Este artículo es un resumen del libro “Construcción de puentes de acero: mitos y realidades” que fue publicado por el Instituto Mexicano de la Construcción en Acero, A.C. (IMCA), y que constituye una versión actualizada y mejorada de la publicación original desarrollada por Johnson (2007) y editada por el Instituto Estadounidense del Hierro y el Acero (American Iron and Steel Institute, AISI).
Portada del Libro “Construcción de puentes de acero: mitos y realidades” del Instituto Mexicano de la Construcción en Acero, A.C. (IMCA).
La primera edición del documento original centraba su atención principalmente en los puentes construidos con vigas armadas de acero. Una segunda edición (Johnson 2007) se extendió para incluir puentes de acero prefabricados y modulares que usan vigas de acero laminadas, así como tubos y placas de acero corrugadas como materiales viables para la construcción de puentes y los resultados de investigaciones recientes sobre el análisis y diseño de puentes de acero.
El propósito de la publicación es disipar algunos mitos o conceptos erróneos alrededor del uso del acero en la construcción de puentes. Estos mitos, a menudo, surgen de experiencias pasadas que generalmente no consideran los cambios en la tecnología, la mejora de los materiales y productos, o la actualización en los criterios de diseño y las prácticas de la construcción actual. El apego de estos mitos puede limitar la competitividad de las soluciones que el acero puede proporcionar, conducen a un equivocado uso de los productos de acero, o impide al diseñador y los propietarios tomar ventaja de las opciones disponibles en puentes. Este artículo no pretende mostrar un estudio exhaustivo sobre los aspectos técnicos de diseño de puentes de acero, sino más bien ayudar a los diseñadores y propietarios para obtener el máximo beneficio del acero en la búsqueda de soluciones viables.
Uno de los más grandes mitos que existen alrededor de los puentes se centra en la creencia que, a diferencia de las estructuras de acero, las estructuras de concreto duran para siempre sin necesidad de mantenimiento. De hecho, se tiene la creencia que una vez que se han construido, los puentes de concreto armado o presforzado duran para siempre, mientras que los puentes de acero se corroen lentamente; la percepción es que el concreto es un material inerte que es menos vulnerable al medio ambiente que el acero estructural. Sin embargo, en realidad, el concreto se ve afectado por los mismos factores de deterioro ambiental que el acero, así que lo que generalmente se denomina deterioro de un puente de acero también está asociado a sus componentes de concreto (e.g., cubierta y subestructura). El deterioro del concreto es un tema que ha sido ampliamente investigado, pero no tan ampliamente discutido.
Por ejemplo, Kogler (2007) señala que las demandas asociadas con el paso del tiempo, la carga del tráfico y el aumento del uso de sales en carreteras como método para descongelar han provocado que la durabilidad de los puentes se vea afectada. Por esta razón, la corrosión de los cables de acero es un factor importante que ha provocado que se incremente el número de puentes clasificados como deficientes por el Sistema de Información de Administración de Puentes de los Estados Unidos (FHWA Bridge Management Information System).
Puente en Quebec, Canadá en el 2006. Imagen de Wikipedia
Asimismo, el Instituto Americano del Concreto (American Concrete Institute, ACI) reconoce que las estructuras de concreto están sujetas al deterioro. De hecho, se recomienda sellar la superficie de concreto para reducir la permeabilidad, ya que esto se considera el factor más importante que afecta los índices de deterioro de una varilla de refuerzo por la corrosión, la carbonatación, la reacción álcalisílice o ciclo de congelación y descongelación, los cuales también pueden ocurrir simultáneamente.
Cuando este tipo de deterioro interno en las barras de acero refuerzo o presfuerzo se presenta es muy grave, ya que la reparación o el remplazo del puente son soluciones muy costosas.
Estos defectos ocultos en un puente de concreto pueden ser extraordinariamente difíciles de detectar, y pueden llevar a un colapso catastrófico como el que sucedió en un puente en Quebec, Canadá en el 2006. Este puente, construido en 1970, colapsó debido a la falta o pérdida del refuerzo en los extremos de la viga, lo que es virtualmente imposible de detectar una vez que el puente ya está construido.
En contraste, el deterioro de las estructuras de acero es más visible. De hecho algunos signos de la corrosión podrían dar la impresión de que el acero es más propenso al mantenimiento; sin embargo, el acero es fácilmente reparable en casi cualquier etapa de la corrosión y con los años se ha demostrado su tolerancia notable a la falta de mantenimiento.
Otro mito sin fundamento, es la falsa idea de que los puentes de concreto tienen una vida útil mucho mayor que la correspondiente a los puentes de acero; sin embargo, no existe evidencia estadística suficiente hasta hoy que apoye esta premisa. En relación a la vida útil de los puentes de concreto, en comparación a la correspondiente de los puentes de acero, se han realizado varios intentos para demostrar que las estructuras de concreto duran más que el acero. Un ejemplo que descarta esta premisa, es el caso del primer gran puente de concreto pretensado en Estados Unidos, el puente Walnut Lane en Filadelfia, el cual fue reemplazado después de una vida útil de tan solo 40 años. Por supuesto, existen ejemplos de puentes de acero muy deteriorados por el insuficiente mantenimiento que también han sido remplazados, aunque también existen muchos puentes de acero con más de 100 años de vida útil que siguen siendo utilizados en la actualidad.
Puente Walnut Lane en Filadelfia. Imagen de Wikipedia
Tal vez la imagen más evidente se presenta en un exhaustivo estudio realizado por Veshofsky et al. (1993), donde se analizaron las tasas de deterioro de aproximadamente 577 mil puentes que, en ese momento, estaban incluidos en el inventario de la Administración Federal de Carreteras de los Estados Unidos (FHWA por sus siglas en inglés).
Sus conclusiones fueron que:
- (a) la edad del puente es el principal factor determinante del deterioro.
- (b) el segundo determinante en importancia del deterioro del puente es la intensidad media de tráfico. (c) el tipo de material utilizado en la superestructura no es un indicador de la esperanza de vida de un puente.
Un mito adicional es el relacionado con el uso del acero intemperizable o patinable, el cual se cree que sólo funciona en condiciones climáticas ideales. Sin embargo, cuando se usa correctamente, el acero intemperizable es el material más rentable para puentes si se consideran los costos iniciales y los costos a largo plazo. A través de los años, se han presentado algunos problemas aislados debido a la falta de conocimiento en el uso del material y/o el uso indebido. El hecho es que el acero intemperizable es aceptable ya en muchos países. Sin embargo, debido a ciertos problemas aislados, se hizo evidente la necesidad de normas para aprovechar eficientemente los beneficios económicos.
Un ejemplo de estas normas son las expedidas por la Administración Federal de Carreteras de los Estados Unidos (FMWA), la cual establece criterios sobre condiciones ambientales y del sitio, ubicación, diseño adecuado del drenaje y mantenimiento para mejorar la vida útil y el comportamiento de los puentes de acero.
Existen al menos otros veinte mitos y realidades relacionados con diferentes aspectos económicos, constructivos, de desempeño funcional y estructural, los cuales se pueden discutir y demostrar que la aplicación del acero estructural en puentes de cualquier claro pueden ofrecer diversas ventajas
competitivas respecto a las que se obtienen en la aplicación de puentes de solamente concreto. Por mencionar algunos: polémicas sobre pinturas y recubrimientos en puentes de acero; la durabilidad de los puentes prefabricados en módulos (figura 1) a diferencia de los puentes de panel; soluciones disponibles para puentes prefabricados en módulos; discusiones sobre el control de calidad y el costo de puentes armados en taller y en campo.
Figura 1. Puente prefabricado en el Bosque Nacional de Santa Fe en Estados Unidos. Imagen de Sísmica Magazine.
Figura 2. Colocación de puente prefabricado.
Figura 2. Vida útil y ventajas de los puentes con tubos de acero corrugado y las placas de acero (figura 3); realidades sobre los costos de galvanizado a largo plazo; comportamiento de los puentes de acero en zonas de riesgo sísmico; herramientas interactivas modernas para el prediseño de puentes de acero, entre muchos otros.
Mayores detalles sobre el debate de diversos mitos y realidades sobre los puentes de acero se pueden consultar en la publicación “Construcción de puentes de acero: mitos y realidades” (Tapia 2014).
Se recomienda al lector interesado comunicarse con el Instituto Mexicano de la Construcción en Acero (IMCA) para obtener mayor información sobre esta publicación.
- Publicado por Sísmica Magazine.
Autores:
Dr. Edgar Tapia Hernández (1, 2) y Dr. Tiziano Perea Olvera (1, 3)
(1) Comité Técnico del Insti tuto Mexicano de la Construcción en Acero, A.C. (IMCA)
(2) Profesor – Investi gador. Universidad Autónoma Metropolitana – Azcapotzalco.
[email protected]
(3) Profesor – Investi gador. Universidad Autónoma Metropolitana – Azcapotzalco.
[email protected]
Referencias:
• AASHTO / NSBA (2003), Steel Bridge Collaboration Document G 12.1 – 2003, “Guidelines for Design for Constructibility”. USA.
• FHWA (1989), “Uncoated Weathering Steel in Structures”, FHWA Technical Advisory T5140.22. October. USA.
• Kogler, B. (2007), “Concrete Bridges: Heading Off the Impending Durability Burden”, Journal of Protective Linings and Coatings, April. USA.
• Tapia, E. (2014), “Construcción de puentes de acero: mitos y realidades”. Instituto Mexicano de la Construcción en Acero (IMCA). México, D.F. MÉXICO. En proceso de impresión.
