PROPUESTAS PARA LA EVALUACION DE PUENTES NACIONALES

Jos Anbal Saracho Instituto de Estructuras Ing. Arturo M. Guzmn, Facultad de Ciencias Exactas y

Tecnologa, Universidad Nacional de Tucumn. Avenida Independencia N 1800, (4000), San Miguel de Tucumn, Tucumn, Argentina.

e-mail: joseanibalsaracho@yahoo.com.ar

Jos Rodolfo Barlek Instituto de Estructuras Ing. Arturo M. Guzmn, Facultad de Ciencias Exactas y

Tecnologa, Universidad Nacional de Tucumn. Avenida Independencia N 1800, (4000), San Miguel de Tucumn, Tucumn, Argentina.

E-mail: rbarlek@herrera.unt.edu.ar

Oscar Dip Instituto de Estructuras Ing. Arturo M. Guzmn, Facultad de Ciencias Exactas y

Tecnologa, Universidad Nacional de Tucumn. Avenida Independencia N 1800, (4000), San Miguel de Tucumn, Tucumn, Argentina.

E-mail: odip@herrera.unt.edu.ar

RESUMEN Se presentan propuestas para la modificacin y/o ampliacin de la metodologa de

evaluacin de puentes actualmente en uso en la Repblica Argentina. Las observaciones y recomendaciones para posibles mejoras estn basadas en anlisis comparativos con otras normativas y en los resultados de la experiencia de aplicar la metodologa vigente a dos puentes: uno metlico y otro de hormign armado afectados por diferentes patologas.

Para un mejor contraste, en ambos puentes tambin se utiliz el procedimiento de evaluacin propuesto por la FHWA-AASHTO vigente en los Estados Unidos. Los resultados obtenidos por ambos mtodos y el anlisis de las causas frecuentes de fallas de puentes de la regin permitieron establecer los aspectos susceptibles de ser mejorados en el procedimiento de evaluacin local.

Los cambios propuestos incluyen modificaciones en planillas de inspeccin rutinaria y en los procedimientos de evaluacin analtica y experimental. Asimismo, se formulan observaciones sobre la metodologa de evaluacin de la condicin de estado.

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PROPUESTAS PARA LA EVALUACION DE PUENTES NACIONALES INTRODUCCIN En la actualidad se reconoce ampliamente la necesidad de contar con un Sistema de Gestin de Puentes (SGP) para garantizar la seguridad y funcionalidad de estas obras de infraestructura a un costo mnimo. Dentro del SGP se destacan los mdulos de Relevamiento o Inspeccin, para la toma de datos, y el de Evaluacin, para la verificacin del desempeo estructural y monitoreo de los procesos de deterioro. En la Repblica Argentina, ya desde el ao 2007, la Direccin Nacional de Vialidad inici la tarea de inventario y relevamiento de los puentes de la Red Vial Nacional a travs de un sistema de gestin propio denominado SIGMA P (DNV, 2008), cuya implementacin an se encuentra en fase de desarrollo. Un pormenorizado estudio de los procedimientos de evaluacin de puentes segn esta metodologa y la americana, a travs de la aplicacin de las mismas a dos casos de estudio con anlisis de procedimientos y resultados obtenidos, permiti identificar las coincidencias y divergencias de tales metodologas. Tomando como base lo realizado y contemplando tanto la infraestructura como la capacidad tcnica y operativa disponibles en nuestro medio, se procedi a efectuar un anlisis de los aspectos salientes de los procedimientos y, con ello, a plantear modificaciones y/o ampliaciones a la metodologa argentina que permitan su adecuacin a los criterios actuales de evaluacin y posibiliten una rpida y efectiva aplicacin de la misma a nivel regional. Estos aportes se hacen para cada uno de los siguientes procesos involucrados en la metodologa de evaluacin: inspeccin, evaluacin analtica, evaluacin experimental y evaluacin de la condicin de estado. En un trabajo reciente (Saracho J. A., 2011) se aplicaron estos cambios propuestos a la evaluacin de dos puentes de distinta tipologa estructural, uno metlico y otro de hormign armado afectados por diversas patologas, lo cual sirvi para comprobar su facilidad de aplicacin y efectividad. En las Figuras 1y 2 se observan las vistas de dichos puentes.

Figura 1. Puente de hormign armado sobre el Ro Pueblo Viejo, Ruta prov. 325, Tucumn.

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Figura 2. Puente metlico sobre el Ro Gastona, ExRuta 38 (acceso Ciudad de Concepcin, Tucumn).

SITUACIN DE LOS PUENTES DE LA REGIN La regin noroeste del pas ha sido afectada en las ltimas dcadas por un progresivo aumento en los niveles de crecientes de los ros, ocasionando que la longitud de muchos puentes resulte insuficiente en la actualidad. En este proceso concurren varios aspectos, tales como los geomorfolgicos, hidrolgicos, climtico-meteorolgicos y antrpicos, entre otros (Minetti J. L., Figueroa Surez F. M., 2008). Este fenmeno viene provocando daos de distinta consideracin en varios puentes, fundamentalmente socavacin local en las fundaciones de pilas y estribos, erosin generalizada del cauce y erosin de terraplenes de acceso. Esto lleva a la necesidad de que para los puentes de la regin se deba poner nfasis especial en el estudio de medidas de proteccin al pie de pilas y estribos, embocaduras o diques de encauzamiento y protecciones ribereas. En figuras 3 y 4 se aprecian ejemplos de daos provocados por erosin.

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Figura 3. Erosin en terrapln de acceso, con estribo y fundacin del mismo al descubierto (Ruta Nac. 38, Tucumn)

Figura 4. Puente Lucas Crdoba sobre el Ro Sal, Tucumn. Falla por erosin local en pila En lo que respecta al aspecto estructural, en nuestra regin hay numerosos puentes con patologas o procesos de deterioro de larga data debido al escaso mantenimiento. En tal sentido, se debe evolucionar desde las presentes acciones correctivas para reparar lo daado (estrategia reactiva) hacia futuras acciones preventivas para evitar que se daen las estructuras (mantenimiento preventivo). Detectar a tiempo los daos y procesos degradativos, a travs del relevamiento y diagnstico, permitir el mantenimiento pro-activo (conservacin), un rpido tratamiento y ahorros importantes. En las Figuras 5 y 6 se muestran deterioros relacionados con el aspecto estructural.

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Figura 5. Puente sobre Rio Pueblo Viejo, Tucumn. Panal de abeja en diafragma de superestructura con principio de corrosin de armaduras.

Figura 6. Puente sobre el Ro Gastona, Tucumn. Corrosin en nudo de arriostramiento horizontal inferior.

En cuanto a la seguridad vial, diversos puentes de la red vial nacional y provincial presentan entre sus principales deficiencias las siguientes: ausencia de elementos de guiado en los

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accesos (barreras vehiculares tipo flex-beam), carencia de barreras de defensa vehicular y anchos de calzada menores a los de los accesos. Este ltimo aspecto resulta insalvable y torna al puente funcionalmente obsoleto, con la necesidad de su reemplazo a mediano plazo. Las deficiencias comentadas pueden apreciarse en las Figuras 7 y 8.

Figura 7. Puente sobre rio Pueblo Viejo. Ausencia de elementos de guiado en acceso y reemplazo de pavimento en tramo de aproximacin.

Figura 8. Puente sobre el Rio Medina, Ruta Nac. 38, Tucumn. Ancho de la calzada en el puente menor al de los accesos (estrangulamiento de la ruta).

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INSPECCIONES

Mientras que en la metodologa local slo se consideran tres tipos de inspecciones: Inicial, de rutina y detallada, en otros pases se tienen en cuenta adems de stas, las inspecciones de dao, las de elementos de falla crtica, inspecciones subacuticas y las especiales. Estos ltimos tipos, dada su mayor especificidad, posibilitan abordar la inspeccin de los puentes de mayor envergadura y complejidad de la red vial y debieran tomarse en cuenta en nuestro pas para esos casos puntuales.

En la metodologa local no se establece la duracin del periodo entre inspecciones rutinarias. Al respecto convendra disponer en nuestro pas que la duracin de dicho periodo no supere los dos aos, tal como se hace en los pases ms avanzados.

Al analizar con espritu crtico las disposiciones del Manual del Inspector de Puentes de la Administracin Federal de Carreteras de Estados Unidos (FHWA, 2002) y del Manual de Operaciones del SIGMA Puentes (DNV, 2008), se tomaron las pautas necesarias para la elaboracin de los informes de inspeccin detallada para los casos de estudio que se presentan en la publicacin de referencia (Saracho J. A., 2011). En ellos se vuelca la informacin relevada que resulta de importancia para la asignacin de un puntaje por parte del ingeniero evaluador, la cual comprende los distintos aspectos relacionados con el estado estructural, hidrulico y el riesgo en materia de seguridad vial. Las planillas de inspeccin propuestas fueron diseadas para reflejar los daos tpicos relevados en los distintos componentes durante dicha inspeccin detallada, con el propsito de identificar los elementos a reemplazar o reparar. Esta forma de procedimiento puede tomarse como gua para las inspecciones detalladas a realizar sobre puentes de la regin. A modo de ilustracin, en Figuras 9 y 10 se ofrecen dos planillas de inspeccin detallada realizadas para los citados casos de estudio, una corresponde al tablero del puente de hormign armado y la otra a un par de nudos inferiores del puente metlico.

En cuanto a las inspecciones rutinarias, pudo establecerse que la planilla de inspeccin planteada en la metodologa SIGMA no toma en consideracin el registro de las cantidades por tems en referencia a las tareas de mantenimiento rutinario, las cuales son necesarias para la operacin del mdulo costos. Por otra parte, se encontraron falencias en lo que atae a la falta de informacin relevada vinculada a los estados hidrulico y vial. Esto llev a la propuesta de una nueva Planilla para Inspecciones Rutinarias. La misma se dise para poder recabar en forma ordenada y sistemtica los datos necesarios para la evaluacin de puentes de manera que, conjuntamente con el registro fotogrfico, sirva al ingeniero evaluador para asignar una calificacin a la estructura.

Se destaca que las inspecciones en ambos puentes se realizaron con utilizacin de instrumentos de campo sencillos y de bajo costo, habindose comprobado que los mismos resultaron suficientes para la realizacin de esta tarea. Esta facilidad se contrapone con la necesidad de contar con inspectores debidamente capacitados para obtener datos de campo para la evaluacin, con la calidad y confiabilidad requeridas.

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Figura 9. Planilla de inspeccin detallada losa de tablero en puente de hormign armado.

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Figura 10. Planilla de inspeccin detallada nudo inferior en puente metlico.

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EVALUACIN ANALTICA

Segn pudo establecerse, el uso de los coeficientes parciales calibrados en la metodologa americana provee mayor confiabilidad con niveles de seguridad uniformes. Asimismo, a travs de la aplicacin a los casos de estudio pudo comprobarse la sencillez del procedimiento. Por otro lado, diversos pases de Amrica latina como Mxico, Colombia, Venezuela, Chile y Per, entre otros, emplean para el diseo de puentes las Especificaciones AASHTO LRFD (AASHTO LRFD, 2010). En la Repblica Argentina, actualmente se hallan en trmite de aprobacin Reglamentos para el diseo de estructuras de hormign armado y metlicas que siguen la lnea norteamericana (CIRSOC 201, 2005 y CIRSOC 301, 2005). Por lo tanto, en la previsin razonable de que el nuevo reglamento CIRSOC referido a Puentes tome como base los lineamientos de las Especificaciones AASHTO LRFD, se propone adoptar para nuestro pas la metodologa de evaluacin establecida por el Manual de Evaluacin de Puentes de AASHTO (AASHTO, 2010) en lo referente a las verificaciones a nivel de inventario y operacin para sobrecargas de diseo.

La diferenciacin en la verificacin segn estos dos niveles es pertinente de aplicarse en nuestro medio habida cuenta de la importante cantidad de puentes existentes que se encuentran casi al lmite de su vida til, con tipos de daos leves a moderados y con escaso mantenimiento. De esta manera se ofrece un marco legal y tcnico para contemplar la evaluacin de estos casos, que pueden no satisfacer las pautas actuales de diseo. Los resultados obtenidos en los casos de estudio demostraron que en ambos puentes se satisfacen los requerimientos para sobrecargas de diseo AASHTO al propsito de la evaluacin.

A su vez, se considera de utilidad la verificacin correspondiente para el otorgamiento de permiso de paso en caso de sobrecargas extraordinarias y la restriccin de cargas mediante sealizaciones. Para poder implementar estas acciones en nuestro medio, las mismas debern ser acompaadas por una fuerte poltica de control por parte de la DNV y las Vialidades Provinciales, sobre todo en estas ltimas en caminos de la red secundaria y terciaria. Dada la propensin de los transportistas de carga a transgredir dichas sealizaciones, con el consiguiente peligro para sus propias vidas y la de terceros y posibles daos al patrimonio, debern agregarse obstculos que impidan la circulacin que se prohbe. Ante una limitacin de carga, puede resultar til la colocacin de prticos metlicos cuyo glibo no permita el traspaso de vehculos pesados.

EVALUACIN EXPERIMENTAL

Dada la mayor rigurosidad de los criterios fijados por el mtodo de evaluacin experimental de AASHTO (AASHTO, 2010; Transportation Research Board, 1998), en relacin a las prcticas actualmente vigentes en el pas y la facilidad con que se obtiene la carga de prueba objetivo, se recomienda adoptar lo prescripto por las normas americanas en lo que respecta a los ensayos de verificacin. Para completar el ensayo, sera conveniente incorporar a esta metodologa la comprobacin del criterio de remanencia de las deformaciones fijado por la norma espaola (Ministerio de Fomento de Espaa, 2002), de manera de controlar tambin el comportamiento en la descarga.

Se recalca el gran valor que tiene la modalidad de evaluacin experimental para nuestra regin por la importante cantidad de puentes con ausencia de documentacin de su proyecto y construccin (memorias y planos), en donde sta es la nica manera de indagar su capacidad de carga.

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De la experiencia obtenida del ensayo de ambos puentes se pudieron constatar las dificultades operativas y de costo para materializar sobre calzada las cargas exigidas para la verificacin a nivel de inventario. Por lo tanto, para la evaluacin experimental de los puentes en nuestro medio, se recomienda efectuar la verificacin a nivel de operacin, en donde las cargas mximas de ensayo se compadecen con las actualmente utilizadas en las pruebas que se realizan en el pas.

Cabe destacar que nuestro pas no cuenta con una normativa especfica para la evaluacin experimental. Esta situacin ha llevado frecuentemente a reemplazar los ensayos de carga por otro tipo de ensayos ms econmicos, como por ejemplo los dinmicos. Se trata sin duda de una confusin, pues estos ltimos de ninguna manera pueden proveer la informacin que la evaluacin experimental de puentes requiere. De all la necesidad de contar lo ms pronto posible con una normativa especfica a tal fin.

EVALUACIN DE LA CONDICIN DE ESTADO

La experiencia realizada en los dos puentes permiti comprobar el buen grado de ajuste de la metodologa local con respecto a la americana. Esta ltima, cuyos procedimientos se establecen en la Gua para Inventario y Evaluacin de Puentes de la FHWA (FHWA, 1995) con complementos y actualizaciones presentados en (FHWA, 2006), tiene el aval de venir usndose desde hace ya varios aos y con actualizacin permanente en el pas que est a la vanguardia en la evaluacin de puentes. No obstante, por mayor claridad y simpleza de procedimiento verificadas, se sugiere mantener en nuestro pas la metodologa dada por el sistema de gestin SIGMA Puentes (DNV, 2008), incorporando para los criterios de evaluacin del riesgo estructural lo dispuesto por AASHTO.

En el procedimiento americano el inspector se encarga, adems del relevamiento de datos, de asignar las calificaciones en los tems de la planilla que tienen que ver con la evaluacin de la condicin de estado. Por su lado, en la metodologa local la asignacin de puntajes se hace recin en el mdulo de evaluacin por parte de un ingeniero evaluador, en base a la informacin volcada en las planillas e informes de la inspeccin. La experiencia realizada permiti comprobar la conveniencia de que en campaa se haga una evaluacin preliminar. De esta manera durante la inspeccin, adems de recabar los datos de campo, se har un juicio de valor sobre los distintos tems que luego le servirn a dicho ingeniero evaluador para la asignacin de un puntaje. En tal sentido, la planilla de inspeccin propuesta contempla la carga de esta informacin, con criterios sencillos para establecer dicha evaluacin preliminar (Saracho J. A., 2011). De esta forma, se evitarn omisiones en los datos requeridos y se inducir al inspector a volcar la informacin que resulta de estricta utilidad para la evaluacin. Dada la especificidad de dicha informacin y la importancia que reviste dentro del sistema de gestin se demandar un alto grado de capacitacin del inspector.

PLANILLA DE INSPECCIN RUTINARIA PROPUESTA En base a la experiencia adquirida, tanto en campo como en gabinete, y conforme a los resultados del anlisis efectuado previamente se procedi a la propuesta de una nueva Planilla de Inspeccin Rutinaria, que con respecto a la actualmente utilizada incorpora:

A. El relevamiento de informacin vinculada al estado hidrulico. B. El relevamiento de datos de importancia en materia del riesgo en seguridad

vial. C. El registro de las cantidades por tems en referencia a las tareas de

mantenimiento rutinario.

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La misma tiene por finalidad recabar de forma ordenada y sistemtica los datos necesarios para la evaluacin y asimismo realizar en campaa una evaluacin preliminar, con lo cual el ingeniero evaluador contar con informacin ms acabada y precisa para asignar las calificaciones a los distintos indicadores. Para dicha evaluacin preliminar, se toman en cuenta los inconvenientes que se presentan con mayor frecuencia buscando simplificar el procedimiento y unificar los lenguajes y criterios de evaluacin. En Anexo se presenta la Planilla de Inspeccin Rutinaria propuesta. CONCLUSIONES Cualquier metodologa a seguir para la evaluacin de puentes debe estar abierta a la posibilidad de cambios que pudieran surgir a partir de la experiencia de su aplicacin, procurndose as una optimizacin permanente de la misma. En tal sentido, al encontrarse la metodologa SIGMA P en una fase inicial de implementacin, las propuestas aqu presentadas vienen a cubrir este propsito en funcin de las necesidades que los autores pudieron observar. REFERENCIAS AASHTO, 2002. Standard Specifications for Highway Bridges, American Association of State highway and Transportation Officials (AASHTO), Washington, DC. AASHTO, 2010. The Manual for Bridge Evaluation, American Association of State highway and Transportation Officials (AASHTO), Washington, DC.

AASHTO LRFD, 2010. AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, American Association of State highway and Transportation Officials (AASHTO), Washington, DC. CIRSOC 201, 2005. Reglamento Argentino de Estructuras de Hormign, Instituto Nacional de Tecnologa Industrial (INTI), Buenos Aires, Argentina. CIRSOC 301, 2005. Reglamento Argentino de Estructuras de Acero para Edificios. Estados Lmites. Instituto Nacional de Tecnologa Industrial. INTI, Buenos Aires, Argentina. DNV, 2008. Sistema de Gerenciamiento de Puentes para la Repblica Argentina. SIGMA-P, Direccin Nacional de Vialidad, DNV, Crdoba, Argentina. FHWA, 1995. Recording and Coding Guide for the Structure Inventory and Appraisal of the Nations Bridges, Federal Highway Administration (FHWA), Washington. FHWA, 2002. Bridge Inspector's Reference Manual. BIRM, Federal Highway Administration (FHWA), Washington. FHWA, 2006. The Impact of Load Rating Methods on Federal Bridge Program Funding, Federal Highway Administration (FHWA), Washington. Minetti J. L.; Figueroa Surez F. M., 2008. Aspectos fsicos que intervienen en las inundaciones de la provincia de Tucumn, Laboratorio Climatolgico Sudamericano (LCS), Tucumn, Argentina.

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Ministerio de Fomento de Espaa, 2002. Recomendaciones para la Realizacin de Pruebas de Carga de Recepcin en Puentes de Carreteras, Ministerio de Fomento, Secretara de estado de Infraestructuras, Direccin General de Carreteras, Madrid, Espaa. Saracho J. A., 2011. Evaluacin de Puentes, Tesis de Maestra en Ingeniera Estructural, Instituto de Estructuras, Universidad Nacional de Tucumn, Tucumn, Argentina. Transportation Research Board, 1998. Manual for Bridge Rating Through Load Testing, Transportation Research Board, Washington, DC.

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18

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azo

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19

PROPUESTAS PARA LA EVALUACION DE PUENTES NACIONALES 1Planilla de Relevamiento PROPUESTAModelo