SBRI+ WorkshopSan Sebastián, 9 Mayo 2018

“Valorización del conocimiento sobre puentes mixtos sostenibles en entornos construidos”

Proyecto RFCS SBRI+

Proyecto RFCS SBRI“Sustainable Steel-Composite BRIdges”

Proyecto RFCS SBRI+“Valorización del conocimiento sobre puentes mixtos sostenibles en entornos construidos”

SBRI+ Workshop

No obstante:

• ↑↑ Volumen de tráfico y vehículos pesados Adaptación necesaria

• Estructuras + Longevas Ciclo de vida > 100 años

Proyecto RFCS SBRI+

Situación Actual:

• Mercado de la construcción dominado por los puentes de hormigón

• Los puentes de acero y mixtos son una alternativa interesante contando criterios adicionales como la estética, el tiempo de construcción o la altura total.

• La elección de tipología se hace por el criterio de mínimo coste.

Sostenibilidad por diseño de ciclo de vida de puentes

source: RP Freiburg

Proyecto RFCS SBRI+

CONSTRUCCIÓNFIN DEL CICLO DE VIDA

Procesos de degradaciónfatiga / corrosión / carbonatación

CICLO DE VIDA DEL PUENTE

Inspección / Mantenimiento / Reparación/ Renovación

Diseño de ciclo de vida de puentes

Optimización de funcionamiento en ciclo de vida por una aproximación holística

PRODUCCIÓN DEMATERIAS PRIMAS

DEMOLICIÓN

Proyecto RFCS SBRI+

Perspectivasocial y funcional

Análisis de ciclo de vida

Perspectivaeconómica

PerspectivaMedioambiental

Análisis de ciclo de vida(LCA)

Ciclo de costes(LCC)

Análisis social de ciclo de vida

Metodología – Aproximación Holística

Proyecto RFCS SBRI+

SBRI – Objetivos del proyecto y enfoque técnico

Proyecto RFCS SBRI+

Escenario estándar para 100 añosDefinición de la vida normal en servicio

Escenarios adicionales• Falta de dinero Inspecciones en fase inicial menos frecuentes, más hacia el final

Acciones de reparación retrasadas• Prolongación de vida Hasta 130 años, escenario estándar hasta año 80, entonces decisión

Acciones de inspección y mantenimiento adicionales hasta el final

SBRI – Escenarios de Inspección y Mantenimiento

Elemento Vida media de servicio (años)Superestructura de hormigón 100Viga de borde de hormigón 40Barrera de seguridad 40Superestructura de acero 100Protección contra la corrosión del acero 35Juntas de dilatación 40Firme de carretera 20Capa impermeabilizante 40Canalón de cornisa metálico 25Apoyos elastoméricos 35Barandilla 40

Elemento Acción deMantenimiento

Frecuencia de mantenimiento (años)

Superestructura dehormigón

Reparación de superficiespequeñas

25

Viga de borde dehormigón

Reparaciones menores 25

Barrera de seguridad Sustitución parcial 25Protección contra lacorrosión del acero

Repintado la proteccióncontra la corrosión

25

Juntas de dilatación Sustitución parcial 10Firme de carretera Reparaciones menores 10Capaimpermeabilizante

Sin acciones demantenimiento*

0

Canalón de cornisametálico

Sin acciones demantenimiento*

0

Apoyos elastoméricosLimpieza, pintado,lubricación

20

Barandilla Pintado 20

Proyecto RFCS SBRI+

Escenario Estándar–Estrategia basada en el estado

Falta de dinero–Degradación permitida

Estrategia de Prevención

• Manteniendo el puente y sus detalles en buenascondiciones

• Reacción inmediata y renovación

Muchas interferencias

• Combinación de acciones de mantenimiento

• Preprogramando y retrasando las acciones

Minimización de acciónes

• Sólo acciones urgentes de mantenimiento se realizan

• Fuerte deterioro de los detalles estructurales

El estado en malas condiciones se considera aceptable

Comparaciones durante la fase de operación

condition

time

condition

time

condition

time

SBRI – Escenarios de inspección y mantenimiento

Proyecto RFCS SBRI+

Escenarios de inspección y mantenimiento Estrategia estándar Escenario adicional Falta de dinero Additional scenario Prolongación de vida

Análisis medioambiental: • 8 indicadores medioambientales• Transporte y producción de

materiales incluído en el análisis de ciclo cerrado

Análisis económico:• Costes de ciclo de vida incluyendo

construcción, operación y demolición

Costes para usuarios:• Costes de retrasos de tráfico• Costes de operación de vehículos por la

interrupción del tráfico• Costes por accidentes

Construcción

OperaciónFin de ciclo de vida

emissions toair, water, soil

reso

urce

s

reso

urce

s

[ECCS]

SBRI – Análisis de ciclo de vida

Proyecto RFCS SBRI+

Caso A – Pequeño puente de carretera:

• 3 vanos: 50 - 60 – 50 m• Ancho tablero: 2 x 11m• 2 or 3 carriles alternativamente

Caso B – Paso Superior de carretera:

• 2 vanos o 1 vano o 3 vanos• Ancho tablero: 12.50 m• 2 Carriles• Alternativas de hormigón para comparar

Caso C – Viaducto de carretera:

• 5 vanos: 90 - 3 x120 - 90 m• Ancho de Tablero: 20 m, 2 x 2 carriles • Sección mixta de viga cajón.• Una o dos superestructuras

Cada puente incluye variantes para comparación y optimización

SBRI Casos de Estudio – Tipos de puente (usuales, pero ficticios)

Proyecto RFCS SBRI+

Caso A – Pequeño puente de carretera: Puente continuo de vigas gemelas

Diseño de Variantes

A0: EstándarA1: Acero de Alta Resistencia S355 / S460A2: Uso de acero autopatinable (Corten)A3: Permitiendo el aumento de tráfico mediante tres carrilesA4: Tres carriles y fatiga mejorada por tratamiento tras soldadura

Conclusiones: LCA: Mejorada para A1, Empeorada para A2LCC: A2 major solución para ciclo de costes, A1 para costs de construcción.Costes de usuario: beneficiados por A3 y A4

Proyecto RFCS SBRI+

-0,8096

-0,5475

-0,3926

1,74963

-1,1726

-0,6716

-0,8545

2,69868

-0,9241

-0,6387

0,0088

1,55406

-1,1416

-0,8795

-0,7246

2,74576

-1,5000 -1,0000 -0,5000 0,0000 0,5000 1,0000 1,5000 2,0000 2,5000 3,0000

A0

A1

A2

A3

Scenario 4 (1/1/2)

Scenario 3 (1/2/1)

Scenario 2 (2/1/1)

Scenario 1 (1/1/1)

Conclusiones del Caso A: • 3er carril (A3): en todos los escenarios es la mejor

opción• La actividad de obra causa mayores impactos

medioambientales debido a la congestion del tráfico y a los costes de usuario incrementados.

Preference Ranking Organization Methodology of Enrichment Evaluation (PROMETHEE)

Ponderación de Impacto ambiental: Impacto económico: Costes de usuario

Escenario 4 1:1:2Escenario 3 1:2:1Escenario 2 2:1:1Escenario 1 1:1:1

Mayores valores = Mejor clasificación = Mejor comportamiento

SBRI – Caso de Estudio A - Aproximación Holística– Método Multicriterio

Proyecto RFCS SBRI+

Distribución de vanos B0: 2 vanos: 22.5 – 22.5 m

B0.1: Estándar

B0.2: Hormigón armado in-situ, B0.3: Hormigón Prefabricado

B0.4: Vigas compuestas laminadas, Losas prefabricadas, S355

B0.5: Vigas compuestas laminadas, Losas prefabricadas, HSS

Distribución de vanos B1: 1 vano: 40.8 m

B1.1: Dobles vigas compuestas, losa prefabricada

B1.2: Multiples vigas compuestas laminadas, losa prefabricada

Distribución de vanos B2: 3 vanos: 18.5 – 40.8 – 18.5 m

B2.1: Dobles vigas compuestas, losa prefabricada

B2.2: Dobles vigas compuestas, losa prefabricada, acero autopatinable

Caso B – Paso Superior de Carretera

Diseño de Variantes

SBRI - Caso de Estudio B

Proyecto RFCS SBRI+

-0,5577

-0,2215

-1,0928

-0,02274

0,05959

-0,05452

-0,39060

0,74853

1,53174

-0,7797

-0,0819

-1,2530

-0,20600

-0,07006

-0,18976

-0,72171

1,14454

2,15770

-0,7987

-0,3134

-1,1014

-0,05742

0,05361

-0,11947

-0,62657

0,96975

1,99367

-0,6524

-0,4906

-2,0168

0,17247

0,25479

0,09115

-0,21413

0,87984

1,97560

-3,0000 -2,0000 -1,0000 0,0000 1,0000 2,0000 3,0000

B0-1

B0-2

B0-3

B0-4

B0-5

B1-1

B1-2

B2-1

B2-2

Scenario 4 (1/1/2)

Scenario 3 (1/2/1)

Scenario 2 (2/1/1)

Scenario 1 (1/1/1)

Conclusiones en el Caso B:

• Puentes de 3 vanos (B2): Mejor comportamiento en todos los escenarios

• Puente de hormigón armado in-situ (B0-2) habría sido elegido por criterio de costes de construcción

considerando los costes de usuario es preferible el puente mixto integral (B1)

• La posición en la red de transporte es importante en los costes de usuario

Preference Ranking Organization Methodology of Enrichment Evaluation (PROMETHEE)

SBRI – Caso de Estudio B – Método MulticriterioPonderación de Impacto ambiental: Impacto económico: Costes de usuario

Escenario 4 1:1:2Escenario 3 1:2:1Escenario 2 2:1:1Escenario 1 1:1:1

Proyecto RFCS SBRI+

A – Pequeño puente de carretera:

• Mejor comportamiento global con un tercer carril

B – Paso superior de carretera:

• Para pequeños vanos es preferible la solución biapoyada

• La importancia de los costes de usuario favorece el uso de puentes

mixtos de acero y hormigón.

C – Viaductos de carretera:

• La solución de dos tableros reduce los costes de usuario durante las

operaciones de mantenimiento y puede ser preferible a pesar de los

mayores costes de construcción.

Conclusiones

Proyecto RFCS SBRI+

Herramienta SBRI+Versión mejorada de la herramienta SBRI. Nuevo interfaz, aplicación más fácil. Manual de usuario

Manual de diseño II

Manual de diseño I

Recomendaciones y guías

Entregables

Proyecto RFCS SBRI+

Manual de diseño I – Ejemplos resueltos

Tipo de puente Caso de Estudio Descripción del material y tipología

Caso AA1 Mixto y un vanoA2 Hormigón con dos vanosA3 Mixto con dos vanos

Caso B B1 Mixto con 3 vanos

Caso C

C1.1 Mixto con multiples vanosC1.2 Hormigón con multiples vanosC2.1 Mixto y un solo vanoC2.2 Hormigón y un solo vano

Proyecto RFCS SBRI+

Caso C1.1 Mixto multi-vano

Caso C1.2 Hormigón multi-vano

Manual de diseño I – Ejemplos resueltos

3 Vanos=28+7x36+28=308 m Ancho= 36.40 m 2x3 Carriles

3 Vanos=28+7x36+28=308 m Ancho=37.12 m 2x3 Carriles

Proyecto RFCS SBRI+

Caso C2.1 Mixto y un solo vano

Caso C2.2 Hormigón y un solo vano

1 Vano=34.80 m Ancho= 12.14 m 2 Carriles

Manual de diseño I – Ejemplos resueltos

1 Vano=34.80 m Ancho= 12.14 m 2 Carriles

Proyecto RFCS SBRI+

Tipo PuenteCaso de Estudio

Descripciones de material y tipología

Caso D

Paso superior canto variable

D1 Vigas galvanizadas en caliente

D2 Revestimiento de protección orgánica

D3 Galvanización por inmersión en caliente (espesor de 200 µm) y protección orgánica

Caso E

Paso superior

E1 PRECOBEAM – innovador conector de cortante

E2 Vigas mixtas de acero y hormigón

Manual de diseño II – Ejemplos resueltos para aplicaciones avanzadas

Proyecto RFCS SBRI+

Soluciones económicas para puentes con vigas laminadas con alto grado de prefabricación.

• Viga de acero laminado, oxicorte longitudinal en dos secciones T con una forma especial.

• Esta forma funciona como un conector de cortante en continuo entre el perfil y la losa sin necesidad de conectadores ni, por tanto, de sus soldaduras.

Caso E. Paso superior de carretera

Manual de diseño II – Ejemplos resueltos para aplicaciones avanzadas

Proyecto RFCS SBRI+

E1. PRECOBEAM Innovador conector de cortanteCaso E. Paso superior de carretera

• 3 Vanos=28+35+28 m• Ancho (Gdansk)=18.28 m• Ancho (Gorzyczki)=24.28 m

Manual de diseño II – Ejemplos resueltos para aplicaciones avanzadas

El puente de Precobeam está situado en Polonia y conecta las ciudades de Gdansk y Gorzyczki. Este paso superior de carretera cuenta con 3 vanos (28 + 35 + 28 m).

Proyecto RFCS SBRI+

Proyecto RFCS SBRI+

Proyecto RFCS SBRI+

Proyecto RFCS SBRI+

SBRI+ WorkshopMuchas gracias por su atención!

Dr. Iñigo Calderón Uríszar-Aldaca, Ph.D.Amaia Aramburu Ibarlucea