Desde que en 1936 Eugène Freyssinet construyera el primer puente de hormigón pretensado del mundo, en el que las vigas y tableros eran prefabricados, la tecnología ha experimentado un avance imparable. Sin embargo, existen importantes retos de futuro que pasan, sin duda, por la sostenibilidad y por las tecnologías BIM. En relación con lo primero, la generalización de las declaraciones ambientales de producto servirá, sin duda, para valorar con mayor criterio la conveniencia de unas soluciones constructivas frente a otras, sin olvidar los aspectos sociales y económicos. Por otra parte, las tecnologías BIM impondrán un mayor rigor y definición en el proyecto, que sin duda, favorecerán los procesos de industrialización y prefabricación. En este sentido iniciativas como la creación de bibliotecas de elementos prefabricados modelados en BIM favorecerá claramente su uso. Os dejo a continuación un artículo de Alejandro López Vidal, gerente técnico de la ANDECE, que espero os sea de interés.
La prefabricación en elementos de puentes comenzó en España a principios de los años 50, con los primeros tableros de vigas prefabricadas pretensadas. Hoy en día existen soluciones prefabricadas para casi todas las tipologías de puentes de hormigón, aunque habitualmente solo se prefabrica el tablero.
A continuación, os dejo un vídeo de Grúas Rigar donde se puede ver el montaje de un puente en la carretera Betxí-Borriol. Resulta interesante ver el grado de precisión y maestría necesario para encajar las grandes piezas. Espero que os guste.
Fases de iniciación y propagación de la corrosión (Tuutti, 1982)
Cualquier tipo de infraestructura, ya sea una carretera o un puente, se deteriora con el paso del tiempo y también como resultado de acciones y solicitaciones externas. Otros factores que pueden determinar la duración de esta vida útil son los errores o defectos ocurridos en la fase de proyecto o durante el proceso de construcción. El tiempo, por tanto, influye directamente en la mayoría de las variables que intervienen en los procesos de deterioro, tanto físicos (acciones, características resistentes, interacción con el terreno, etc.) como químicos (corrosión, carbonatación, cloruros, sulfatos, etc.). El análisis de la vida útil de un puente es, por tanto, un proceso complejo que requiere identificar las variables que afectan a la durabilidad y su distribución temporal. El deterioro es un proceso inherente a las estructuras y, en consecuencia, inevitable, aunque los sistemas de gestión tratan de cuantificarlo y controlarlo mediante estrategias de mantenimiento. Sus efectos pueden ser devastadores, ya que reducen drásticamente sus aspectos funcionales, portantes, de confort y de seguridad.
Para profundizar en este tema, os dejo un vídeo producido por el Instituto Eduardo Torroja en el que Faviano Tavares explica cómo se aplican los métodos matemáticos para estimar la vida útil de las estructuras. Espero que sea de vuestro interés.
Inspección especial del Viaducto sobre el río Voltoya
Cualquiera que sea el sistema de gestión de un puente, todos ellos requieren de inspecciones que permitan evaluar, a distintos niveles de alcance, los posibles daños existentes y su evolución. En España, la «Guía para la realización de inspecciones principales de obras de paso en la Red de Carreteras del Estado«, de la Dirección General de Carreteras (2012), distingue tres niveles de inspección: básica, principal y especial. En este documento se entiende por “inspección” al conjunto de actuaciones técnicas realizadas conforme a un plan previo, que facilitan los datos necesarios para conocer en un instante dado el estado de conservación de un puente. La consecuencia de estas inspecciones es la determinación de las operaciones de mantenimiento o conservación cuando sean convenientes, o bien se asigna una marca de condición o estado de la estructura, o bien se adoptan medidas de rehabilitación, unas otras acciones extraordinarias.
Inspección básica o rutinaria:
Se trata del primer escalón dentro de las inspecciones, realizado por el personal encargado de la conservación rutinaria de la carretera (no necesariamente especializado en el ámbito estructural, pero con nociones básicas al respecto) en la que se encuentra ubicada la estructura. Su objetivo es detectar problemas importantes de manera precoz, sin tener que esperar a niveles superiores de inspección, que podrían acarrear un empeoramiento del problema con el paso del tiempo. Este nivel de inspección permite detectar deterioros tempranos y evitar que estos evolucionen a ser graves, así como localizar daños que necesiten una reparación urgente. Estas se materializan en fichas básicas adjuntas a las de conservación integral de la red gestionada.
Inspección principal:
Se trata de una inspección visual minuciosa que no requiere, a priori, de medios extraordinarios. Se llevan a cabo en campañas sistemáticas en función de los recursos humanos y técnicos disponibles. La inspección la lleva a cabo personal especializado dirigido por un ingeniero con sólidos conocimientos en patologías y áreas geológico-geotécnicas. Se recomienda una primera inspección principal, denominada «Inspección cero», que se realice antes de la puesta en servicio del puente y que sirva de referencia para determinar la evolución de los deterioros. La guía española mencionada anteriormente va un paso más allá y define el término Inspección Detallada como un caso particular de la Inspección Principal, dentro del cual se engloba un conjunto de estructuras que, por sus características, requieren medios auxiliares extraordinarios para la realización de la inspección, como plataformas, pasarelas de inspección, camiones grúa con canastilla, embarcaciones auxiliares, etc. El resultado se refleja en una ficha en la que, además de informarse del estado de la estructura en la inspección, se proporciona una valoración de su estado con respecto al resto de los puentes de la red gestionados. La periodicidad de las inspecciones principales depende de los recursos disponibles, aunque pueden adelantarse si hay informes que alerten de deterioros que comprometan la seguridad.
Inspección especial:
Las inspecciones especiales no son sistemáticas, sino que se realizan como consecuencia de los importantes deterioros detectados en una inspección principal o ante situaciones especiales como un impacto de un vehículo o una riada. Por lo general, son el paso previo a las labores de rehabilitación, reparación o refuerzo de la estructura. Requieren de un equipo técnico multidisciplinar, cualificado y altamente especializado en materias estructurales, geotécnicas y de análisis del deterioro de materiales. En este caso, no basta con realizar una inspección visual, sino que se requieren datos cuantitativos completos para evaluar el estado del puente. Con frecuencia, se llevan a cabo pruebas y ensayos destructivos o semidestructivos, como catas, testigos y otras pruebas relacionadas con la durabilidad. Con los resultados obtenidos se redacta un informe de caracterización y evaluación de daños o un proyecto de reparación. La dirección de los trabajos requiere un ingeniero jefe con amplia experiencia que planifique los trabajos de campo y tenga conocimientos estructurales y de gestión suficientes para coordinar al equipo de personas a su cargo. Este tipo de inspección puede ser de naturaleza tan variada que resulta difícil definirlo y detallarlo dentro de un sistema de gestión. No obstante, los resultados de las operaciones de reparación se introducen en el sistema, formando parte del inventario y la biblioteca de daños y costes de reparación.
A continuación os dejo algunos vídeos relacionados con este tema. Espero que os sean de interés.
El grupo español de la International Association for Bridge and Structural Engineering (IABSE) y la Escuela de Ingenieros de Caminos de la Universitat Politècnica de València organizan el taller/concurso de diseño de puentes “Workshop on Bridge Design 2016” el próximo 18 de noviembre.
El evento consiste en:
Un ciclo de conferencias y una mesa redonda con destacados proyectistas de puentes y estructuras singulares en la sesión de mañana. Las conferencias impartidas serán:
– S. Monleón y C. Lázaro “Recent experiences of intervention on historical bridges”.
– D. Knight “Moving bridges – collaboration and design”.
– F. Ibáñez “Nordic design made in Spain in the field of bridges and building structures”
– E.· McCann “Engineering alchemy – An examination of the real but surprising ingredients of great projects”.
Un taller en la sesión de tarde relacionado con el diseño de la pasarela peatonal objeto de concurso. El taller contará con la participación de los conferenciantes de la mañana y con otros profesionales de reconocido prestigio. Además, en la tarde del 17 de noviembre está prevista una visita guiada a diferentes puentes del río Turia que incluye una visita al emplazamiento de la pasarela del concurso.
Información detallada y el formulario de inscripción pueden encontrarse en:
El evento podrá seguirse on-line a través de un enlace que se difundirá en su momento y a través del hashtag: #WoBD2016 y será una oportunidad única para conocer y contactar directamente con destacados profesionales del ámbito de las estructuras.
La empresa alemana Weyss und Freitag adquirió la licencia del sistema Freyssinet en 1935 y ya en 1938 construyó en Alemania el primer puente viga de hormigón armado pretensado «in situ», concretamente un paso superior sobre la autopista en Oelde (Westfalia). Se trata de cuatro vigas de hormigón pretensado de sección en «I» con 31 m de luz, espaciadas a 1,40 m, con cuatro diafragmas intermedios y dos de apoyo, así como un tablero de hormigón armado. Con una altura de 1,60 m, la esbeltez conseguida con este puente, de 1/20, fue la mayor hasta ese momento en puentes viga. Las vigas se fabricaron en una bancada de pretensado situada junto a la obra y, posteriormente, se desplazaron sobre el andamiaje hasta su posición definitiva. Se usó acero al manganeso de alta resistencia como pretensado, con diámetros de 40 mm en el cordón inferior y 10 mm en el superior, con una resistencia de 960 MPa, de los que solo se utilizó el 55 % de la carga de rotura para el pretensado. Tal y como indica Manterola (1984), este puente fue pretensado en el sentido más estricto de la palabra, utilizando el molde metálico de las vigas como soporte para la puesta en carga de los alambres, lo cual produjo críticas por lo caro del procedimiento.
Imagen actual del puente
Referencias:
Manterola, J. (1984). Evolución de los puentes en la historia reciente. Informes de la Construcción, 36 (359-360):5-36.
Ricardo Bellsolá y Bayo (1836-1882) fue uno de esos ingenieros de caminos pioneros que introdujo como novedad en España la primera experiencia en la utilización del hormigón (en masa) hidráulico, de la que se tiene noticia hacia el año 1862. Hay que tener en cuenta que Vicat ya había investigado la fabricación de cementos artificiales entre 1812 y 1818, y que la primera aplicación del hormigón armado no aparecería hasta mediados de siglo, cuando Lambot construyó una pequeña barca con paredes delgadas.
En efecto, de forma muy modesta, pero bien documentada, se construye un puente sobre el río Iregua cerca del pueblo de Villanueva de Cameros (La Rioja), con una luz principal de 22 m, pero cuyo interés principal se encuentra en la pequeña obra de fábrica adyacente, de apenas 3 m de luz y 4.5 m de altura que se ejecuta monolíticamente con hormigón hidráulico en masa y cuya descripción podemos ver en una reseña de 1862 de la Revista de Obras Públicas. El puente se empezó a construir un 16 de mayo de 1860 por el contratista D. Domingo Garmendia, y si bien el director de las obras fue al principio el autor del proyecto, D. Alfonso Ibarreta, terminó su construcción, en particular las bóvedas, D. Ricardo Bellsolá, que en aquel momento era el ingeniero de la provincia. En la citada reseña de 1862, atribuible al propio D. Ricardo, ya se justifican los beneficios económicos del empleo del hormigón hidráulico, cuya bóveda se descimbró a los 10 días “sin que se notasen grietas ni defecto alguno de unión”.
Puente sobre el Iregua, en Villanueva de Cameros. Fotografía: José Ramón Francia
El paso siguiente que confirmó el éxito del primer experimento de D. Ricardo con los arcos monolíticos de hormigón en masa fue la construcción, hacia 1866, de los puentes de Lavalé y Lumbreras en la carretera de Logroño a Soria. Se trataban de dos obras muy semejantes, ambas de tres bóvedas de 10 m cada una. Sin embargo, para defender la dignidad de su obra, dispuso de unos “aristones” o boquillas exteriores de dovelas de piedra, pues parece ser que no le resultaba muy elegante el hormigón.
Puente de Lavalé sobre el río Iregua, de Ricardo Bellsolá (Fotografía: Juan Donaire Merino) http://ropdigital.ciccp.es/pdf/publico/2011/2011_SEPTIEMBRE_3524_03.pdf
El propio ingeniero nos explica que modificó la construcción de los arcos en ladrillo por el hormigón por motivos puramente económicos:
“Las circunstancia mencionadas y la de encontrarse en la localidad un cemento regular, que aunque caro en fábrica, estaba cerca de las obras, me sugirieron la idea de los arcos de hormigón hidráulico […] y es que se han construido bóvedas de hormigón hidráulico de una sola pieza, sin más precauciones para el hormigón que las que se usan en el de las fundaciones. Este sistema de construcción creo puede llegar a ser sumamente expedito y económico, cuando experimentos repetidos, hechos por personas ilustradas, fijen, ayudados de la teoría, los espesores mínimos de esta clase de bóvedas”.
Así, D. Adolfo Ibarreta, en 1860, proyectó las obras que faltaban para completar la carretera que ya había sido explanada para 1861 con unos puentes de ladrillo, pues era la solución más económica para hacer las bóvedas sobre las que iba a descansar el firme. No obstante, el ladrillo se encontraba a un precio desorbitado al estar construyéndose, por entonces, el ferrocarril Tudela-Bilbao.
Sin embargo, el propio D. Ricardo se ve forzado, por motivos también económicos, a fabricar su propio cemento en una instalación provisional cerca del tajo. De ese modo, convierte un molino harinero situado en Torrecilla de Cameros en una fábrica artesanal de cemento Portland. Comprobó que una vez cocida la piedra caliza, más bien margosa, triturada, poseía buenas cualidades hidráulicas. Como curiosidad, decir que no se atrevieron a descimbrar los arcos hasta pasados ocho meses, aunque mucho antes ya se había separado la bóveda del encofrado por sí sola.
Hablar de los inicios del hormigón armado en España es hablar de dos personajes muy diferentes que pueden considerarse los verdaderos impulsores del hormigón armado en España: José Eugenio Ribera y Juan Manuel de Zafra y Esteban, pero eso ya requiere otro post.
Sin embargo, para tener una visión completa de este nuestro protagonista, os dejo la referencia del propio Ricardo Bellsolá, que en la Revista de Obras Públicas del año 1867 publicó una memoria sobre estos puentes. Una mención muy especial requiere las 15 recomendaciones prácticas que D. Ricardo nos deja en sus memorias, relativas a la fabricación y puesta en obra del hormigón, pues sorprende lo acertado que para su época fueron estas conclusiones (criterios de descimbrado, hormigonado en tiempo demasiado caluroso o frío, reducir al máximo el agua de amasado, cubrir y proteger con tierra la bóveda de hormigón recién vertida, etc. También es muy aconsejable el reciente artículo del profesor L.J. Sanz sobre el mismo tema.
Referencias:
Arenas, J.J. (2002) Caminos en el aire. Los puentes. Tomos I y II. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, Madrid.
Rubiato, F.J. (2009). Los puentes de Cenicero-Elciego y Baños de Ebro. El tránsito en la utilización de la bóveda de sillería a la de hormigón en masa. Sexto Congreso Nacional de la Historia de la Construcción, Valencia, 21-24 de octubre (link)
El Puente Emilio (Pons Aemilius) o Ponte Rotto. Imagen: V. Yepes
El Puente Emilio, llamado también Lapideo, o como se le conoce de forma más popular, el Ponte Rotto (en ruinas), fue probablemente el primer arco de piedra sobre de Roma sobre el Tíber. Este puente se construyó para apoyar al Puente Sublicio, dado que éste no era adecuado para soportar el paso de carros y material pesado. El puente se construyó por encargo de los censores Marco Emilio Lepido y Marco Fulvio Nobiliore, en el 179 a.C. El puente se ha destruido y reconstruido en numerosas ocasiones durante los primeros días de la República Romana, y sufrió daños a lo largo de su historia debido a las crecidas del río, siendo reconstruido muchas veces. Sin embargo, la gran inundación de 1598 hizo desaparecer tres de los seis arcos y el puente nunca más se reconstruyó. Aunque en el siglo XIX los restos del puente se unieron con pasarelas metálicas, al final se eliminaron las pasarelas y los dos arcos más cercanos a la orilla para construir los diques modernos del río. Hoy quedan sólo uno de los tres arcos del siglo XVI, de 24 m de luz, con bóveda de ladrillo de tardía restauración renacentista, que se apoya posiblemente en los pilones originales del siglo II a.C.
Con motivo de la terminación del puente Hong Kong-Zhuhai-Macao, el programa de «Esto me suena», de Radio Nacional de España, me realizó una pequeña entrevista para explicar algunos de los aspectos de este puente. En este post os dejo la entrevista y una pequeña descripción del mismo, señalando algunas páginas donde podéis ampliar información si os interesa.
Elpuente Hong Kong–Zhuhai–Macaoes un proyecto que consiste en una serie depuentesytúnelesque conectanHong Kong,MacaoyZhuhai, las tres ciudades principales deldelta del río de las PerlasenChina. Este puente tiene una longitud total de 55 km, 6,7 de ellos bajo el agua y 23 sobre el mar, convirtiéndolo en el más largo de su tipo en el mundo. Su desarrollo conforma la red nacional de carreteras del país que une los bancos occidental y oriental del río; y servirá para transportar pasajeros y carga entre la región de Hong Kong, la parte continental de China y la región de Macao. Este puente reducirá el tiempo que se tarda en ir en coche de Hong Kong a Zhuhai, en la parte continental de China, pasando de 3 horas a solo 30 minutos.
El puente consta de dos islas que unirá un túnel de 6,7 km, permitiendo el paso del tráfico marítimo. Cada isla está construida por 130 cilindros de acero de 22 m de diámetro, 40/50 m de longitud y 450 t de peso. En el vídeo que os muestro a continuación se puede ver cómo se introducen estos grandes cilindros mediante vibración.
Hoy 30 de septiembre de 2016 ha tenido lugar la defensa de la tesis doctoral de Dª Tatiana García Segura denominada «Efficient design of post-tensioned concrete box-girder road bridges based on sustainable multi-objective criteria», dirigida por Víctor Yepes Piqueras. La tesis recibió la calificación de «Sobresaliente Cum Laude» por unanimidad, con mención internacional. Presentamos a continuación un pequeño resumen de la misma.
Resumen:
Los puentes, como parte importante de una infraestructura, se espera que reúnan todos los requisitos de una sociedad moderna. Tradicionalmente, el objetivo principal en el diseño de puentes ha sido lograr el menor coste mientras se garantiza la eficiencia estructural. Sin embargo, la preocupación por construir un futuro más sostenible ha provocado un cambio en las prioridades de la sociedad. Estructuras más ecológicas y duraderas son cada vez más demandadas. Bajo estas premisas, los métodos de optimización heurística proporcionan una alternativa eficaz a los diseños estructurales basados en la experiencia. La aparición de nuevos materiales, diseños estructurales y criterios sostenibles motivan la necesidad de crear una metodología para el diseño automático y preciso de un puente real de hormigón postesado que considere todos estos aspectos. Por primera vez, esta tesis estudia el diseño eficiente de puentes de hormigón postesado con sección en cajón desde un punto de vista sostenible. Esta investigación integra criterios ambientales, de seguridad estructural y durabilidad en el diseño óptimo del puente. La metodología propuesta proporciona múltiples soluciones que apenas encarecen el coste y mejoran la seguridad y durabilidad. Al mismo tiempo, se cuantifica el enfoque sostenible en términos económicos, y se evalúa el efecto que tienen dichos criterios en el valor óptimo de las variables.
En este contexto, se formula una optimización multiobjetivo que proporciona soluciones eficientes y de compromiso entre los criterios económicos, ecológicos y sociales. Un programa de optimización del diseño selecciona la mejor combinación de geometría, tipo de hormigón, armadura y postesado que cumpla con los objetivos seleccionados. Se ha escogido como caso de estudio un puente continuo en cajón de tres vanos situado en la costa. Este método proporciona un mayor conocimiento sobre esta tipología de puentes desde un punto de vista sostenible. Se ha estudiado el ciclo de vida a través de la evaluación del deterioro estructural del puente debido al ataque por cloruros. Se examina el impacto económico, ambiental y social que produce el mantenimiento necesario para extender la vida útil del puente. Por lo tanto, los objetivos propuestos para un diseño eficiente han sido trasladados desde la etapa inicial hasta la consideración del ciclo de vida.
Para solucionar el problema del elevado tiempo de cálculo debido a la optimización multiobjetivo y el análisis por elementos finitos, se han integrado redes neuronales en la metodología propuesta. Las redes neuronales son entrenadas para predecir la respuesta estructural a partir de las variables de diseño, sin la necesidad de analizar el puente. El problema de optimización multiobjetivo se traduce en un conjunto de soluciones de compromiso que representan objetivos contrapuestos. La selección final de las soluciones preferidas se simplifica mediante una técnica de toma de decisiones. Una técnica estructurada convierte los juicios basados en comparaciones por pares de elementos con un grado de incertidumbre en valores numéricos que garantizan la consistencia de dichos juicios. Esta tesis proporciona una guía que extiende y mejora las recomendaciones sobre el diseño de estructuras de hormigón dentro del contexto de desarrollo sostenible. El uso de la metodología propuesta lleva a diseños con menor coste y emisiones del ciclo de vida, comparado con diseños que siguen metodologías generales. Los resultados demuestran que mediante una correcta elección del valor de las variables se puede mejorar la seguridad y durabilidad del puente con un pequeño incremento del coste. Además, esta metodología es aplicable a cualquier tipo de estructura y material.
Desde que en 1936 Eugène Freyssinet construyera el primer puente de hormigón pretensado del mundo, en el que las vigas y tableros eran prefabricados, la tecnología ha experimentado un avance imparable. Sin embargo, existen importantes retos de futuro que pasan, sin duda, por la sostenibilidad y por las tecnologías BIM. En relación con lo primero, la generalización de las declaraciones ambientales de producto servirá, sin duda, para valorar con mayor criterio la conveniencia de unas soluciones constructivas frente a otras, sin olvidar los aspectos sociales y económicos. Por otra parte, las tecnologías BIM impondrán un mayor rigor y definición en el proyecto, que sin duda, favorecerán los procesos de industrialización y prefabricación. En este sentido iniciativas como la creación de bibliotecas de elementos prefabricados modelados en BIM favorecerá claramente su uso. Os dejo a continuación un artículo de Alejandro López Vidal, gerente técnico de la ANDECE, que espero os sea de interés.
