Ingeniería

Una posible metodología proyectual para el diseño de puentes (parte 2)


Éste es el segundo de una serie de artículos en los que se propone una metodología proyectual para el diseño de puentes:

  1. Acerca del proceso de diseño de puentes
  2. Una metodología proyectual
  3. ¿Cómo garantizar un buen proyecto? Conclusiones

 

Una metodología proyectual

Lo bello es la consecuencia de lo correcto, dicta un aforismo japonés. Si trasladamos la sentencia al proyecto de puentes, se podríamos afirmar que un buen puente, incluso bello, será consecuencia de un correcto trayecto desde su concepción hasta su materialización. ¿Es posible especificar cuáles deben ser las características de este trayecto de un modo universal, que sea de aplicación para cualquier puente?

En este artículo se sugiere una sucesión de etapas en las que todo diseñador/proyectista debería detenerse de manera ineludible durante el proyecto de cualquier puente (durante más o menos tiempo en función de las características y complejidad del problema), independientemente de su luz, tipo de tráfico, localización, materiales y tecnologías empleados, etc. Esta sucesión de etapas constituiría ese trayecto, esa metodología proyectual hacia un buen puente, hacia un puente bello. Con seguridad el seguimiento de un método no es en sí mismo una condición suficiente para garantizarlo, pero sin duda es una condición necesaria.

El punto de partida de este trayecto sería el problema de cruce [P]. Como pasos intermedios cabría mencionar, de modo general, la definición del problema [DP], su descomposición en elementos [EP], la recopilación de datos [RD], el análisis de estos datos [AD], la fase creativa [C] (incluyendo estudios de alternativas y la elaboración de modelos preliminares), la verificación o cálculo [V], el análisis de materiales y tecnologías de construcción compatibles [MT] incluyendo posible experimentación [E], la realización de modelos de detalle [M] (que permitan detectar indefiniciones, incoherencias o incompatibilidades geométricas) y, por último, los planos constructivos [PC] que definan con precisión la solución [S] a la que se ha llegado.

Diagrama esquemático de una metodología proyectual para el diseño de puentes. Fuente: Héctor Beade

Diagrama esquemático de una metodología proyectual para el diseño de puentes. Fuente: Héctor Beade.

Aunque se esquematice como tal, este proceso, el de proyecto de puentes, dista de ser lineal. Por ejemplo, es imprescindible valorar materiales y procedimientos constructivos junto con el resto de datos recopilados antes de la fase creativa (aunque posteriormente se haga con mayor detalle). También puede ser necesario realizar cálculos estructurales preliminares durante esta misma fase creativa, aunque la verificación completa se realice con posterioridad, por lo que aparece más tarde en la secuencia. El proyecto de un puente debe seguir un proceso iterativo, más o menos largo en función de las características del cruce, en el que se vaya depurando progresivamente la solución en búsqueda de la mejor que el proyectista sea capaz de ofrecer.

La secuencia propuesta, una adaptación al contexto de los puentes de metodologías proyectuales clásicas del diseño general (como por ejemplo la recogida por el diseñador (industrial y gráfico) Bruno Munari en [1]), pretende ser, además de una herramienta que pueda resultar de utilidad para algunos, un elemento para la reflexión sobre el proceso de proyecto de puentes. Para reflexionar sobre las razones por las que, en demasiadas ocasiones, nos vemos obligados a convivir durante muchos años de nuestras vidas con obras que, por un motivo u otro, se alejan mucho de la solución óptima al problema que pretenden resolver. Y es que no debemos olvidar que un puente debería tener una vida útil de entre 100 y 120 años (dependiendo de la normativa con la que se proyecte) y un mal proyecto quedará ahí para siempre. Es por esto que el diseño/proyecto de puentes es un trabajo de una grandísima responsabilidad y todas las partes implicadas en ese proceso deberían entenderlo como tal.

Con un buen equipo, una adecuada asignación de presupuesto y plazo (la velocidad de proyecto y ejecución rara vez deberían ser los condicionantes principales en intervenciones de vida centenaria) y un método de trabajo correcto, aproximarse al rango de soluciones óptimas al problema debería ser una obligación.

1. El problema (P)

El problema a resolver es siempre la necesidad de cruce de una zona a otra. Lo primero que cabría plantearse es si realmente existe esa necesidad. En ocasiones (más frecuentemente en el caso del subgrupo de puentes que son las pasarelas peatonales) el encargo de un proyecto responde más a una necesidad política que a un problema de cruce real. Este tipo de actuaciones, en las que la funcionalidad, razón de ser fundamental de todo puente, no es un aspecto demasiado relevante, deberían tratar de evitarse. Rara vez tendrán una centenaria vida útil digna y, por lo general, supondrán un gasto que, al contrario de lo que debería corresponder a toda obra pública, no reportará grandes beneficios al conjunto de la sociedad.

Conviene reflexionar sobre la necesidad de cruce teniendo en cuenta no sólo la perspectiva inmediata, sino también la futura, tanto a medio como a largo plazo. En ocasiones puede existir una necesidad de cruce intensa durante un período de tiempo concreto, pero no así a partir de él. En otros casos se puede prever una necesidad de cruce futura adicional a la inmediata con la que, realizando una planificación adecuada, se podría compartir infraestructura. Plantear adecuadamente un problema exige un análisis de amplio espectro, visión a largo plazo y puede requerir la coordinación y acuerdo entre distintas administraciones.

Actuaciones tan globales como construir puentes que deben durar cien o más años, deben afrontarse desde una perspectiva también global en la fase de definición del problema, una perspectiva no restringida por divisiones administrativas (esto es, por supuesto, extensible a muchas otras obras civiles).

Uno de los muchos ejemplos de puente inconcluso que se pueden encontrar por todo el mundo. En este caso en Ciudad del Cabo (Sudáfrica). Está  en este estado desde 1977. ¿Existía realmente el problema de cruce? Fuente: Flickr (https://www.flickr.com/photos/jbdodane/15203235971)

Uno de los muchos ejemplos de puente inconcluso que se pueden encontrar por todo el mundo. En este caso en Ciudad del Cabo (Sudáfrica). Está en este estado desde 1977. ¿Existía realmente el problema de cruce? Fuente: Flickr.

2. Definición del problema (DP)

El cliente del diseñador es, en casi todos los casos, un organismo público. Es a este organismo, a los profesionales de la Administración, a quien le corresponde proponer y definir el problema. Deberán establecer la zona de cruce, el tipo o tipos de tráfico que tendrá el puente, su anchura útil aproximada (derivada de la intensidad del tráfico o conjunto de tráficos), si el cruce será temporal o definitivo o si, siendo definitivo, existe un uso temporal muy distinto del que tendrá en situación normal (caso de eventos específicos como Juegos Olímpicos, Exposiciones Universales o Internacionales, etc.).También deberán establecer, entre otros aspectos, el rango de asignación económica que corresponderá al proyecto, ejecución e incluso mantenimiento del puente. La definición del problema servirá para definir asimismo los límites en los que deberá moverse el proyectista.

Estudio de para el establecimiento de la sección de cruce de una pasarela peatonal

Estudio de para la determinación de la sección de cruce más adecuada para una pasarela peatonal.

La correcta definición del problema resulta básica para el éxito de un proyecto, por lo que el trabajo de los profesionales de la Administración a los que les corresponde es de una gran responsabilidad. En muchas ocasiones puede ser conveniente la intervención en esta fase de un equipo multidisciplinar que garantice la bondad de esta definición. En este sentido, la intervención de un proyectista de puentes (equipo o individuo) con la experiencia adecuada (que por lo general no formará parte de la propiedad) puede resultar básica, fundamentalmente para definir la posición de cruce. De este modo, el problema estructural habrá pesado, en la medida que le corresponda en cada caso, en la decisión sobre el trazado final.

La Expo de 2008 legó a Zaragoza dos nuevas pasarelas y un puente de carretera sobre el río Ebro. De estas obras, el Puente del Tercer Milenio y el Pabellón-Puente son cruces son muy próximos. Además este último sólo se puede usar durante los fines de semana y de día (con vigilancia permanente) y las aceras del primero están infrautilizadas. ¿Deberían haber sido el Puente del Tercer Milenio y el Pabellón-Puente un cruce único (probablemente con unas características diferentes a las de ambos)? Fuentes (de izquierda a derecha y de arriba a abajo): Google Maps (https://www.google.com/maps?t=k&q=41.665680,-0.908427); Expo Zaragoza Empresarial (http://www.expozaragozaempresarial.com/ubicacion/comollegar/); Héctor Beade; Héctor Beade; The National (http://www.thenational.ae/uae/in-pictures-world-expo-time-machine-look-back-on-162-years-of-history#12); Wikimedia (http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Interior_pabellon_puente.jpg)

La Expo de 2008 legó a Zaragoza dos nuevas pasarelas y un puente de carretera sobre el río Ebro. De estas obras, el Puente del Tercer Milenio y el Pabellón-Puente son cruces muy próximos. Además este último sólo se puede usar durante los fines de semana y de día (con vigilancia permanente) y las aceras del primero están infrautilizadas. ¿Deberían haber sido el Puente del Tercer Milenio y el Pabellón-Puente un cruce único (probablemente con unas características diferentes a las de ambos)? Fuentes (de izquierda a derecha y de arriba a abajo): Google Maps; Expo Zaragoza Empresarial; Héctor Beade; Héctor Beade; The National; Wikimedia.

Los puentes de Tablate y Tablate II en Granada son magníficas soluciones si se analizan independientemente obviando la existencia de otro puente tan próximo. Como conjunto tienen una relación extraña, tanto que uno de ellos trata de camuflarse para pasar desapercibido. Fueron construidos con menos de siete años de diferencia. ¿Podría haberse tenido previsión como para plantear un único gran puente como solución al problema conjunto de cruce? Fuentes (de izquierda a derecha): Google Maps (https://maps.google.com/maps?ll=36.91368,-3.52857&z=16&t=h&output=classic&dg=brw); Panoramio (http://www.panoramio.com/photo_explorer#view=photo&position=71&with_photo_id=50341941&order=date_desc&user=2370489)

Los muy próximos puentes de Tablate y Tablate II en Granada son magníficas soluciones si se analizan independientemente, obviando en cada caso la existencia de su casi mellizo. Como conjunto tienen una relación extraña, tanto que uno de ellos viste un traje de camuflaje para tratar de pasar desapercibido. Fueron inaugurados con menos de siete años de diferencia. ¿Podría haberse tenido previsión como para plantear un único puente como solución al problema conjunto de cruce? Fuentes (de izquierda a derecha): Google Maps; Panoramio.

3. Elementos del problema (EP)

La segunda fase del procedimiento metodológico propuesto consiste en la descomposición del problema en partes menores o subproblemas, que puedan ser afrontados con mayor facilidad que el problema en su integridad. En esta fase la responsabilidad principal se traslada ya al diseñador.

El principio de descomponer un problema en elementos menores para poder analizarlo procede de la segunda regla fundamental del método cartesiano [2]. Este método, de pretendida aplicación universal a todo campo del saber, resulta sorprendentemente vigente hoy en día en muchas disciplinas, estando el proyecto de puentes entre ellas. Descomponer el problema facilita el proceso de proyecto al permitir al diseñador centrarse en pequeños objetivos concretos a resolver. Habrá una solución óptima para cada uno de los subproblemas, sin embargo, estas subsoluciones pueden entrar en conflicto entre sí. Durante las siguientes fases del proceso de proyecto (es decir, en las siguientes etapas de esta metodología proyectual) será responsabilidad del diseñador conciliar las soluciones de los distintos subproblemas de manera creativa para dar una solución al problema general que esté próxima a la mejor de las posibles.

Retrato de René Descartes basado en el de Frans Hals de 1649 y portada de la primera edición del Discurso del Método, publicado por Ian Maire en 1637. Fuentes (de izquierda a derecha): Wikimedia (http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Frans_Hals_-_Portret_van_Ren%C3%A9_Descartes.jpg); Wikimedia (http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Descartes_Discours_de_la_Methode.jpg)

Retrato de René Descartes basado en el de Frans Hals de 1649 y portada de la primera edición del Discurso del Método, publicado por Ian Maire en 1637. Fuentes (de izquierda a derecha): Wikimedia; Wikimedia.

Cabe mencionar, entre los múltiples subproblemas en que se puede dividir el problema de cruce que dará lugar a un puente, los siguientes: el contexto histórico, cultural, social o político (entre otros) en qué se encontrará el puente; el entorno en qué se localizará, lo que comprende paisaje, orografía, geología y geotecnia, medio ambiente y climatología (viento, lluvia…), hidráulica, sismicidad, oleaje y posibles impactos, posible paso de peatones, vehículos rodados o embarcaciones bajo el puente…; las características y relevancia de otros puentes en la zona; el presupuesto disponible; etc. Estos subproblemas acotarán algunas características del puente como la altura de rasante, delimitarán un rango de materiales compatibles, de tipos de cimentación viables y de tecnologías constructivas posibles, darán una idea aproximada de las medidas que se requiere adoptar para su durabilidad y un largo etcétera.

Imágenes que hacen referencia a algunos de los subproblemas en los que se puede dividir un problema de cruce (en este caso de cruce para peatones y ciclistas sobre una ría).

Imágenes que hacen referencia a algunos de los subproblemas en los que se puede dividir un problema de cruce (en este caso de cruce para peatones y ciclistas sobre una ría).

Croquis en el que se acotan algunas características de una solución de cruce, en este caso relativas al gálibo necesario para navegabilidad y pendiente longitudinal máxima, como consecuencia de la división del problema en elementos (croquis de Héctor Beade).

Croquis en el que se acotan algunas características de una solución de cruce, en este caso relativas al gálibo necesario para navegabilidad y pendiente longitudinal máxima, como consecuencia de la división del problema en elementos (croquis de Héctor Beade).

Croquis en el que se acotan algunas características de una solución de cruce, en este caso relativas a la sección transversal y el canto máximo admisible de su tablero, como consecuencia de la división del problema en elementos  (croquis de Héctor Beade).

Croquis en el que se acotan algunas características de una solución de cruce, en este caso relativas a la sección transversal y el canto máximo admisible de su tablero, como consecuencia de la división del problema en elementos (croquis de Héctor Beade).

4. Recopilación de datos (RD)

Antes de pasar a pensar abiertamente en la solución al problema de cruce, resulta útil recopilar datos referentes a proyectos u obras que puedan guardar cierta similitud, en su totalidad o en algunos de sus aspectos, con el que se está desarrollando. Lo más normal es que se trate de puentes, ya formen parte de la experiencia previa propia o de la de otros equipos proyectistas. Pero pueden ser también útiles las aportaciones de otras disciplinas, especialmente en cuanto a materiales (el acero inoxidable y los materiales compuestos, ahora empleados en puentes, eran antes ya frecuentes en el diseño industrial) y procesos de fabricación (muchos elementos prefabricados empleados en la construcción de puentes, como tirantes o apoyos, parten de conocimientos previamente extendidos en la ingeniería industrial).

Los materiales compuestos reforzados con fibra de carbono (arriba) o de vidrio (abajo a la izquierda), así como el acero inoxidable (también abajo a la izquierda) fueron frecuentes en el diseño industrial antes de comenzar a utilizarse en el diseño de puentes. Son una muestra de la potencial utilidad de las aportaciones de otras disciplinas. Los hormigones de ultra altas prestaciones (UHPC) permiten posibilidades de diseño muy interesantes en algunos casos (y elementos auxiliares de construcción realmente compactos, como se puede ver en la fotografía inferior derecha) Fuentes (de izquierda a derecha y de arriba a abajo): Constuinnova; Constuinnova; Pedelta; Dywidag Systems International.

La recopilación de datos permite, en cierto modo, evitar la invención de la rueda en cada proyecto. Así, se pueden estudiar, por ejemplo, esquemas tipológicos, procedimientos constructivos, materiales o sistemas de instrumentación empleados en circunstancias similares a las del proyecto que se está desarrollando. Estudiando de modo crítico los datos recopilados se puede focalizar el esfuerzo dedicado a un nuevo proyecto en mejorar lo ya existente, en tratar de contribuir a que la ingeniería de puentes continúe progresando.

Recopilación de datos de cruces en circunstancias similares (fila superior) e inspiración en uno de estos cruces para plantear uno nuevo (fila central). En la fila inferior, recopilación de datos relativos a un procedimiento constructivo de aplicación a la pasarela en proyecto. Fuente de la foto superior izquierda: Panoramio (http://www.panoramio.com/photo/7706056); Croquis de Héctor Beade.

Recopilación de datos, en fase de diseño, correspondientes a soluciones de cruce en circunstancias similares a las de proyecto (fila superior) e inspiración en uno de estos cruces para plantear uno nuevo (fila central). En la fila inferior, recopilación de datos relativos a un procedimiento constructivo de aplicación a la pasarela en proyecto. Fuente de la foto superior izquierda: Panoramio; Croquis de Héctor Beade.

Hay casos en los que el uso poco creativo de los datos recopilados puede llevar a la copia. Porque, sí, también existen copias en el mundo de los puentes. Todo diseñador conocerá multitud de puentes atirantados similares entre sí, sin que prácticamente nadie se atreva a decir que unos son copia de otros. Sin embargo si, además de emplear un esquema tipológico análogo al de otro puente, los distintos subelementos estructurales se resuelven con una configuración geométrica igual a la de los de aquel y se emplean detalles similares, se estará incurriendo en la copia. En este caso, sería extraño que el proyecto no original resulte un buen proyecto, dado que rara vez dos problemas de cruce son totalmente análogos. El diseño copiado no habrá seguido una metodología proyectual como la que se describe en este artículo.

El incorrecto uso de los datos recopilados. El Puente de la Barqueta y sus copias polaca y taiwanesa. Fuentes (de izquierda a derecha): Spanien info (http://www.spanien-newsletter.de/index.php?id=36); Panoramio (http://www.panoramio.com/photo/8527593); Panoramio (http://www.panoramio.com/photo/8228753).

Consecuencias de la inadecuada gestión de los datos recopilados. El Puente de la Barqueta y sus copias polaca y taiwanesa. Fuentes (de izquierda a derecha): Spanien info; Panoramio; Panoramio.

5. Análisis de datos (AD)

El análisis de los datos recogidos permitirá ver cómo se han resuelto en distintos casos algunos subproblemas. Puede permitir delimitar el rango de trabajo del proyecto al llevar a descartar ciertas soluciones tipológicas y procedimientos constructivos, o suponer una orientación hacia el uso de determinados materiales o sistemas de fabricación. Incluso puede llevar a plantearse el buscar soluciones con esquemas no utilizados previamente, debido al descarte de todos los conocidos.

Estudio de alternativas de distintas soluciones para un cruce peatonal y ciclista (croquis de Héctor Beade)

Estudio de alternativas de distintas soluciones para un cruce peatonal y ciclista (croquis de Héctor Beade).

Estudio de alternativas de distintas soluciones de procedimiento constructivo para un arco ferroviario de 384 m de luz. De izquierda a derecha avance en voladizo de dos grandes celosías usando el propio tablero como cordón superior, el sistema anterior usando elementos provisionales a tracción como cordón superior, avance en voladizo del arco atirantado usando una torre provisional y ejecución del tablero con autocimbra (procedimiento con el que se está construyendo el puente) y variante del  sistema anterior izando un tramo central de arco trasladado por flotación (croquis de Héctor Beade en Arenas & Asociados).

Estudio de las distintas alternativas posibles para el procedimiento constructivo de un arco ferroviario de 384 m de luz. De izquierda a derecha, avance en voladizo de dos grandes celosías usando el propio tablero como cordón superior, el sistema anterior usando elementos provisionales a tracción como cordón superior, avance en voladizo del arco mediante atirantamiento usando una torre provisional y ejecución del tablero con autocimbra (procedimiento con el que se está construyendo el puente), y variante del sistema anterior izando un tramo central de arco previamente trasladado por flotación (croquis de Héctor Beade en Arenas & Asociados).

6. Creatividad (C)

La secuencia llega finalmente a la fase de la creatividad. En este caso la creatividad, procediendo según un método, reemplaza a la idea intuitiva vinculada a la forma artístico-romántica de resolver un problema. Mientras la idea, relacionada con la fantasía, puede proponer soluciones irrealizables o poco razonables por razones técnicas, materiales o económicas, la creatividad se mantiene en los límites del problema derivados del análisis de los subproblemas y de los datos previamente recopilados.

La creatividad requerida para el diseño de un puente es más un proceso cognitivo, que necesita de conocimiento y experiencia previa, que emocional (como lo sería la idea intuitiva). Para diseñar un puente se puede ser creativo fundamentalmente de dos maneras: por un lado mediante la creatividad deliberada y cognitiva y, por otro, mediante la creatividad espontánea y cognitiva. Puede emplearse principalmente una de ellas o una combinación de ambas.

La creatividad deliberada y cognitiva se fundamenta en el trabajo ya realizado en la disciplina en la que se pretende crear. Se genera en la corteza prefrontal del cerebro, que permite prestar atención focalizada y realizar conexiones entre los distintos fragmentos de información que han sido almacenados en otras de sus partes. Al ser aplicada esta creatividad, se unirán fragmentos del conocimiento preexistente para crear nuevas formas. Un ejemplo de creador deliberado y cognitivo fue Thomas Edison, que avanzó lentamente hacia algunos de sus inventos realizando experimento tras experimento, sin desanimarse ante cada uno de los miles de intentos erróneos.

Thomas Edison, la lámpara incandescente comercialmente viable (una de sus famosas aportaciones) y una sección longitudinal del cerebro con la zona involucrada en la creatividad deliberada y cognitiva marcada en rojo. Fuentes (de izquierda a derecha): Wikimedia (http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Thomas_Edison2-crop.jpg); Our Documents (http://www.ourdocuments.gov/doc.php?flash=true&doc=46); Science Museum of London (http://www.sciencemuseum.org.uk/images/i014/10276216.aspx); Wikimedia (http://en.wikipedia.org/wiki/Human_brain#mediaviewer/File:Sobo_1909_624.png).

Thomas Edison, la lámpara incandescente comercialmente viable (una de sus famosas aportaciones) y una sección longitudinal del cerebro con la zona involucrada en la creatividad deliberada y cognitiva marcada en rojo. Fuentes (de izquierda a derecha): Wikimedia; Our Documents; Science Museum of London; Wikimedia.

La creatividad espontánea y cognitiva, por su parte, involucra al ganglio basal del cerebro, que es donde se almacena la dopamina, y a una parte del cerebro que opera fuera de la consciencia. Durante esta creatividad, el cerebro consciente deja de trabajar en el problema y permite que la parte inconsciente tome el control. Al combinar actividad no relacionada, la corteza prefrontal es capaz de conectar la información de nuevas formas a través del procesamiento mental inconsciente. La famosa anécdota de Isaac Newton pensando en la gravedad al ver caer una manzana es un ejemplo de creatividad espontánea y cognitiva.

Isaac Newton, una manzana como la que parece que le inspiró a reflexionar sobre la gravitación universal y una sección longitudinal del cerebro con la zona involucrada en la creatividad espontánea y cognitiva marcada en morado. Fuentes (de izquierda a derecha): Wikimedia (http://commons.wikimedia.org/wiki/File:GodfreyKneller-IsaacNewton-1689.jpg); The Squeeze (http://thesqueezejuice.com/blog/2014/08/14/can-an-apple-a-day-really-keep-the-doctor-away/); Wikimedia (http://en.wikipedia.org/wiki/Human_brain#mediaviewer/File:Sobo_1909_624.png).

Isaac Newton, una manzana como la que parece que le inspiró a reflexionar sobre la gravitación universal y una sección longitudinal del cerebro con la zona involucrada en la creatividad espontánea y cognitiva marcada en morado. Fuentes (de izquierda a derecha): Wikimedia; The Squeeze; Wikimedia.

Aunque el diseño de puentes es un proceso fundamentalmente consciente, si el diseñador se ha inmerso suficientemente en los elementos del problema y en los datos recopilados, así como en sus conflictos, puede aspirar a que, habiendo tomado la parte inconsciente del cerebro el control, emerja una solución que dé respuesta simultánea a casi todos subproblemas de un modo innovador. Cuando esto sucede, constituye una de las mayores satisfacciones profesionales para un diseñador de puentes.

En esta fase de la metodología, la búsqueda de las soluciones más adecuadas a los distintos subproblemas y de la manera más apropiada para obtener el equilibrio entre éstas que permita alcanzar la mejor solución global que las armonice, requerirá de una profundización en el estudio de tipologías esbozado en la fase anterior, de la elaboración de modelos geométricos iniciales, de la realización de análisis multicriterio (para lo que es fundamental una correcta estimación de costes), etc.

Algunos esquemas y modelos tridimensionales preliminares asociados a la fase creativa del diseño de algunos puentes y pasarelas peatonales (diseños y croquis de Héctor Beade en Arenas & Asociados).

Algunos esquemas y modelos tridimensionales preliminares asociados a la fase creativa del diseño de algunos puentes y pasarelas peatonales (diseños y croquis de Héctor Beade en Arenas & Asociados).

7. Verificación (V)

En la fase de verificación se comprueba que la solución embrionaria resultante de la fase anterior (o soluciones si el diseñador se ha decantado por avanzar con más de una) resulte válida desde el punto de vista estructural, hidráulico, de su relación con la dinámica marina… Se realizan los cálculos necesarios para verificar lo anterior, a nivel general y de detalle, tanto en situaciones temporales constructivas como en situación definitiva. Estas comprobaciones pueden llevar a desechar esta solución y a la necesidad de volver a la fase anterior (creatividad) o incluso, en casos extremos, a la nueva definición del problema ante la imposibilidad de resolverlo según está expuesto. Lo más normal es que la experiencia y el trabajo realizado por la Administración que ha definido el problema y el equipo que está desarrollando el proyecto, hayan llevado a una solución preliminar que, una vez realizadas estas comprobaciones, sólo requerirá ajustes geométricos y dimensionales para seguir avanzando en el proceso.

La fase de verificación es mal considerada por muchos como la fundamental o prácticamente única en el proyecto de un puente. Es, sin duda, una fase importante pero, por lo general, ni siquiera la más importante del proceso. El cálculo debe ser una herramienta más del diseño. Pensar lo contrario sería equiparar diseñador a calculista, sería dar por hecho que, una vez planteado el problema, la solución a él es inmediata, obvia. Lo cierto es que esto puede ser así si (como demasiadas veces sucede) se encaja (o se hace encajar) un mismo puente en contextos no análogos, sin tener en cuenta las particularidades de cada caso. Procediendo de este modo, el diseñador podrá saltarse varias fases de la secuencia metodológica y aproximarse a un calculista. Los honorarios del proyecto así planteado podrían ser menores que los de uno completo, pero éstos no suelen ser demasiado relevantes en el cómputo general de la actuación, y además rara vez el proyecto más barato hará que el conjunto de la actuación resulte el más económico. Por otro lado, el puente resultante será, casi con total seguridad, sensiblemente mejorable en muchos otros aspectos.

Imágenes de la fase de la verificación estructural de puente de un puente urbano singular (diseño de Héctor Beade en Arenas & Asociados | las imágenes recogen parte del trabajo realizado por Pablo Alfonso y Marianela García).

Imágenes de la fase de la verificación estructural de un puente urbano singular (diseño de Héctor Beade en Arenas & Asociados | las imágenes recogen parte del trabajo realizado por Pablo Alfonso y Marianela García).

Imágenes de la fase de la verificación hidráulica de una pasarela peatonal sobre el cauce de un río (trabajo de Héctor Beade en Arenas & Asociados).

Imágenes de la fase de la verificación hidráulica de una pasarela peatonal sobre el cauce de un río (trabajo de Héctor Beade en Arenas & Asociados).

8. Materiales y tecnología (MT)

En esta fase se realizará el estudio en detalle de materiales y tecnologías de construcción compatibles con el proyecto. Es obvio que esto debe haber sido tenido en cuenta ya en fases previas, en mayor o menor medida, ya que los materiales principales de la estructura deben haber sido ya determinados y, tanto la valoración económica preliminar del puente (y de las alternativas desechadas), como su verificación estructural, nunca habrán sido lo necesariamente precisas si no se ha tenido en cuenta un procedimiento constructivo compatible. Sin embargo, ahora es el momento de analizar en profundidad materiales, detalles, sistemas de fabricación y ejecución… teniendo en cuenta la repercusión de todos ellos en la estructura general y su compatibilidad con ella. Se determinarán, por ejemplo, los sistemas concretos de pretensado o atirantamiento (provisionales o definitivos), los tipos de apoyos, barreras y sistemas de iluminación, los detalles para el correcto drenaje y para evitar chorretones… Se determinarán los medios auxiliares necesarios para la ejecución, que han de ser compatibles con el diseño previsto, se verificará que es posible disponer en obra de las instalaciones asociadas al procedimiento constructivo propuesto…

El sistema de atirantamiento empleado en un puente sustentado por cables puede condicionar de manera significativa su diseño (fotografías de Héctor Beade y visualizaciones de Bridon (http://www.bridon.com/uk/construction-industry/tied-arch-bridge-ropes/cable-ties/locked-coil-strand/).

El sistema de atirantamiento (cable y terminales) empleado en un puente sustentado por cables puede condicionar de manera significativa su diseño (fotografías de Héctor Beade y visualizaciones de Bridon).

Es básico analizar la repercusión del sistema de ejecución en la estructura general y su compatibilidad con ella (procedimiento constructivo de una pasarela peatonal mediante lanzamiento utilizando skid-shoes | diseño de Héctor Beade en Arenas & Asociados | asistencia en el proceso constructivo de VSL Heavy Lifting).

Es básico analizar la repercusión del sistema de ejecución en la estructura general y su compatibilidad con ella (procedimiento constructivo de una pasarela peatonal mediante lanzamiento utilizando skid-shoes | diseño de Héctor Beade en Arenas & Asociados | asistencia en el proceso constructivo de VSL Heavy Lifting).

Para ello el diseñador debe aproximarse al procedimiento constructivo real en fase de proyecto (secuencia de ejecución planteada en proyecto para un puente de ferrocarril de alta velocidad de 384 m de luz, coincidente con la que se está empleando en estos momentos en su construcción | diseño de Héctor Beade en Arenas & Asociados | modelado de la secuencia de construcción e  imágenes virtuales de Santiago Guerra).

Para ello el diseñador debe aproximarse al procedimiento constructivo real en fase de proyecto (secuencia de ejecución planteada en proyecto para un puente de ferrocarril de alta velocidad de 384 m de luz, coincidente con la que se está empleando en estos momentos para su construcción | diseño de Héctor Beade en Arenas & Asociados | modelado de la secuencia de construcción e imágenes virtuales de Santiago Guerra).

9. Experimentación (E)

La fase de experimentación puede ser necesaria, por ejemplo, en caso de pretender el empleo de nuevos materiales o productos industriales en el puente que se está proyectando (hormigones con características innovadoras o terminales de sistemas de atirantamiento diseñados específicamente, por ejemplo), detalles no habituales cuya viabilidad constructiva no está clara, etc. En estos casos, será necesario realizar modelos a escala real y/o campañas de ensayos que garanticen que las características esperadas de aquello sobre lo que se experimenta son tales que permiten su inclusión en el proyecto sin que existan dudas sobre su viabilidad constructiva o económica.

Un caso particular es el de la experimentación en túnel de viento. El deseo de determinar las cargas estáticas de viento a las que realmente estará sometido el puente (que pueden ser significativamente inferiores a las normativas), puede venir de la aspiración a reducir estas cargas diseñando secciones transversales con un deliberado buen comportamiento aerodinámico, o por la eventual obligatoriedad normativa de comprobar la sensibilidad de la estructura frente a efectos aeroelásticos. Los resultados de esta experimentación deberían estar disponibles en la fase de creatividad en el primer caso y de verificación en el segundo, con lo que estos ensayos deberán haber sido realizados, al menos en parte, en instantes previos de la secuencia de proyecto. De no ser así, en este punto simplemente servirán para comprobar si decisiones anteriormente adoptadas son correctas (pudiendo suponer, en el caso de no serlo, un problema para el desarrollo previsto del proyecto).

Ensayos aeroelásticos en túnel de viento de capa límite, en fase definitiva y de construcción, en el proyecto de un puente de ferrocarril de alta velocidad de 384 m de luz (diseño de Héctor Beade en Arenas & Asociados | estudios de viento y fotografías de Oritia & Boreas (www.oritiayboreas.com).

Ensayos aeroelásticos en túnel de viento de capa límite, en fase definitiva y de construcción, para el proyecto de un puente de ferrocarril de alta velocidad de 384 m de luz (diseño de Héctor Beade en Arenas & Asociados | estudios de viento y fotografías de Oritia & Boreas).

10. Modelos geométricos (M)

La solución llega a esta fase con un grado de desarrollo avanzado. En muchos casos, ya habrá sido necesaria la elaboración de modelos geométricos, virtuales o físicos, durante la fase creativa. En cualquier caso, la realización de nuevos modelos con un elevado grado de detalle, en este momento del proyecto, permitirá el total entendimiento de la solución, así como la detección de indefiniciones, incoherencias o incompatibilidades geométricas. Además los modelos virtuales pueden resultar de gran utilidad a la hora de materializar los planos constructivos.

Algunos ejemplos de modelos virtuales de distintas características elaborados en fase de proyecto (diseños de Héctor Beade, los tres últimos en Arenas y Asociados |  renderización del superior derecho de Christian Robles (rgb-studio.com) y renderización y fotomontajes de los dos inferiores de Óscar Payno (opminfografia.carbonmade.com).

Algunos ejemplos de modelos virtuales elaborados en fase de proyecto (diseños de Héctor Beade, los tres últimos en Arenas y Asociados | renderización del superior derecho de Christian Robles y renderización y fotomontajes de los dos inferiores de Óscar Payno).

11. Planos constructivos (PC)

Los planos constructivos deberán tener una calidad y un grado de detalle tal que permitan definir perfectamente el puente para su construcción. No deben existir incoherencias o indefiniciones. No existirá garantía de que una solución, por buena que sea, pueda ser ejecutada con éxito si no se ha reflejado correctamente en los planos constructivos.

Algunos ejemplos de planos constructivos de puentes y pasarelas (trabajo de Héctor Beade en Arenas y Asociados).

Algunos ejemplos de planos constructivos de puentes y pasarelas (trabajo de Héctor Beade en Arenas y Asociados).

12. Solución (S)

La solución al problema de cruce planteado, perfectamente definida, es el colofón al camino recorrido durante el proyecto. Si bien es prácticamente imposible garantizar que esta solución sea la mejor de las posibles, con un buen equipo, unos honorarios y un plazo acordes al problema a resolver, y siguiendo el proceso de diseño con interés, rigor, creatividad y honestidad, se debería garantizar, como mínimo, que la solución obtenida estará cerca de la óptima.

El esquema metodológico de proyecto descrito, no es ni fijo, ni único, ni definitivo. Todo diseño debería detenerse, por lo general, en las etapas especificadas. Sin embargo el orden en que se detiene y el tiempo y los recursos dedicados a cada una de ellas pueden variar significativamente en función del proyecto. Como ya se ha mencionado antes de comenzar su desarrollo, esta metodología proyectual, descrita como lineal para su más fácil explicación y comprensión, será en realidad y salvo para puentes muy sencillos, sumamente iterativa, obligando al diseñador a regresar a fases anteriores en numerosas ocasiones.

Referencias

[1] MUNARI B., ¿Cómo nacen los objetos? Apuntes ara una Metodología Proyectual, Gustavo Gili, Barcelona, 1983.

[2] DESCARTES R., Discour de la méthode pour bien conduire sa raison, et chercher la vérité dans les sciences, Ian Maire, Leiden, 1637.

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6 Comments

  1. Muy buen artículo!!
    Me ha encantado. Muy cuidado y elaborado. Enhorabuena!!

  2. Pingback: Una posible metodología proyectual para el diseño de puentes (parte 3)

  3. Pingback: Una posible metodología proyectual para el diseño de puentes (parte 1)

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  5. Pingback: Diseño de soluciones estándar en ingeniería (I)

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