ACADEMIA NACIONAL DE INGENIERÍA SECCIÓN INGENIERÍA CIVIL INFORME DE ACTIVIDADES DESARROLLADAS DURANTE EL AÑO 2011

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1 351 ACADEMIA NACIONAL DE INGENIERÍA SECCIÓN INGENIERÍA CIVIL INFORME DE ACTIVIDADES DESARROLLADAS DURANTE EL AÑO 2011 Durante 2011 se realizaron las siguientes exposiciones, coincidentes con las Sesiones Plenarias: 4 de abril: Ing. Tomás Del Carril sobre Puentes: El desafío de unir. 4 de junio: Ing. Alberto Hugo Puppo sobre Mecánica no lineal, caos y fractales. 5 de septiembre: Ing. Manuel Solanet sobre Decisiones de ingeniería basadas en beneficios y costos intertemporales. En varias reuniones de la Sección de Ingeniería Civil se consideró la conformación de un Instituto de Construcciones y Estructuras. Se solicitó a los integrantes de la Sección que propusieran candidatos para integrar el Instituto. Como temas prioritarios a tratar se mencionaron a priori : a) La enseñanza de la Ingeniería Civil teniendo en cuenta las necesidades actuales; b) La Seguridad Estructural en las excavaciones a cielo abierto y en túnel.

2 352 ACTIVIDADES DE LAS SECCIONES E INSTITUTOS DE LA ACADEMIA

3 353 El Desafío de Unir 1 Ing. Tomás A. del Carril Académico de Número Introducción Se presenta un libro de divulgación sobre los puentes de la Concesión de accesos a Buenos Aires que actualmente explota la empresa Autopistas del Sol. El texto y las fotografías que componen el mismo se consideran un aporte importante para la difusión en la sociedad del conocimiento de la Ingeniería como disciplina profesional de alto contenido técnico social y ético, componente relevante para el logro de objetivos de desarrollo sustentable y equitativo del país, como dice el Estatuto de la Academia Nacional de Ingeniería. Objetivos de publicación La iniciativa de AUSOL estuvo motivada por la idea de incentivar entre los usuarios de la autopista el interés por los puentes de la concesión. Hay una gran cantidad de personas que circulan diariamente por los diferentes ramales de la concesión y no tienen conciencia de lo que significa una obra de Ingeniería como lo es un puente. Estos usuarios no se preguntan el por qué existe un puente en un determinado lugar ni por qué tiene esa forma ni en qué forma debió haber sido ejecutado, etc. Esto llevó a los autores a imprimirle, en la obra un doble significado al concepto de puente, como una metáfora de unión y diálogo. 1 Presentación del libro El desafío de unir, editado por Autopistas del Sol, realizada luego de la sesión plenaria del 4 de julio de 2011.

4 354 ACTIVIDADES DE LAS SECCIONES E INSTITUTOS DE LA ACADEMIA Por un lado, se aprovechó el simbolismo que el puente lleva implícito como medio de unión. Al construir una autopista se practica, en cierto sentido, un corte en la trama urbana o suburbana que genera ciertos aislamientos o corte en las comunicaciones diarias de los pobladores, y los puentes son los que permiten aliviar las consecuencias de ese corte y restablecer la comunicación entre ambos lados de la autopista. Por otro lado, el Concesionario concibió esta obra como una forma de establecer un puente entre la empresa y sus usuarios. Para concretar estos objetivos, recurrió a una descripción amena y no excesivamente técnica, pero correcta, de los diferentes aspectos que llevan a la concreción de un puente como estructura y como componente vial de una carretera. Se buscó, en definitiva, una forma de transmitir a los usuarios elementos que despierten su interés sobre los puentes. Los Puentes de la Concesión La concesión de Autopistas del Sol consta de la Avenida General Paz, el Acceso Norte y los ramales a Tigre, Campana y Pilar. En estas autopistas se encuentran construidos 294 puentes, muchos de ellos fueron entregados por la Dirección Nacional de Vialidad, cuando se estableció el contrato de Concesión, pero la mayor parte de ellos fueron construidos por Autopistas del Sol durante este período iniciado desde que obtuvo la Concesión. Historia de Dos Caminos En el libro se relata someramente la historia de dos caminos: la Avenida General Paz y el Acceso Norte. La avenida General Paz La Av. Gral. Paz fue proyectada por el Ing. Pascual Palazzo e inaugurada en Al poco tiempo de inaugurarse, se produjo el cambio la mano en la Argentina. El diseño original, como avenida parque, tenía gran cantidad de espacios verdes y un diseño novedoso para algunos distribuidores de tránsito: el denominado doble lazo, que se había ideado como solución eficiente y segura con poca ocupación de terreno, pero respondía a su uso con mano izquierda. En el doble lazo, todas las entradas y salidas en la autopista se producían sobre el carril de baja velocidad, recostado sobre la izquierda.

5 355 Pocos meses después de su inauguración, este tipo de distribuidor perdió su sentido desde el punto de vista de la seguridad vial, ya que las entradas y salidas quedaron sobre los carriles de mayor velocidad. Esta información resulta seguramente atractiva para el usuario que no se detiene a pensar por qué motivo debieron ser modificados todos los distribuidores tipo doble lazo que aún estaban en servicio después de 40 años de haberse invertido el sentido de circulación. Se muestran los puentes tipo pórticos contrapesados, con su dintel de altura variable y que son tan característicos de la Avenida General Paz. Sin duda fueron en su momento construcciones de avanzada, como lo fue toda la avenida. Estos pórticos fueron construidos en ménsula desde ambos extremos y se colocaron cargas antes de hormigonar la unión entre los dos voladizos contrapesados. Luego del fraguado del hormigón de la clave, se quitaron las cargas con la idea de generar un preesfuerzo que se opondría a la acción de las cargas. No se advirtió, por poco conocido en la época, que este tipo de pretensados, obtenidos por deformaciones impuestas, se pierde por la relajación del hormigón, material que es en realidad viscoso y tiene un comportamiento reológico. De todas maneras, estos pórticos han tenido un buen comportamiento, por ser la sección de la clave una verdadera articulación en virtud de su escasa rigidez. Esos puentes, como otros construidos en la época, han quedado obsoletos por cuestiones de gálibo vertical y también horizontal, al aumentar la altura de los vehículos pesados y ser ensanchada la avenida. El Acceso Norte El acceso Norte es el otro camino que interviene en esta historia. Fue construido mucho tiempo después que la Avenida Gral. Paz. En su momento, también se construyeron puentes tipo pórtico de aspecto similar a los de la Av. Gral. Paz, pero fueron diseñados con otro concepto estructural. Muchos de estos puentes, todos los pasos elevados sobre la autopista, tuvieron que ser demolidos durante la ejecución de la actual autopista al iniciarse las obras de la concesión. Los trabajos de demolición fueron hechos con máquinas adaptadas al medio en el cual se trabajaba, no se podían usar explosivos y se trataba de hacer las demoliciones produciendo el menor impacto posible al tránsito, que siempre estuvo circulando durante la construcción de la autopista que hoy tenemos, y a los vecinos.

6 356 ACTIVIDADES DE LAS SECCIONES E INSTITUTOS DE LA ACADEMIA Los Distintos Tipos de Puentes Con un fin didáctico, en el libro se van presentando los distintos tipos de puentes para ilustrar qué es un puente carretero, cuáles son ferroviarios, cuáles son peatonales y cuáles son puentes sobre cursos de agua; sus características distintivas, los diferentes tipos de puente que pueden construirse para cada uso y las razones por las cuales los ingenieros optan por uno u otro diseño. Con profusión de excelentes fotografías, ejemplos y textos muy bien redactados, se explica también otra clasificación que se puede hacer según el material con el cual están construidos. Así, se presentan los puentes de hormigón armado, los de hormigón pretensado y los de acero, reticulados y de alma llena. Se explican e ilustran con imágenes de su construcción los diferentes procedimientos constructivos que se utilizaron, qué partes de los puentes se ejecutaron con elementos prefabricados y los métodos de montaje de estas estructuras; qué partes no pueden, en general, prefabricarse y se ejecutan in situ, como las losas, los voladizos, etc. Con respecto a los terraplenes de acceso a los puentes, que en gran cantidad están realizados con Tierra Armada, también se explica el concepto de esta técnica y, mediante imágenes tomadas durante la construcción, la forma de ejecutarlos. El usuario observa los muros de contención y estribos de los puentes, cuyas paredes están formadas por escamas de hormigón, y es difícil que imagine la concepción estructural de estos elementos. Otra característica de la ingeniería de puentes es su evolución a través del tiempo. La gran cantidad de puentes de la Concesión permite ilustrar en cierta forma esta evolución, explicando cómo han ido variando los procedimientos constructivos y los materiales utilizados con el paso de los años. El ejemplo más claro de esta evolución lo constituye el largo puente que permite el paso del ferrocarril General Belgrano sobre el Acceso Norte y sus colectoras, en las inmediaciones de la Avenida General Paz. Actualmente conviven a lo largo de su estructura tramos metálicos de alma llena, tramos de hormigón pretensado y el más moderno puente empujado bajo el terraplén de las vías para la calle Blas Parera. El Trabajo de los Ingenieros Para llevar a cabo estas obras, los Ingenieros Civiles deben realizar diversos tipos de estudios y trabajos propios de su profesión. A través de ejemplos claros se intenta explicar, de un modo sencillo, todos los trabajos e investiga-

7 357 ciones que diferentes ramas de la Ingeniería deben realizar para llevar a cabo los diseños y la construcción de los puentes mostrados. Topografía Se describe cómo interviene, en primer lugar, la Topografía para estudiar las características del terreno en cuanto a sus niveles, a fin de decidir si un determinado cruce debe ser un paso inferior o superior. El usuario común no presta, por lo general, atención al por qué en un determinado cruce la autopista cruza por arriba de una calle y en otro, es la calle la que pasa sobre la autopista. Y en caso de que se imaginara el motivo, no atribuye a los ingenieros la selección de una entre las diferentes opciones que se presentan al comenzar un diseño. Geotecnia Hay un capítulo dedicado a la Geotecnia, donde se explica que esta rama de la Ingeniería busca el conocimiento de los suelos en su aspecto resistente para determinar cómo debe realizarse la fundación de los puentes. Se destaca cómo este conocimiento participa primordialmente en la elección del tipo de puente que se puede ejecutar en un determinado lugar. La gran variabilidad de los estratos de suelo en los que deben fundarse los puentes explica la necesidad de realizar estudios en cada obra en particular. Es así que resultan completamente diferentes las fundaciones de un puente en Av. General Paz y Cabildo con las de otro que se encuentra en el Acceso Norte sobre el río Reconquista, por ejemplo. Es necesario, por lo tanto, realizar sondeos para la toma de muestras que luego se ensayan en laboratorios especializados y hacer ensayos en el sitio, para obtener una representación de los suelos encontrados y sus propiedades mecánicas a fin de diseñar las fundaciones de cada puente. Esta información permite al ingeniero geotécnico extraer conclusiones y recomendar soluciones técnicamente correctas y seguras al ingeniero estructural, para que pueda proyectar el puente adecuado a las características que tendrán las fundaciones. Hidrología e Hidráulica La Hidrología es la parte de la Ingeniería Civil que realiza la determinación de los caudales que deben de pasar por los puentes a construir sobre cursos de agua. A su vez, la Hidráulica interviene en la definición de las características de los puentes a través de los estudios hidráulicos que se alimentan

8 358 ACTIVIDADES DE LAS SECCIONES E INSTITUTOS DE LA ACADEMIA de los estudios hidrológicos y analizan el comportamiento del agua en la zona de las obras. Mediante la resolución de modelos matemáticos más o menos complejos, de los cauces y las cuencas de aporte, etc., se determinan las velocidades, las socavaciones y las cotas de inundación que se producirán durante las crecidas, ya que se ha comprobado que la mayoría de los colapsos de puentes provienen de socavación producida por problemas hidráulicos. Ingeniería de Tránsito Se destaca el papel de la Ingeniería de Tránsito, que analiza, por un lado, la cantidad de vehículos que va a usar un determinado giro en un distribuidor, por ejemplo, y en qué medida se desea darle preeminencia. Si se requiere que un determinado cruce sea a distinto nivel o si se puede hacer a nivel y qué tipo de distribuidor que hay que diseñar de acuerdo a los volúmenes de tránsito, la demanda de giros en una u otra dirección, etc. También aporta datos sobre la composición del tránsito, brindando el porcentaje de vehículos pesados y sus dimensiones. Actualmente hay muchos inconvenientes y limitaciones al tránsito por los gálibos escasos que tienen algunos de los puentes construidos anteriormente al establecimiento de la Concesión. Ingeniería Vial Esta rama de la Ingeniería, al definir el trazado en planta y en altimetría de las autopistas y los tipos de distribuidores, establece la demanda básica para el diseño de los puentes. En una autopista de altos volúmenes diarios de tránsito, se requieren distribuidores que llegan a tener tres y hasta cuatro niveles, lo cual se logra con viaductos y estructuras complejas. Ingeniería Estructural Con todos los aportes de las otras ramas de la Ingeniería, la Estructural es la que debe realizar el diseño completo para permitir la materialización de un puente. Para ello recurre a la implementación de modelos matemáticos de las estructuras, define los sistemas y estudia las acciones para poder dar dimensiones seguras a las obras y lograr que se puedan ejecutar de la mejor forma y más económicamente. Por ser uno de los temas que más frecuentemente observan los usuarios, las cargas que soportan los puentes han recibido en este libro un tratamiento particular. En efecto, cuando por algún motivo se produce una congestión de tránsito sobre un largo puente, es frecuente que la gente se pregunte: Podrá el puente soportar la carga de todos estos vehículos?.

9 359 A fin de brindar una respuesta ilustrativa, en el texto se explica el concepto de las cargas reglamentarias y se las compara con otras cargas que el común de la gente está en condiciones de imaginar. La Dirección Nacional de Vialidad, cuyo reglamento de cargas en puentes es de uso obligatorio, obliga a colocar un vehículo hipotético de 30 toneladas que ocupa una longitud de 6 metros y un ancho de 2,50 metros. Esto equivale a colocar 25 autos normales de 1200 kilos, uno arriba del otro, en el centro del puente, y agregar, además, una carga distribuida, llamada multitud compacta, que equivale a colocar filas de pilas de 5 autos en todo el resto del puente. Es decir que los puentes están diseñados para soportar cargas muy elevadas, según los reglamentos vigentes, con respecto a las cargas de uso corriente. Uno de los objetivos de especificar cargas tan elevadas es reducir incertidumbres, alejarse de la probabilidad de falla, darle un margen de seguridad frente a otras imprecisiones que involucra el diseño de puentes y permitir el paso de cargas extraordinarias, como son las provenientes de los transportes de, por ejemplo, un elemento de una central de energía sobre los puentes carreteros comunes. Estos transportes especiales deben usar carretones que tienen muchas ruedas y un sistema hidráulico que distribuye las cargas uniformemente en un gran número de ejes. Además, para llevar tranquilidad al lector, se le informa que la Dirección Nacional de Vialidad exige la ejecución de un Ensayo de Carga normalizado, para recibir cualquier puente, antes de su aprobación definitiva. Paisajismo y forestación de espacios verdes Autopistas del Sol asigna especial atención a este tema, lo cual no podría ser de otra forma por el hecho de intervenir en una avenida parque, como fue concebida la Av. Gral. Paz original, y por estar actualmente insertados en una trama urbana casi todos los recorridos de los ramales del Acceso Norte. Tan es así que el año anterior (2009) editó un libro llamado Al margen del camino, donde se tratan, también con un concepto de divulgación, los temas de paisajismo y forestación en forma muy atractiva, con datos e ilustraciones de todas las especies que pueblan los distintos espacios verdes de la Concesión. Estética, economía y ética de los puentes El cuidado de las formas, sin caer en excesos de costos y conservando la funcionalidad de los elementos estructurales, es explicado en una sección del texto, pues se entiende que no se trata de que una cuestión estética lleve a hacer obras más costosas de lo que la comunidad está dispuesta a pagarlas, con un único objeto exclusivamente formal.

10 360 ACTIVIDADES DE LAS SECCIONES E INSTITUTOS DE LA ACADEMIA La evolución de la Ingeniería de Puentes Se aprovecha la gran cantidad de puentes de la Concesión, construidos a lo largo de 60 años, para ilustrar sobre la evolución de la Ingeniería de puentes, ya sea por la evolución que han tenido los materiales, como por el desarrollo tecnológico de los diseños y procedimientos constructivos. La conservación del patrimonio Particular cuidado se ha tenido al reformar las autopistas de la Concesión, en preservar uno de los puentes emblemáticos del país, cual es el puente original sobre el Riachuelo conocido como Puente de la Noria. En este sitio, se construyeron dos puentes nuevos a ambos lados del existente y se procedió a restaurar el puente antiguo, que ha quedado para uso exclusivamente peatonal y como obra conservada por el valor patrimonial e histórico que posee. Incluso fueron restaurados los pórticos de estilo neocolonial que existen en los accesos al puente en ambas orillas. Referencias históricas Se incluye un conjunto de referencias históricas como el Puente Viejo de Areco, que es probablemente el puente en pie más antiguo del país y el primero en el cual se cobró pontazgo para atravesarlo en 1856; el Puente Gálvez, primer puente sobre el Riachuelo, que fue incendiado para impedir la entrada a la ciudad de las Invasiones Inglesas y luego fue reconstruido, colapsado y reconstruido varias veces más, por problemas de crecidas, y finalmente fue reemplazado por el viejo Puente Pueyrredón. El Proyecto original de Prilidiano Pueyrredón, que era ingeniero y pintor, de un puente giratorio para permitir el paso de las embarcaciones de la época, fue construido en 1864 y colapsó antes de su inauguración. En el mismo lugar se construyeron sucesivos puentes que recibieron el nombre de Puente Pueyrredón, llegándose en 1927 a ejecutar el que hoy se conoce como Viejo Puente Pueyrredón, que es gemelo del Puente de la Noria. También se encuentra una referencia a un puente natural, Puente del Inca, y se relata una leyenda del Inca referida a este puente. Puentes Famosos en el País y en el Mundo Finalmente, se muestran algunos puentes sobresalientes por diversos motivos, construidos en el país, como los conocidos puentes Rosario - Victoria y Zarate - Brazo Largo, incluyendo alguna curiosidad o récord de cada uno de

11 361 ellos; y en el resto del mundo, como el puente de Alcántara, el Ponte Vecchio en Florencia, el Rialto en Venecia, el Puente de Brooklyn, el Golden Gate de San Francisco, etc. Epílogo Luego de la publicación y distribución de este libro, se vieron los frutos de la tarea realizada en cuanto a difusión de la Ingeniería en la sociedad; en efecto, ha sido frecuente escuchar comentarios de los usuarios como: Ah!, ahora, cuando hago mi camino habitual por la autopista, miro los puentes y trato de identificarlos según lo que se cuenta en este libro. La Comisión de Ingeniería Civil de la Academia de Ingeniería tiene el gran placer de presentar esta obra realizada por Autopistas del Sol en consonancia con uno de los objetivos primordiales de su Estatuto.