Os paso a continuación una conferencia impartida por el profesor D. Javier Manterola Armisén sobre las innovaciones en materia de tecnología de puentes. Javier Manterola es doctor ingeniero de caminos, catedrático de puentes y Académico de número de la Real Academia de Bellas Artes de San Fernando, Madrid. Espero que os guste tanto como a mí.
Tras haber cerrado el proyecto de investigación anterior HORSOST, centrado en la optimización de la sostenibilidad de hormigones no convencionales, en este post os paso el resumen del último proyecto de investigación BRIDLIFE: «Toma de decisiones en la gestión del ciclo de vida de puentes pretensados de alta eficiencia social y medioambiental bajo presupuestos restrictivos». Dicho proyecto, del cual soy Investigador Principal, se ha aprobado en la última convocatoria de 2014 del Ministerio de Economía y Competitividad «Proyectos de I+D+I RETOS INVESTIGACIÓN». BRIDLIFE lleva asociado un contrato predoctoral. Se trata de un proyecto de tres años, con 5 investigadores doctores de la Universitat Politècnica de València y 2 investigadores participantes de la Universidad de Colorado (Boulder), de Estados Unidos. Iré contando detalles de este proyecto de investigación a lo largo de los próximos meses.
Las vías de comunicación terrestre, y en especial los puentes, son infraestructuras básicas en el desarrollo económico, en el equilibrio territorial y en el bienestar social, cuya construcción, diseño, conservación y desmantelamiento se ven afectados gravemente cuando los presupuestos son restrictivos. Una parte significativa de estos puentes son de hormigón pretensado. Su deterioro y su incidencia en la seguridad son objeto de gran alarma social. Si además el mantenimiento es ineficiente, la reparación conlleva costes mucho mayores. El objetivo principal del proyecto BRIDLIFE consiste en desarrollar una metodología que permita incorporar procesos analíticos en la toma de decisiones en el ciclo completo de vida de puentes de hormigón pretensado, de forma que se contemplen las necesidades e intereses sociales y ambientales.
El diseño de los puentes se realiza de forma secuencial. Tras un predimensionamiento se comprueban todos los estados límites, en un proceso iterativo cuyo resultado en términos de eficiencia económica dependen fuertemente de la experiencia previa del proyectista. Una alternativa es el diseño totalmente automático utilizando técnicas de optimización, capaces de incorporar múltiples funciones objetivo y cuyo resultado es la generación de un conjunto de soluciones eficientes (frontera de Pareto). No obstante, esta metodología sigue presentando limitaciones que el proyecto BRIDLIFE pretende superar.
El empleo de técnicas de análisis del valor y toma de decisiones como MIVES ha supuesto un gran avance en la definición de un indicador de sostenibilidad reflejado en el Anejo 13 de la actual instrucción EHE. Sin embargo, este enfoque queda limitado a aspectos ambientales que tampoco consideran todo el ciclo completo de la vida de una estructura o el uso de hormigones de baja huella de carbono. Es una técnica jerárquica que no contempla las interacciones entre los distintos factores. El aspecto más relevante de BRIDLIFE consiste en incorporar un análisis del ciclo de vida definiendo un proceso de toma de decisiones que integre los aspectos sociales y medioambientales mediante técnicas analíticas de toma de decisiones multicriterio tanto de forma previa a los procesos de optimización multiobjetivo, como posteriormente en la priorización de las soluciones del frente de Pareto. Un análisis crítico de las tareas necesarias para la consecución de este objetivo indica la necesidad de coordinar un grupo multidisciplinar amplio capaz de aglutinar no sólo distintas perspectivas técnicas, sino también distintos intereses, públicos y privados. La actividad se pretende realizar aplicando tecnologías de consenso en red.
Por otra parte, la fuerte limitación presupuestaria presente en momentos de crisis como la actual, compromete seriamente las políticas de creación y conservación de las infraestructuras. Los resultados esperados, tras un análisis de sensibilidad de distintas políticas presupuestarias asociadas a un horizonte temporal, pretenden detallar qué tipologías, actuaciones concretas de conservación y alternativas de demolición y reutilización son adecuadas para minimizar los impactos ambientales y sociales. Ello requiere complementar los inventarios de las emisiones equivalentes de gases de efecto invernadero y consumos energéticos para hormigones de baja huella de carbono, así como identificar y valorar los factores de riesgo que afectan a la seguridad de las personas a lo largo de todo el ciclo de vida de los puentes.
Toma de decisiones; puentes pretensados; hormigón; análisis del ciclo de vida; sostenibilidad; optimización multiobjetivo.
El día 8 de mayo de 2015 hice un experimento en línea que me pareció realmente interesante. Durante 8 horas seguidas, sin previo aviso y mediante tuits, fui desgranando los aspectos más interesantes relacionados con la construcción de un puente losa pretensado hormigonado «in situ», de los que se utilizan como paso superior en autovías. La respuesta de los seguidores y el debate fue muy interesante. Creo que es otra forma de abrir debates sobre temas concretos que se puede hacer de vez en cuando. Os paso a continuación un resumen de lo que ocurrió ese día. También me puedes seguir en @vyepesp
Pasos superiores ejecutados "in situ" se comportan mejor frente a impactos por exceso de gálibo que los prefabricados pic.twitter.com/QuvopPQCBQ
— Víctor Yepes (@vyepesp) May 8, 2015
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El puente Canal de Magdeburgo (Alemania) es famoso por ser el acueducto navegable más largo del mundo, con una longitud total de 918 m. Este puente conecta el canal Elbe-Havel con el canal de Mittelland, que atraviesa el río Elba y sobre el que discurre el canal navegable de Magdeburgo. El objetivo es acortar kilómetros de navegación y favorecerla cuando los calados del río son excesivamente bajos.
Su construcción comenzó en 1997 y abrió sus puertas en octubre de 2003. Su coste aproximado fue de 500 millones de euros y es famoso por ser el acueducto navegable más largo del mundo. Posee una longitud total de 918 m, una anchura de 34 m y una profundidad del canal de 4,25 m. El puente tiene una luz máxima de 106 m y se construyó con cerca de 68 000 m³ de hormigón y 24 000 t de acero.
Os dejo un par de vídeos sobre el acueducto, el primero de ellos de licitacivil. Espero que os gusten.
Podéis ampliar la información en algunos de los siguientes enlaces:
http://www.mosingenieros.com/2013/03/el-puente-acuifero-de-magdeburgo.html
http://discoverytumundo.blogspot.com.es/2013/05/interesante-puentes-de-agua-acueducto.html
Caroní es uno de los 11 municipios de Venezuela ubicado en el extremo norte del país. Su capital es Ciudad Guayana, la más importante de toda la región guayanesa al sur del río Orinoco. En el puente Caroni, entre Puerto Ordaz y San Félix (Venezuela), con vanos de 94 m, Leonhardt y Baur utilizaron pilas intermedias de lanzamiento para reducir la luz de lanzamiento. Este procedimiento encarece la construcción, pues no tiene sentido construir pilas provisionales que no vayan a permanecer definitivas. El procedimiento de construcción de puentes mediante lanzamiento es competitivo con luces de hasta 60-70 m, siempre que la longitud total del puente sea de, al menos, 600 a 700 m. Fuera de estos rangos, los medios auxiliares no se amortizan suficientemente. Os dejo una película algo antigua tomada durante la construcción del puente Dalla Costa sobre el río Caroní, que muestra todo el proceso seguido desde el inicio de la construcción en 1962 hasta su finalización en 1964. Tiene interés por su valor histórico.
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.