo
Para comprobar la eficacia de esta nueva metodología, los investigadores del ICITECH-UPV la aplicaron a la simulación de diseño de un puente real, el viaducto 1 del tramo Muro de Alcoy-Puerto de Albaida del proyecto de construcción de la autovía del Mediterráneo.
«Aplicando nuestra metodología, el coste total del puente optimizado habría sido un 50% más barato, sin merma de calidad o seguridad»; concluye Yepes. Este trabajo se enmarca dentro del proyecto HORSOST, financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad.
Os dejo la entrevista que nos hicieron al respecto en Radio Nacional de España, Comunidad Valenciana.
Agradecimientos: Los autores agradecen el aporte financiero realizado para este trabajo por parte del Ministerio de Ciencia e Innovación (Proyecto de Investigación BIA2011-23602).
En este trabajo se describe una metodología para minimizar las emisiones de CO₂ y los costes de puentes de carretera de vigas de hormigón pretensado prefabricadas con sección transversal en doble U. Para ello se ha utilizado un algoritmo híbrido de optimización por enjambre de luciérnagas (glowworm swarm optimization, GSO) y el recocido simulado (simulated anneling, SA), que se ha denominado SAGSO. La estructura se define por 40 variables, que determina la geometría, los tipos de materiales y las armaduras de la viga y de la losa. Se emplea hormigón de alta resistencia autocompactante en la fabricación de las vigas. Los resultados suponen para los ingenieros proyectistas una guía útil para el predimensionamiento de puentes prefabricados de este tipo. Además, los resultados indican que, de media, la reducción de 1 euro en coste permite ahorrar hasta 1,75 Kg en emisiones de CO₂. Además, el estudio paramétrico realizado muestra que las soluciones de menor coste presentan un resultado medioambiental satisfactorio, que difiere en muy poco respecto a las soluciones que provocan menores emisiones.
Resultados interesantes:
C=48.088L2+613.99L+31139
kgCO2=63.418L2+2392.3L+13328
Referencia:
YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GARCÍA-SEGURA, T. (2014). Cost and CO2 emission optimization of precast-prestressed concrete U-beam road bridges by a hybrid glowworm swarm algorithm. Automation in Construction, 49:123-134. DOI: 10.1016/j.autcon.2014.10.013 (link)
El puente George Washington es un puente colgante que se extiende sobre el río Hudson para conectar la ciudad de Nueva York con el estado de New Jersey a través del río Hudson. Es el puente con mayor tráfico de vehículos del mundo al ser atravesado por la carretera Interestatal 95, una vía que recorre la costa este de Estados Unidos de punta a punta, desde la frontera con Canadá hasta Miami, en Florida.
El puente fue diseñado y construido por la «Port of New York Authority» bajo la dirección del ingeniero Othmar Ammann, con Cass Gilbert como arquitecto consultor. El 21 de septiembre de 1927 se colocó oficialmente la primera piedra. Debido a la disminución de fondos causada por la Gran depresión de 1929, se vieron obligados a dejar la estructura metálica de las pilas, que iban a ser cubiertas con hormigón y granito, algo que fue contrario a la voluntad del autor. Inaugurado en 1931 tras cuatro años de construcción, el costo total del puente fue de 60 millones de dólares. Con sus 1.451 m fue, entre 1931 y 1937, el puente colgante más largo del mundo, siendo superado por el puente Golden Gate de San Francisco, siendo su la longitud de su vano central de 1067 m. En aquel momento duplicó, de una sola vez, el anterior récord de luz establecido por el puente Ambassador, en Detroit. Fue catalogado por Le Corbusier como «el puente más hermoso del mundo».
Aquí podéis ver un pequeño vídeo de un momento de la construcción del puente.
Os dejo un vídeo sobre este magnífico puente de finales de los 40. Espero que os guste.
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