Puentes archivos - Página 34 de 35 - El blog de Víctor Yepes

La construcción del puente de Verrazano-Narrows

El Puente de Verrazano-Narrows, diseñado por O.H. Ammann y C. Whitney, es un puente colgante situado a la entrada al puerto de Nueva York, que conecta los distritos de Staten Island y Brooklyn a través del estrecho que comunica las partes superior e inferior de la Bahía de Nueva York. La construcción del puente comenzó 13 de agosto 1959, y la cubierta superior se abrió el 21 de noviembre de 1964, con un coste de 320 millones de dólares. La longitud de su tramo central es de 1.298 m, lo que lo convirtió en el puente colgante más largo del mundo desde el término de su construcción hasta 1981, cuando fue superado por el puente de Humber en Inglaterra.

El puente lleva el nombre del explorador florentino Giovanni da Verrazzano, el primer navegante europeo que se sabe entró en la Bahía de Nueva York y el Río Hudson. Constituye un nexo crítico en el sistema vial local y regional, siendo muy conocido como el punto de partida de la Maratón de la Ciudad de Nueva York. La mayor parte del tráfico marítimo con destino a los puertos de Nueva York y Nueva Jersey debe pasar bajo el puente.

El puente está formado por dos grandes vigas trianguladas en los bordes de 7,3 m de canto. A pesar de tener doble plataforma de tráfico, tiene una esbeltez de 1/178. Ello no quita que el tablero tenga suficiente rigidez a torsión y flexión para evitar la inestabilidad debida a los efectos del viento. Las torres son dos pilares independientes unidos en cabeza por un diafragma de gran canto.

Según el Departamento de Transporte de los Estados Unidos:

Cada una de las dos torres contiene 1 millón de pernos y 3 millones de remaches.
El diámetro de cada uno de los cuatro cables de suspensión es de 36 pulgadas. Cada cable se compone de 26.108 cables que ascienden a un total de 143.000 millas de longitud
Debido a la altura de las torres y su distancia, la curvatura de la superficie de la Tierra tenía que ser tomado en cuenta en el diseño del puente-las torres son 1 5/8 pulgadas más lejos en su parte superior que en sus bases.
Debido a la expansión térmica de los cables de acero, la calzada del puente es 12 pies más bajo en verano que en invierno.

Os paso un par de vídeos históricos sobre su construcción que espero os gusten.

Construcción del puente «Arcos de Alconétar» y la resonancia

https://blog.structuralia.com/las-singularidades-del-puente-arcos-de-alconetar

El puente «Arcos de Alconétar» atraviesa el río Tajo cerca de la frontera con Portugal, en la provincia de Cáceres. Su nombre se corresponde con un puente romano de piedra cuyos restos aún pueden observarse en la cola del embalse de Alcántara. Forma parte de la Ruta de la Plata (autovía A-66). Se trata de dos estructuras gemelas de acero y hormigón (400,7 m de longitud y más de 4.350 toneladas de peso) diseñadas por los ingenieros Sergio Couto, José Antonio Llombart y Jordi Revoltós. La empresa constructora fue OHL. Entró el puente en servicio en julio de 2006.

Destacan dos grandes arcos paralelos de 220 m de luz y 42,5 de altura máxima que se unen a los tableros mediante pilares. Los arcos son metálicos y están empotrados en las zapatas de arranque. Las pilas situadas sobre el arco son metálicas y las de los viaductos de acompañamiento de hormigón HA-30. El acero utilizado es el S355 de tipo CORTEN que proporciona una resistencia a la corrosión atmosférica sin necesidad de pintura, importante a la hora de la conservación posterior. Su proceso constructivo se basa en el abatimiento de los semiarcos, construidos previamente en taller. La obra supuso un hito tecnológico (premio Construmat a la Innovación Tecnológica en Ingeniería Civil de 2007). Nunca se habían superado los 200 m de luz en este sistema constructivo.

A continuación os paso algunos vídeos que permitirán comprender el proceso constructivo y detalles sobre el puente. En primer lugar os dejo una infografía del proceso constructivo.

A continuación, os dejo una presentación de las obras y el método constructivo.

Otro vídeo al respecto es el siguiente:

Por último, os dejo un espectacular vídeo de la resonancia sufrida por el puente.

Referencia:

Llombart, J.A.; Revoltós, J.; Couto, S. (2006). Puente sobre el río Tajo, en el embalse de Alcántara («Arcos de Alconétar»). Hormigón y Acero, 242:5-38. (enlace)

¿Por qué los romanos fueron grandes ingenieros?

El puente de Alcántara sobre el Río Tajo.

A lo largo de estos meses hemos repasado aspectos históricos y constructivos de la ingeniería de todos los tiempos (Egipto, Mesopotamia, Grecia, por ejemplo), sin embargo aún no hemos dicho nada de Roma. Ello merece no sólo un post, sino varios (el puente de Alcántara debería contar, por méritos propios, con un post de oro). Es más, yo diría que es un atrevimiento por mi parte intentar contar en tan breve espacio lo más relevante de la ingeniería romana, puesto que, con total seguridad nos dejaremos cosas por el camino. Grandes ingenieros españoles como Fernández Casado abordaron con gran interés estos temas, y hoy día hay verdaderos especialistas en el tema, publicaciones, congresos, páginas web, etc. El propio arquitecto e ingeniero de Julio César, Marco Vitruvio nos ha legado el tratado sobre construcción más antiguo que se conserva De Architectura, en 10 libros (probablemente escrito entre los años 23 y 27 a. C.). Para resolver cómo abordar el problema de divulgar aspectos de interés sobre la ingeniería romana, lo mejor será hacer varias entregas, dejar cuestiones abiertas, dar enlaces a otras páginas web y recibir todas las sugerencias habidas y por haber de los amables lectores. Vamos allá.

La ingeniería tiene un gran desarrollo y perfección en Roma como lo demuestra la construcción de abastecimientos de agua o poblaciones con toda la infraestructura de canales y acueductos que ello conlleva, el saneamiento de las ciudades, las defensas y las vías de comunicación (calzadas y puentes) que tanta importancia tuvieron en el Imperio. Puede decirse que mientras Grecia fue Arquitectura, Roma fue Ingeniería (Fernández, 2001).

Sin embargo, los ingenieros romanos tuvieron más que ver con sus antiguos colegas de Egipto y Mesopotamia que con sus predecesores griegos. Los romanos tomaron ideas de los países conquistados para usarlas en la guerra y las obras públicas. Fueron pragmáticos, empleando esclavos y tiempo para sus obras. Las innovaciones romanas en ciencia fueron, comparativamente, más limitadas que las de los griegos; sin embargo, contaron con abundantes soldados, administradores, dirigentes y juristas de gran nivel. Los romanos fueron capaces de poner en práctica muchas de las ideas que les habían precedido y se convirtieron, con toda probabilidad, en los mejores ingenieros de la antigüedad. Quizá no fueron originales, pero aplicaron su técnica ampliamente a lo largo de todo un imperio. Los ingenieros romanos fueron superiores en la aplicación de las técnicas, entre las cuales son notables los puentes que usaron en vías y acueductos. Para juzgar la extensión de los conocimientos técnicos entre las legiones romanas basta leer en los Comentarios de César la descripción de la construcción de puentes de pilotes que tendían sus ejércitos sobre los ríos helados y los terrenos pantanosos.

Existen datos históricos que prueban el conocimiento y empleo de diversos tipos de hormigones en civilizaciones tan antiguas como la egipcia (3000 a.C.), la griega o la cartaginesa. Sin embargo, como en tantas otras ocasiones, es con los romanos cuando la utilización del hormigón en sus más variadas aplicaciones ha dado lugar a innumerables obras, muchas de las cuales -o sus vestigios- han alcanzado nuestro siglo dando fe de ello. Este material les permitía levantar estructuras laminares monolíticas de gran luz, para cúpulas y bóvedas. El hormigón romano se hacía a base de cal mezclada con arena volcánica, llamada puzolana. Se aplicaba en capas, con un material de relleno o árido, como tejas rotas, entre dos superficies de ladrillo que formaban la cara exterior e interior. Al contrario que el hormigón moderno, no iba armado y requería contrafuertes exteriores, al no poder resistir esfuerzos de tracción. Además, no era tan fluido como el actual, lo cual limitaba la complejidad de los encofrados. El hormigón romano constituía un sistema constructivo económico, rápido y eficaz. El encofrado lo construían grupos reducidos de carpinteros expertos; el hormigón se fabricaba y ponía en obra mediante grandes grupos de trabajadores no especializados.

Pasemos ahora, brevemente, a los puentes. Una palabra tan familiar hoy día como «Pontífice» tiene su origen en la designación de los ingenieros constructores de puentes, carácter semántico que insiste en el contenido sagrado del trabajo de estos técnicos. Los romanos construyeron muchos puentes de caballete con madera, uno de los cuales se describe con detalle en la obra citada anteriormente de Julio César. Sin embargo, los puentes romanos que se mantienen en pie suelen sustentarse en uno o más arcos de piedra, como el puente de Martorell cerca de Barcelona, en España y el Ponte di Augusto en Rímini, Italia. El Pont du Gard en Nimes, Francia, tiene tres niveles de arquerías que elevan el puente a 48 m sobre el río Gard, con una longitud de 261 m; es el ejemplo mejor conservado de gran puente romano y fue construido en el siglo I a.C. La utilización de arcos de medio punto derivó más tarde en la de arcos apuntados.

Ningún ingeniero hispanorromano excede en renombre al autor del puente de Alcántara. Por la importancia de su obra, de filiación incontrovertible, y por el monumento que honra su memoria, Cayo Julio Lacer ha quedado como representante arquetípico de los antiguos ingenieros españoles. La inscripción que dejó en el arco conmemorativo situado sobre la calzada es explícita acerca de sus intenciones: Pontem Perpetui Mansurum in Saecula: Dejo un puente que permanecerá por los siglos.

Además de los notables puentes de los acueductos, visibles en Europa y Asia y de los cuales son ejemplos famosos el acueducto de Segovia, y el Pont du Gard, cerca de Nimes, con 50 m de altura y 300 de largo, son altamente notables las famosas vías imperiales como la Via Appia y la Via Flaminia, que atraviesan Italia longitudinalmente. La Vía Appia, que se inicio en 312 a.C., y fue la primera carretera importante recubierta de Europa. Al principio, la carretera medía 260 km e iba desde Roma hasta Capua, pero en 244 a.C., se alargó hasta Brindisi, siendo entonces una obra de prestigio tal, que la aristocracia flanqueó con monumentos funerarios ambos lados del camino a la salida de Capua. Además, tal era la densidad de tráfico pesado en aquella época que el propio Julio César prohibió que ningún vehículo de cuatro ruedas circulara por las calles de Roma, medida moderna a la vista de nuestros problemas actuales. En la cumbre del poder romano la red de carreteras cubría 290,000 km. desde Escocia hasta Persia.

Los ingenieros romanos mejoraron significativamente la construcción de las carreteras, tanto como herramienta al servicio del mantenimiento del poder imperial como por el hecho de que una carretera bien construida implicaba menores costes de mantenimiento a largo plazo. Esta idea de coste del ciclo de vida, tan vigente hoy día, ya era sobradamente conocida por los ingenieros romanos, pues sus carreteras podían durar cien años sin necesitar grandes reparaciones. Es apenas hasta fechas recientes que la construcción de carreteras ha vuelto a la base de “alto costo inicial – poco mantenimiento”.

Las calzadas romanas podía estar enlosadas (stratus lapidibus), afirmadas (iniecta glarea) o simplemente explanadas y sin firme (terrenae). Las sucesivas capas de firme: el statumen o cimiento de piedra gruesa, el rudus, de piedra machacada y el nucleus, de tierra. En ocasiones se disponía de la suma cresta, de grava cementada con cal, o incluso con enlosado. En este tipo de secciones se constata muchas veces una capa inicial compuesta de canto grueso, con grandes bolos en los flancos, a modo de caja y asiento de las capas superiores. Las calzadas romanas eran construidas con zahorras naturales como material básico. Cada capa tiene en torno a 15 cm, entre otras razones porque la energía de compactación que podía aplicarse en aquella época era casi nula y se reduciría al uso del agua sumado a un simple planchado con un rodillo más o menos pesado. El empleo de cal en la estabilización de suelos, terraplenes y capas de firme es también frecuente, y se debería sobre todo a la imposibilidad de dotar al material de la densidad adecuada con aporte exterior de energía de compactación. Era el factor tiempo y el agua los que realizaban la compactación. Las vías romanas estaban dotadas sistemáticamente de firme, y además adecuado tanto al tráfico rodado como al de caballerías. Incluso cuando se asentaban directamente sobre el sustrato rocoso debían de disponer de una capa mínima de rodadura compuesta por material pétreo de grano fino. Según Moreno (2001), muchos de los caminos empedrados que se imputan a los romanos no poseen las características técnicas que las vías romanas poseían, infravalorándose en numerosas ocasiones la capacidad técnica de los ingenieros romanos. Para aquellos que queráis profundizar más en la ingeniería y técnica constructiva de las vías romanas, os recomiendo la referencia de Moreno (2004) y la página: http://www.viasromanas.net/

Nos dejamos para otros artículos aspectos de la ingeniería romana relacionados con la hidráulica, las obras marítimas, las cimentaciones o los grandes edificios.

Referencias:

ADAM, J.P. (2002). La construcción romana. Materiales y técnicas. Editorial de los Oficios, 2ª edición, León.

FERNÁNDEZ, M. (2001). Ingeniería militar e ingeniería civil, dos ingeniería íntimamente vinculadas. Revista de Obras Públicas, 3.413: 47-57.

FERNÁNDEZ CASADO, C. (1983). Ingeniería hidráulica romana. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid.

MORENO, I. (2001). Características de la infraestructura viaria romana. OP ingeniería y territorio, 56: 4-13.

MORENO, I. (2004). Vías romanas. Ingeniería y técnica constructiva. Ed. Ministerio de Fomento CEDEX-CEHOPU.

YEPES, V. (2009). Breve historia de la ingeniería civil y sus procedimientos. Universidad Politécnica de Valencia.

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Construcción del puente de Rande en Vigo

Infografía sobre la ampliación del puente de Rande

El puente de Rande es un puente atirantado inaugurado en 1978 que une los municipios de Redondela y Moaña, en los márgenes del estrecho de Rande, en la Ría de Vigo, evitando dar un rodeo de más de 50 km. Fue proyectado por el ingeniero italiano Fabrizio de Miranda, el español Florencio del Pozo (que también se encargó de la cimentación) y Alfredo Passaro. En 1979 obtuvo el Premio Europeo a la Construcción metálica más destacada. Sin embargo, el puente se ha quedado pequeño y debe ampliarse, tal y como veremos en uno de los vídeos que os dejo en la entrada.

El puente, en su tramo central, es del tipo atirantado. El conjunto se completa con dos viaductos de acceso, formados por dos vigas de cajón continuas, una por cada calzado, de hormigón pretensado. La longitud total de los viaductos es de 863 metros. Por tanto, el puente mide 1.558 m de longitud total, desde el puente metálico hasta los viaductos de acceso.

Las columnas que lo sostienen tienen una altura de 148 m sobre el fondo marino. Consta de un tablero metálico con un ancho total de 23,46 m, que permite una doble circulación en cada sentido y que se encuentra a una cota de 50 m sobre el nivel del mar. La luz libre entre las pilas centrales es de 400,14 m, lo que lo situó en su momento en el segundo con más luz del mundo para ese tipo de puentes. Entre las pilas centrales y las de tierra hay un tramo de 147,42 m en ambos lados, lo que da un total de longitud para el puente central atirantado de 694,98 m.

El tablero está suspendido de cables rectos, anclados en los bordes del tablero y en las cabezas de las pilas centrales. Las pilas centrales de hormigón armado tienen una altura de 128,10 sobre el nivel del mar y descansan sobre unas fundaciones que llegan a la cota menos 20, cimentadas directamente sobre la roca del fondo de la ría.

Os paso un vídeo, ya antiguo, de ACCIONA sobre la construcción de dicho puente, así como otro, actual, sobre la presentación del proyecto de ampliación de este. Espero que os gusten.

Comunicaciones presentadas en el 2º Congreso EIME

En plena celebración del 2.º Congreso Nacional sobre Enseñanza de las Matemáticas en Ingeniería de Edificación, desarrollado los días 18 y 19 de julio de 2013 en la Universitat Politècnica de València, aprovecho para presentar los resúmenes de los trabajos presentados. Espero que sean de vuestro interés.

Los autores agradecen el aporte financiero realizado para este trabajo por el Ministerio de Ciencia e Innovación (Proyecto de Investigación BIA2011-23602) y por la Universitat Politècnica de València (Proyecto de Investigación PAID-06-12).

BÁRCENA, A.; ALCALÁ, J.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2013). Diseño automático de forjados de chapa nervada optimizados con criterios de economía y sostenibilidad. 2º Congreso Nacional de la Enseñanza de las Matemáticas en la Ingeniería de Edificación, EIMIE, 18-19 de julio, Valencia, pp. 159-172. ISBN: 978-84-8363-992-4.

Los forjados mixtos con chapa colaborante son una tipología de estructuras horizontales que ha experimentado un crecimiento continuo en las últimas décadas. Su optimización presenta un enorme interés para conseguir diseños más asequibles y sostenibles, que permitan un mejor aprovechamiento de los recursos necesarios. El objetivo de este trabajo es aplicar técnicas heurísticas para este tipo de forjados, permitiendo plantearse el problema de una manera más compleja, utilizando una definición completa del forjado mixto y sus componentes, mientras que al mismo tiempo satisface las restricciones de este tipo de estructuras. Los algoritmos de optimización aplicados a la estructura se basan en tres metaheurísticas: búsqueda local de descenso (DLS), recocido simulado (SA) y umbral de aceptación (TA). Se muestran las principales características, los parámetros que deben calibrarse y los diferentes modos de selección de dichos parámetros para cada una de las heurísticas. La comparación de los resultados ha permitido señalar la SA como la mejor heurística. Por último, una vez seleccionada la mejor calibración de la SA, se ha estudiado la sensibilidad del modelo y se ha realizado un análisis paramétrico con diferentes tramos horizontales.

GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.; MARTÍ, J.V. (2013). Optimización multiobjetivo de viga en I de hormigón armado con criterios sostenibles. 2º Congreso Nacional de la Enseñanza de las Matemáticas en la Ingeniería de Edificación, EIMIE, 18-19 de julio, Valencia, pp. 135-148. ISBN: 978-84-8363-992-4.

Este estudio tiene como objetivo presentar una metodología de diseño de una viga en I de hormigón armado, de alta resistencia, autocompactable o convencional. Algoritmos heurísticos como el recocido simulado multiobjetivo “Multiobjective Simulated Annealing” (MOSA) se utilizan para buscar, dentro del espacio de soluciones factibles, aquellas que mejoren criterios como el coste, las emisiones de CO2 o la durabilidad. Se tomará como ejemplo una viga en I biapoyada de 15 m de luz definida por 20 variables. La viga deberá cumplir, de acuerdo con la Instrucción de Hormigón Estructural (EHE-08), los requisitos de seguridad estructural, así como los de los aspectos constructivos o geométricos. El análisis comparativo de los objetivos servirá de guía para el diseño sostenible de estructuras de hormigón. Los resultados obtenidos muestran una clara tendencia en el diseño de estructuras de hormigón hacia la sostenibilidad.

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.; GARCÍA-SEGURA, T. (2013). Optimización memética de vigas artesa prefabricadas con criterios sostenibles de hormigón con fibras. 2º Congreso Nacional de la Enseñanza de las Matemáticas en la Ingeniería de Edificación, EIMIE, 18-19 de julio, Valencia, pp. 91-104. ISBN: 978-84-8363-992-4.

Esta comunicación describe una metodología heurística empleada para diseñar estructuras bajo criterios de sostenibilidad, con el objetivo de reducir la emisión de gases de efecto invernadero (CO2) durante la fase de ejecución. La estructura presentada es un tablero de un paso superior de carreteras de vigas artesa prefabricadas de hormigón reforzado con fibras, que emplea un algoritmo memético híbrido que combina la búsqueda poblacional de soluciones mediante algoritmos genéticos con una búsqueda en entornos variables (VDNS). Este algoritmo se aplica a un tablero formado por dos vigas isostáticas, con una luz de 30 m y una losa de 12 m de ancho. La estructura analizada consta de 41 variables discretas. El módulo de evaluación considera los estados límite último y de servicio que se aplican habitualmente a estas estructuras. El uso del algoritmo memético requiere calibrarlo previamente. Cada una de las heurísticas se procesa nueve veces, obteniéndose información estadística sobre el valor mínimo, el valor medio y las desviaciones. El procedimiento presentado permite su aplicación práctica al diseño real y su adaptación al proceso de prefabricación.

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.; GARCÍA-SEGURA, T. (2013). Diseño de vigas en “U” de hormigón con fibras mediante la heurística SA con criterios económicos. 2º Congreso Nacional de la Enseñanza de las Matemáticas en la Ingeniería de Edificación, EIMIE, 18-19 de julio, Valencia, pp. 299-309. ISBN: 978-84-8363-992-4.

Este artículo se ocupa de la optimización económica de los puentes de carreteras formados por tableros constituidos por una losa de hormigón ejecutada in situ y dos vigas artesa de hormigón reforzado con fibras metálicas pretensadas prefabricadas. Se comprueba la eficacia de la optimización heurística mediante el método del recocido simulado “simulated annealing” (SA). Los cálculos de las tensiones y de sus envolventes, son programados en lenguaje Fortran directamente por los autores. Los algoritmos de optimización heurística se aplican a un tablero de 35 m de luz y 12 m de ancho. Los parámetros que definen la forma de la sección de la viga se adaptan prácticamente a cualquier tipo de molde de una instalación de prefabricados. El ejemplo que se analiza consta de 60 variables discretas. El módulo de evaluación incluye los estados límite último y de servicio que se aplican comúnmente a estas estructuras: flexión, cortante, torsor, fisuración, flechas, etc. El uso del algoritmo SA requiere calibrarlo previamente. La heurística se aplica 9 veces, obteniéndose información estadística sobre el valor mínimo, el valor medio y las desviaciones. El mejor resultado obtenido tiene un coste de 109.127 €. Finalmente, entre las principales conclusiones de este estudio, destaca que económicamente es factible el uso de fibras de acero en el hormigón estructural y que las soluciones y los tiempos de proceso computacional son tales, que este método se puede aplicar de un modo práctico a casos reales.

RODRÍGUEZ-CALDERITA, A.M.; ALCALÁ, J.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2013). Optimización heurística aplicada al diseño automático de forjados de losa postesa. 2º Congreso Nacional de la Enseñanza de las Matemáticas en la Ingeniería de Edificación, EIMIE, 18-19 de julio, Valencia, pp. 63-75. ISBN: 978-84-8363-992-4.

En ese trabajo se muestran las características principales de los forjados de losa postesa obtenidos tras aplicar métodos heurísticos de optimización. Estos forjados resultan ventajosos frente a soluciones más convencionales en ciertas condiciones de iluminación. El proceso de diseño de estos forjados puede plantearse como un problema de optimización que, abordado con métodos heurísticos, puede formularse de manera plenamente realista. Se pueden encontrar diseños completos de forjados optimizados no solo con criterios de economía, sino también con criterios de sostenibilidad, y así comparar ambos casos. Los resultados obtenidos en este trabajo muestran una clara tendencia a presentar cantos muy estrictos en los óptimos. Aplicando criterios de sostenibilidad, se tiende a hormigones de mayor resistencia que con criterios económicos. Finalmente, se han realizado pruebas de sensibilidad a los precios, que muestran una gran independencia de los forjados óptimos frente a las variaciones de precios ensayadas.

TORRES-MACHÍ, C.; YEPES, V.; PELLICER, E.; CHAMORRO, A. (2013). Optimización en la gestión de activos. Aplicación al mantenimiento de múltiples estructuras de edificación. 2º Congreso Nacional de la Enseñanza de las Matemáticas en la Ingeniería de Edificación, EIMIE, 18-19 de julio, Valencia, pp.323-332. ISBN: 978-84-8363-992-4.

En una sociedad desarrollada en la que el nivel de inversión en nuevas infraestructuras tiende a estabilizarse, su conservación pasa a ser uno de los retos a los que deben enfrentarse sus gestores, de forma que los recursos escasos de los que disponen sean destinados en la mejor alternativa posible. Sin embargo, la asignación óptima de recursos de conservación es un problema sin una solución directa. De hecho, la resolución del problema de asignación de recursos para el mantenimiento de una infraestructura presenta un problema de explosión combinatoria, pues existen S^T soluciones factibles para la gestión de una infraestructura con S posibles tratamientos de conservación y un periodo de análisis de T años. El objetivo de esta comunicación es presentar un modelo matemático que permite optimizar los recursos asignados al mantenimiento de una infraestructura de edificación, de forma que se maximice el nivel de servicio de la misma, cumpliendo además con unas restricciones presupuestarias y unos niveles mínimos de conservación.

YEPES, V.; ALCALÁ, J.; MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F. (2013). Cómo predimensionar muros óptimos sin calculadora usando la inteligencia artificial. 2º Congreso Nacional de la Enseñanza de las Matemáticas en la Ingeniería de Edificación, EIMIE, 18-19 de julio, Valencia, pp. 119-134. ISBN: 978-84-8363-992-4.

El trabajo presenta un estudio de diseño automático de muros ménsula de hormigón armado basado en el recocido simulado, dentro de un esquema de búsqueda en entornos variables, como metaheurística de optimización económica. Cada solución se caracteriza por 20 variables de diseño: 4 variables geométricas relacionadas con el espesor del alzado y de la zapata, así como con las longitudes de la puntera y del talón; 4 tipos de material; y 12 variables relacionadas con el armado. El trabajo estudia la importancia relativa de factores como el coeficiente de rozamiento suelo-zapata, el ángulo de rozamiento muro-relleno y la limitación de la flecha del alzado. Por último, se presenta un estudio paramétrico sobre muros de 4 a 10 metros de altura total, para distintos rellenos y condiciones de carga. Se aportan valores medios de costes, volúmenes de hormigón, espesores de alzados y zapatas, y longitudes de punteras y talones, que pueden resultar útiles para el predimensionado económico de muros. Los resultados muestran cómo la inteligencia artificial es capaz de dimensionar automáticamente los muros ménsula de hormigón armado, detectando relaciones aportadas por la experiencia en el cálculo de este tipo de estructuras. Se aportan, como novedad de gran interés práctico, unas reglas sencillas que permiten predimensionar y estimar económicamente y rápidamente este tipo de estructuras.

YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; ALCALÁ, J.; GARCÍA-SEGURA, T. (2013). Métodos empleados en el proyecto HORSOST sobre diseño sostenible con hormigón no convencional. 2º Congreso Nacional de la Enseñanza de las Matemáticas en la Ingeniería de Edificación, EIMIE, 18-19 de julio, Valencia, pp. 259-272. ISBN: 978-84-8363-992-4.

El objetivo fundamental del proyecto de investigación HORSOST consiste en establecer pautas de diseño eficiente de estructuras de hormigón no convencional, optimizadas heurísticamente mediante funciones multiobjetivo relacionadas con la sostenibilidad. Se pretende avanzar en el establecimiento de nuevos diseños que permitan extraer las ventajas que aportan los hormigones especiales, en particular hormigones de alta resistencia, hormigones con fibras, hormigones autocompactantes. Para ello, se utiliza el análisis del ciclo de vida de dichas estructuras (elaboración, transporte, procedimientos constructivos, mantenimiento, etc.), considerando aspectos energéticos, medioambientales, sociales y económicos. La optimización heurística permite evaluar los diseños más eficientes, comparar soluciones y generar bases de datos sobre las cuales aplicar herramientas procedentes de la minería de datos y del aprendizaje automático para extraer información no trivial que permita fórmular predimensionamientos. La posibilidad de análisis se debe a que las herramientas matemáticas empleadas son de carácter general. Se aplican técnicas como las redes neuronales o la teoría del valor extremo, además de otras herramientas habituales, como la regresión lineal múltiple o el análisis por componentes principales.

Colapso de estructuras debido al viento

Dominio público, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=9002953

El viento constituye una acción de gran importancia que debe considerarse debidamente en el cálculo de las estructuras. Constituye una acción de tipo dinámico que, a veces, se acopla a determinadas estructuras (como el colapso del puente de Tacoma Narrows) y, en otras ocasiones, provoca accidentes con víctimas.

Os paso varios vídeos sobre este tema con el fin de propiciar cierta reflexión. El cálculo de estructuras no debería ser una labor mecánica, sino una profunda reflexión sobre el comportamiento de nuestras futuras infraestructuras. Os recomiendo la página web siguiente: www.patologiasconstruccion.net. Espero que os gusten los vídeos.

Colapso del puente de Tacoma, que, aunque ya tiene sus años, no deja de sorprender sus imágenes y creemos que es muy adecuado para nuestros alumnos de ingeniería:

La «Puerta Dorada» de California: el Golden Gate

San Francisco Golden Gate Bridge Suspension

Es difícil añadir algo nuevo sobre un puente tan famoso como el Golden Gate, en la ciudad californiana de San Francisco. Sin embargo, no puedo dejar pasar la oportunidad de hablar de él en mi blog y recomendar un vídeo de National Geographic que nos acerca a esta obra. Se trata de uno de los puentes colgantes más fotografiados. La construcción comenzó el 5 de enero de 1933. El proyecto costó más de $35 millones y se inauguró el 27 y 28 de mayo de 1937. El ingeniero jefe del proyecto fue Joseph Strauss, junto con el ingeniero estructural Charles A. Ellis, aunque tampoco hay que olvidar a otros colegas que colaboraron como I. F. Morrow, O. H. Ammann, C. Derleth Jr., L. S. Moisseiff y R. G. Cone.

Antes de la construcción del puente, la única forma de cruzar la bahía de San Francisco era el ferry, de forma que, en el siglo XX, la bahía estaba obstruida por la gran cantidad de ferries que circulaban.

Catalogado como puente colgante, con una longitud aproximada de 1.280 m, está suspendido entre dos torres de 227 m de altura. Colgados entre dos elegantes torres, los dos cables principales del puente pesan 11.000 toneladas cada uno y están formados por 25.000 cables individuales. Tiene una calzada de seis carriles (tres en cada dirección) y dispone de carriles protegidos accesibles para peatones y bicicletas. El puente también transporta de un lado a otro del canal gran cantidad de la energía necesaria para el desarrollo de la zona en tendidos eléctricos y conducciones de combustible. Bajo su estructura, deja 67 m de altura para el paso de los barcos a través de la bahía. El Golden Gate constituyó la mayor obra de ingeniería de su época.

Puente colgante Golden Gate, en San Francisco. La segunda imagen corresponde al color que la Armada estadounidense quería. Crédito: Joan Campderrós-i-Canas/CC BY 2.0; Golden Gate Bridge, https://www.californiasun.co/stories/6-fascinating-facts-about-california-avocado-and-bumble-bee-bridge-edition/

Os paso el vídeo que os comenté antes. Espero que os guste.

Otros vídeos que también son interesantes:

Voladizos sucesivos atirantados: construcción del viaducto del río Tajo

A continuación, os dejo un vídeo, realizado por la empresa Proin 3D para ADIF, realmente interesante, que trata de la construcción de un gran viaducto de 1488 m que cruza el río Tajo en una zona ensanchada por el embalse de Alcántara. Se trata de un tramo de la Línea de Alta Velocidad Madrid-Extremadura, en el subtramo Cañáveral-Embalse de Alcántara. Este viaducto presenta como característica principal un vano central tipo arco, con una luz de 324 m y una altura superior a 90 m sobre el nivel medio del río.

El vídeo muestra el proceso constructivo de esta estructura singular. El arco se realiza mediante voladizos sucesivos atirantados, a partir de dos torres de atirantamiento situadas sobre las pilas ubicadas en los arranques del arco, en ambas márgenes del río. Cada torre se atiranta desde las cimentaciones de las pilas adyacentes, que requieren unidades de anclaje en el terreno. La construcción del tablero se realiza vano a vano mediante una cimbra autoportante dispuesta desde ambos estribos. Estas autocimbras son como encofrados apoyados sobre las pilas previamente construidas y sostienen vanos completos de hasta 60 metros de longitud, mientras se endurece el hormigón, que le da la forma y la capacidad final al tablero.

Espero que os guste.

Tesado de un tablero de puente

El tesado del tablero de un puente se realiza mediante la técnica del postesado o postensado, prácticamente imprescindible en los sistemas constructivos con voladizos sucesivos y dovelas. Se denomina hormigón pretensado a la tipología de construcción de elementos estructurales de hormigón sometidos intencionadamente a esfuerzos de compresión antes de su puesta en servicio. Dichos esfuerzos se consiguen mediante cables de acero que son tensados y anclados al hormigón. Esta técnica se emplea para superar la debilidad natural del hormigón frente a esfuerzos de tracción y fue patentada por Eugène Freyssinet en 1920. El objetivo es aumentar la resistencia a la tracción del hormigón mediante la introducción de un esfuerzo de compresión interno que contrarreste en parte el esfuerzo de tracción generado por las cargas de servicio en el elemento estructural.

Con la técnica del postesado se trata de aplicar la compresión tras el vertido y el secado in situ del hormigón. En el interior del encofrado se coloca una vaina de plástico, acero o aluminio, para seguir el trazado más conveniente en el interior de la pieza, siguiendo la franja donde, de otra manera, se registrarían tracciones en el elemento. Una vez que el hormigón se ha endurecido, los tendones se introducen a través de los conductos. Después, dichos tendones se tensan mediante gatos hidráulicos que reaccionan contra la propia pieza de hormigón. Cuando los tendones se han estirado lo suficiente, de acuerdo con las especificaciones de diseño, estos quedan atrapados en su posición mediante cuñas u otros sistemas de anclaje y mantienen la tensión después de que los gatos hidráulicos se retiren, transfiriendo así la presión hacia el hormigón. El conducto se rellena con grasa o con lechada de cemento para proteger los tendones de la corrosión.

Os paso un par de vídeos para que veáis cómo se realiza la técnica. Espero que os gusten.

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Demolición de un puente mediante martillo rompedor

En la industria de la construcción, siempre se presenta la necesidad de romper materiales y, como resultado de esto, deben ser utilizados equipos como martillos demoledores hidráulicos, robots de demolición y pinzas hidráulicas de demolición.

Un puente no solo puede demolerse con explosivos. A veces no hay más remedio que hacerlo con un martillo rompedor. Os dejo este enlace de Pep Lloveras sobre el tema. Otro enlace interesante es este pequeño proyecto sobre la retirada y demolición de un puente, que os podéis descargar en el siguiente enlace: http://www.oviedo.es/upload/contratos/docs/PROY_demolPTrubia.pdf

También os adjunto un vídeo para que veáis cómo se ha desmantelado un paso superior con maquinaria de demolición. En este caso, se trata de una estructura sobre la autopista 101 en el sur de California, que fue demolida en apenas 5 horas. El vídeo es de Anthony Plasencia. Espero que os guste.

Os paso otro vídeo, cuyo enlace ha facilitado Moisés de la Llave. En mayo de 2010 fue demolido mediante varios equipos hidráulicos dotados de mandíbulas (cizallas) en una primera fase y, posteriormente, mediante un martillo rompedor, el puente de la autovía A-42 sobre la N-400 en Toledo (entre Santa Bárbara y el Polígono), cuya estructura presentaba un peligroso deterioro y sería reemplazado por un nuevo puente.

Otro vídeo trata de la demolición del viejo Puente Chartershall en Escocia, que había sido golpeado por camiones en numerosas ocasiones. Se encuentra en la autopista M9, al norte de la salida 9, M9/M80 en Pirnhall Interchange. El proceso de demolición y construcción del nuevo puente duró 3 noches y tuvo un coste superior a 1 millón de euros.

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