Puente sobre el río Caroní entre San Félix y Puerto Ordaz, Venezuela. Vanos de 96 m de luz, 1963. Leonhardt & Andrä.
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.
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.
Puente de San Pablo (1892). Imagen procedente de los fondos de la Biblioteca Nacional de España
Vista actual del Puente de San Pablo. Imagen: V. Yepes, 2015.
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.
Detalle de la viga en celosía. Imagen: V. Yepes, 2015
Os dejo un vídeo de Florián Yubero sobre el puente.
Paso superior de hormigón postesado en Liria (Valencia)
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.
Antiguo puente Gerald Desmond. Wikipedia
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.
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:
El coste C, en euros, y las emisiones de CO₂, en kg varían de forma parabólica con la luz (L) del vano, en metros:
C=48.088L2+613.99L+31139
kgCO2=63.418L2+2392.3L+13328
Si se minimiza el coste, también se reducen las emisiones de CO₂, de forma que el ahorro en 1 euro equivale a ahorrar 1,75 kg de CO₂.
La esbeltez de los puentes de mínimo coste (L/18.08) y de mínimas emisiones (L/17,57) siempre son inferiores a L/17.
El espaciamiento entre las vigas se sitúa en torno a 5,85 m, oscilando entre 5,65 y 5,95 m.
Las estructuras de coste mínimo precisan 42,35 kg/m² de armadura pasiva, mientras que si se optimizan las emisiones, se necesitarían 37,04 kg/m².
Sorprende observar que, aunque parece que el hormigón de alta resistencia sería el adecuado para el prefabricado de las vigas, las estructuras óptimas se alejan de este supuesto. De hecho, el hormigón para el coste mínimo en las vigas prefabricadas oscila entre 40 y 50 MPa, alejado de los 100 MPa que permitía la optimización.
Por último, un análisis de sensibilidad de costes en los resultados optimizados indica que un aumento del 20% en los costes del acero haría que el coste total de la estructura aumentara un 10,27%, disminuyendo el volumen de acero empleado. Sin embargo, si sube un 20% el precio del hormigón, el coste total únicamente subiría un 3,41% y no variaría apenas el volumen consumido de hormigón.
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)
Puente George Washington. Wikipedia. Fotografía de John O’Connell
El puente George Washington es un puente colgante que cruza el río Hudson y conecta la ciudad de Nueva York con el estado deNew Jersey. Es el puente con mayor tráfico de vehículos del mundo, al atravesar la 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 Gilbertcomo 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, lo cual fue contrario a la voluntad del autor. Inaugurado en 1931 tras cuatro años de construcción, el puente tuvo un costo total 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 récord de luz anterior establecido por el puente Ambassador, en Detroit. Fue catalogado por Le Corbusier como «el puente más hermoso del mundo».
Aquí podéis ver un breve 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.
En este trabajo se describe un método para el análisis y el diseño de puentes de carretera prefabricados de hormigón pretensado, con sección transversal en doble U y vanos isostáticos. El procedimiento utilizado para resolver este problema combinatorio es una variante del algoritmo del recocido simulado, que emplea como movimiento un operador de mutación de los algoritmos genéticos (SAMO). El algoritmo se aplica al coste de estas estructuras a lo largo de las distintas etapas de su fabricación, transporte y construcción. El problema implica 59 variables de diseño discretas para definir la geometría de la viga y de la losa, los materiales de ambos elementos y la armadura activa y pasiva. Del estudio paramétrico se concluye una buena correlación entre el coste, las características geométricas, el armado y la luz del puente, lo cual resulta de gran interés para el predimensionamiento de estos puentes prefabricados. También se realizó un análisis de sensibilidad al cambio de costes, comprobándose que si aumenta en un 20% el coste del acero, se incrementa en un 11,82 % el coste total. Sin embargo, un aumento del 20 % en el coste del hormigón produce únicamente un incremento del 4,20 % en el coste total, 2,8 veces menos. Este análisis también mostró que las características de los puentes optimizados dependen de los escenarios económicos considerados para los precios del acero y del hormigón. Indicar, por último, que existe un incremento del volumen necesario de hormigón cuando se eleva el coste del acero; pero sorprendentemente, la variación en el volumen de hormigón es casi insensible a su encarecimiento.
Resultados interesantes:
El coste del puente se duplica cuando la luz aumenta de 20 a 40 m.
La resistencia característica del hormigón en la viga oscila entre 40 y 50 MPa para los rangos entre 20 y 40 m de luz, mientras que en la losa se encuentra entre 35 y 40 MPa.
El canto de la viga presenta una esbeltez que no baja de L/18.
El espesor de las almas es de 10 cm en todos los casos. El resto de las variables se relacionan con la luz y permiten el predimensionamiento de la estructura.
El estudio de sensibilidad de precios indica que un incremento del 20% en el coste del acero supone un aumento del 11,82% en el coste total. Sin embargo, el incremento es del 20% en el hormigón; el coste total solo sube un 4,20 %. La subida del acero conduce a estructuras con menos cuantías de acero, pero existe una variación significativa en el volumen del hormigón cuando este aumenta en un 20%.
Referencia:
MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; YEPES, V.; ALCALÁ, J. (2013). Design of prestressed concrete precast road bridges with hybrid simulated annealing.Engineering Structures, 48:342-352. DOI:10.1016/j.engstruct.2012.09.014. ISSN: 0141-0296.(link)
El puente de Vidin-Calafat, o puente II del Danubio, es un puente carretero y ferroviario abierto en junio de 2013 entre las poblaciones de Vidin (Bulgaria) y Calafat (Rumanía). El puente atraviesa el Danubio y constituye el segundo nexo entre ambos países.El puente ha sido diseñado por la ingeniería española Carlos Fernández Casado; Fomento de Construcciones y Contratas (FCC) se hizo cargo de levantar el puente y la vía ferroviaria a un coste aproximado de 225 millones de euros, mientras que el acceso a la plataforma corrió a cargo de la también empresa española Azvi. Consta de tres partes claramente diferenciadas: el viaducto de acceso para el ferrocarril y el viaducto de acceso en tierra. Las dos restantes suponen la construcción de un puente de dovelas prefabricadas, de 13 vanos, con luces entre 80 m en el canal no navegable y 180 m en el canal navegable.
La construcción comenzó oficialmente el 13 de mayo de 2007. Es el mayor proyecto de construcción búlgaro, el segundo puente sobre el Danubio; tiene una longitud total de 1.951 m. Consiste en la construcción de un puente combinado para tráfico rodado y ferroviario, que consta de cuatro carriles, ferrocarril de vía sencilla, carril bici y dos aceras para peatones y servicio y adicionalmente la construcción de las infraestructuras necesarias para el tráfico rodado y ferroviario, que incluyen una nueva estación de mercancías, 17 nuevos kilómetros de ferrocarril, la rehabilitación de la estación de pasajeros existente y la ejecución de siete enlaces a distinto nivel.
Hasta ahora, las dos ciudades estaban comunicadas únicamente por un ferry que no partía hasta completarse el pasaje. El trayecto y los trámites aduaneros suponían hasta tres horas, que con el nuevo puente se reducirán a menos de quince minutos.
Os dejo varios vídeos explicativos sobre este puente. Espero que os gusten.
