Importancia de los Sistemas de Gestión de Puentes
La pregunta no es si un Puente se va a caerse, la pregunta es ¿Cuándo? y ¿Cómo?; por lo cual es de suma importancia que las administraciones públicas implementen Sistemas de Gestión de Puentes, aprovechando las bondades de la tecnología BIM (Building Information Modeling) para: conocer la condición del estado físico de los puentes y estructuras similares, así como para la programación más óptima del recurso público en las tareas de manteniendo y reforzamiento, con el objetivo de garantizar la seguridad estructural y brindar confort a los usuarios de las carreteras en el país.
En el país existe una gran cantidad de Puentes y Estructuras similares que se encuentran en condiciones desfavorables de seguridad estructural, lo anterior debido principalmente a tres factores: la baja política pública para la conservación de dichas estructuras, el incremento de las cargas en la red carretera, además de los daños físicos que han sufrido las estructuras por agentes naturales de deterioro. Históricamente, las inversiones para la conservación de Puentes se han definido en función de la urgencia, lo anterior debido a la gravedad de los daños que se presentan en la estructura o por la necesidad de reconstrucción de los puentes colapsados; en lugar de ser de carácter preventivo.
Cabe mencionar que los orígenes de los daños en los puentes se clasifican en problemas de diseño, materiales, ejecución u operación. En la etapa de proyecto se comenten errores de diseño estructural, principalmente en el diseño por cortante y en la concepción de los apoyos; por otra parte los materiales usados para la construcción no son de la calidad marcada en norma, están contaminados o son sensibles a la corrosión; en la etapa de ejecución, varios de los problemas derivan de una mala supervisión (mal curado, mal vibrado, descimbrado a edad temprana, etc.) y en la etapa de operación, los daños se producen por sobrecargas en la estructura, por las condiciones climáticas, daños por accidentes y por las fuerzas de naturaleza (viento, sismo, etc.)
Para establecer un Sistema de Gestión de Puentes, el primer paso es realizar un inventario del estado físico de los Puentes y de las estructuras similares que conforman la red carretera, el cual incluya sus características geométricas. Dicha inspección rutinaria (visual) debe de realizarse al finalizar la construcción de un Puente y repetirse cada año, con la finalidad de obtener: los daños aparentes, las anomalías en su comportamiento, su funcionalidad vial y en el caso de estructuras que crucen un cuerpo de agua, su funcionalidad hidráulica. La metodología y sus recomendaciones para llevar cabo dicha inspección se puede encontrar en el Manual para Inspección de Puentes de la Secretaría de Infraestructura, Comunicaciones y Transportes.
Una vez que se realiza dicha inspección visual y con base a los daños y deterioros presentados en los diferentes elementos que conforman un Puente (cimentación, subestructura y superestructura); se asigna una clasificación al Puente o estructura analizada dentro de los tres grupos siguientes: Grupo “A”, para las estructuras que requieren atención porque corren un peligro inminente de colapsarse; Grado “B”, para aquellas estructuras que presenten daños moderados, pero no un riesgo para la seguridad pública, sin embargo requieren de trabajos de conservación periódica en un mediano plazo; y Grado “C”, que implica trabajos de mantenimiento rutinario, debido que en los mismos no se presenta ningún daño estructural.
En los casos que las estructuras inspeccionadas en las que se detectó algún daño o anomalía en su comportamiento, se deberá de llevar a cabo una inspección detallada por un equipo multidisciplinario y especializado en las principales áreas de la ingeniería civil; la cual de ser necesaria podrá ser complementada con estudios especializados, de acuerdo a cada caso en particular, entre los cuales se encuentran: medición de deflexiones, deformaciones, giros o esfuerzo, además de estudios de materiales, estudios hidrológicos, hidráulicos, de socavación, capacidad de carga, mecánica de suelos y las pruebas de carga; siendo estos los principales insumos para realizar el proyecto ejecutivo del reforzamiento, rehabilitación o la reconstrucción del Puente o estructura similar.
Estimar la capacidad estructural de un puente no es un problema fácil, dado que existen diversas incertidumbres en aspectos como lo son: el efecto dinámico, la fatiga y el grado de deterioro. El primer problema es que las normas consideran las cargas vivas como cargas estáticas, cuando realmente son cargas dinámicas, que tienen un efecto en la estructura en función de la masa, velocidad y frecuencia de paso, así como la masa y a la rigidez de la estructura, lo cual define la vibración natural del Puente. El segundo problema es que no se cuenta con un registro de las cargas que han circulado durante la operación del puente, dato requerido para determinar la disminución de la carga de rotura (fatiga) que experimenta el puente por el paso continuo de los vehículos. Por otra parte, el tercer problema es determinar en la estructura existente con absoluta precisión el deterioro físico causado por los agentes naturales.
En caso de que se requiera la revisión de la capacidad de carga del Puente para estimar su vida útil, se debe tener en cuenta que los materiales y vehículos de diseño fueron variando a lo largo del tiempo. En México, antes de 1960 se utilizaba acero de grado estructural con fy= 2,530 kg/cm2 y posteriormente fue sustituido en el mercado por un acero de alta resistencia de grado fy= 4,200 kg/cm2; por otra parte, antes de 1956 se utilizó la carga H-15 (13 ton) para el diseño de Puentes en México, de 1956 a 1971 la carga HS-15 (24 ton), de 1972 a finales de los años 80’s la carga HS-20 (32.6 ton), en la década de los 80´s y hasta la actualidad se utilizaron las cargas de los vehículos de diseño T3-S3 (48.5 ton) y T3-S2-R4 (72.5 ton); cabe mencionar que a partir del año 2000, varios puentes han sido diseñado con las cargas vivas IMT20.5 e IMT 66.5, propuestas por Instituto Mexicano del Transporte.
Con la información generada de las inspecciones rutinarias y detalladas, así como de los registros del historial de reparaciones y auxiliándose de las herramientas tecnológicas BIM en las que se organiza de forma eficiente la información generada de una manera gráfica y además facilita la generación de informes; se pueden predecir mediante métodos probabilísticos o mecanicistas las evaluaciones de los estados físicos de los Puentes a lo largo del tiempo; con lo cual las autoridades podrán tomar las decisiones y priorizar el recurso para las intervenciones en la conservación rehabilitación o reforzamiento de los Puentes, en función de las posibles consecuencias debido al estado actual y futuro de los Puentes.
Es importante señalar que la adecuada gestión de los Puentes debe establecerse tan pronto como se pueda ser posible en su fase de operación, para garantizar que los mismos sigan cumpliendo las funciones para los cuales fueron diseñados, alargado así, su vida útil. Sin embargo, aprovechando las tecnologías de vanguardia, los levantamientos de las estructuras existentes deben de integrase a la plataforma BIM; por otra parte, en los nuevos proyectos de Puentes se deberían de realizar utilizando BIM desde su fase de diseño y en su seguimiento en la fase de construcción; para lograr con ello estar a la vanguardia en los Sistemas de Gestión de Puentes.