Sistema de gestión del mantenimiento de puentes de fábrica

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(1)UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL. PROYECTO FIN DE MÁSTER. “PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS”. SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA. Autor: Héctor Morales Campo Tutor: Fernando Varela Soto. Fecha: Mayo 2016.

(2) SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA. RESUMEN Actualmente los puentes de obra de fábrica son los grandes olvidados en la ingeniería civil en cuanto al estudio de su comportamiento, mantenimiento, gestión y conservación. Además, la tendencia siempre es a construir y elaborar nuevas infraestructuras y no mirar atrás hacia lo que ya se ha construido, descuidando el patrimonio y empeorando la calidad y el servicio de éste, o incluso abandonándolo. Este proyecto pretende dar una visión general del estado actual de los sistemas de gestión de puentes que existen en el mundo, de la realización del inventario y los diferentes tipos de inspección. El contenido del trabajo se centra en las obras de fábrica, haciendo una descripción de los elementos y materiales que componen éstas y de los posibles defectos y patologías que pueden afectar a este tipo de estructuras. Además, se han desarrollo varios modelos probabilísticos de evolución de los diferentes deterioros, analizándolos y comparándolos con una situación hipotética en la que no se hayan llevado a cabo operaciones de mantenimiento, para así establecer el tiempo óptimo de actuación, minimizando los costes de inversión para un estado óptimo de conservación del puente.. Palabras clave: Obra de fábrica, patología, defecto, Inspección, Inventario, puente, evolución, presupuesto, daño, conservación, mantenimiento, gestión, actuación.. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. 1.

(3) SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA. ABSTRACT Nowadays, mansonry bridges are the great forgotten in the civil engineering regarding the study of their behaviour, maintenance, management and conservation. In addition, always the tendency is to build and develop new infrastructures and not to look back to what it has built, neglecting the heritage and deteriorating the quality of itself, or even leaving it. This Project aims to provide and overview of the actual status of the bridge management systems that exist in the world, of the inventory and the different types of inspection. The matter of this Project focuses on masonry bridges, doing a description of the elements and materials that make up these bridges and posible defects and pathologies that can affect these structures. In addition, some probabilistic models of the different types of defects have been developed, analyzing and comparing them with and hypothetical situation in which maintenance operations have not been implemented yet, in order to establish the optimal time for action, minimizing investment costs for an optimal condition of the bridge.. Keywords: mansory bridges, pathology, defect, inspection, inventory, bridge, evolution, budget, damage, conservation, maintenance, management, action.. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. 2.

(4) SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA. Índice 1.. OBJETIVOS ..................................................................................................................... 1. 2.. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 1 2.1.. HISTORIA Y NORMATIVA DE PUENTES ...................................................................... 3. 2.2.. ESTADO DEL ARTE ..................................................................................................... 7. 2.2.1.. Introducción ...................................................................................................... 7. 2.2.2.. SGP en España ................................................................................................... 9. 2.2.3.. Sistemas de gestión de puentes en el mundo ................................................ 10. 3.. METODOLOGÍA............................................................................................................ 23 3.1.. TIPOLOGÍA ............................................................................................................... 23. 3.2.. TRAMO DE ESTUDIO ................................................................................................ 26. 3.2.1.. Localización ..................................................................................................... 27. 3.2.2.. Descripción del tramo. Clasificación de las estructuras .................................. 29. 3.2.3.. Descripción de las estructuras ........................................................................ 30. 3.2.4.. Inventario ........................................................................................................ 31. 3.2.5.. Inspecciones .................................................................................................... 32. 3.2.6.. Patologías ........................................................................................................ 38. 3.2.7.. Plan de actuación ............................................................................................ 40. 4.. RESULTADOS ............................................................................................................... 41 4.1.. INVENTARIO Y DAÑOS OBSERVADOS ...................................................................... 41. 4.1.1.. Puente Nuevo de Buitrago del Lozoya ............................................................ 41. 4.1.2.. Puente de los Once Ojos de Soto del Real ...................................................... 57. 4.2.. EVALUACIÓN ........................................................................................................... 67. 4.2.1.. Puente Nuevo de Buitrago del Lozoya ............................................................ 67. 4.2.2.. Puente de los Once Ojos de Soto del Real ...................................................... 69. 4.3.. PROPUESTA DE REPARACIONES .............................................................................. 70. 4.3.1.. Puente Nuevo de Buitrago del Lozoya ............................................................ 70. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. 3.

(5) SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA 4.3.2. 4.4.. Puente de los Once Ojos de Soto del Real ...................................................... 73. PRESUPUESTO ......................................................................................................... 75. 4.4.1.. Puente Nuevo de Buitrago de Lozoya ............................................................. 75. 4.4.2.. Puente de los Once Ojos de Soto del Real. ..................................................... 81. 4.5.. MODELOS DE EVOLUCIÓN....................................................................................... 86. 4.5.1.. Eflorescencias y humedades ........................................................................... 86. 4.5.2.. Corrosión ......................................................................................................... 89. 4.5.3.. Fisuración en la capa de rodadura .................................................................. 91. 4.5.4.. Vegetación....................................................................................................... 93. 4.5.5.. Degradación de mortero ................................................................................. 95. 5.. CONCLUSIONES ........................................................................................................... 97. 6.. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................ 100. ANEJO 1. Puente del Grajal – Colmenar Viejo………………………………………………………………….106 ANEJO 2. Puente Nuevo del Grajal – Colmenar Viejo…………………………………………………….…123 ANEJO 3. Puente de los Once Ojos – Soto del Real…………………………………………………………..142 ANEJO 4. Viaducto de Miraflores – Miraflores de la Sierra……………………………………………….161 ANEJO 5. Viaducto de Bustarviejo – Bustarviejo………………………………………………………………176 ANEJO 6. Puente del Arrabal – Buitrago del Lozoya………………………………………………………...189 ANEJO 7. Puente Nuevo del Arrabal – Buitrago del Lozoya……………………………………………...210 ANEJO 8. Modelos de Evolución………………………………………………………………………………………234. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. 4.

(6) SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA. ÍNDICE ILUSTRACIONES Ilustración 1. Guía para la realización del inventario de obras de paso (Ministerio de Fomento, 2009)2 Ilustración 2. Puente romano de Alcántara (Jaac, 2014) ....................................................................... 3 Ilustración 3. Puente de Zamora (Nacor, 2015) ...................................................................................... 3 Ilustración 4. Puente de Besalú (Vilssa, 2013) ........................................................................................ 3 Ilustración 5. Puente del Pino ................................................................................................................. 4 Ilustración 6. Puente Internacional del Guadiana (Fidalgo, 2011) ......................................................... 4 Ilustración 7. Puente Ingeniero Carlos Fernández Casado (Jaureguialzo Sarasola, 2009) ..................... 5 Ilustración 8. Relación entre elementos de un SGP ................................................................................ 9 Ilustración 9. Esquema del funcionamiento del SGP (Ministerio de Fomento, 2009). .......................... 10 Ilustración 10. Pantalla de inspección de DANBRO (COWI, 2015). ....................................................... 13 Ilustración 11. Ejemplo de inspección de KUBA 5.0-DB (CADRZ IT Solutions, nd)................................. 16 Ilustración 12. Inspección principal de GOA (Mendonça, et al., 2012). ................................................ 17 Ilustración 13. Inventario del sistema OBMS (Speiran, et al., 2004). ................................................... 18 Ilustración 14. Inventario de PONTIS (Pasqualato, et al., 2013)........................................................... 20 Ilustración 15. Sistema HiSMIS (M.J.Ryall, 2001). ................................................................................ 23 Ilustración 16. Puente Tortosa mixto (Associació Ferroviària Godella, 2014). ..................................... 24 Ilustración 17. Puente del Coronado pretensado (Faliero, 2013). ........................................................ 24 Ilustración 18. Puente de Coalbrookdale de hierro forjado (Bellas, 2012). .......................................... 25 Ilustración 19. Puente Golden Gate de acero (Schwen, 2010). ............................................................ 25 Ilustración 20. Puente internacional Río Miño en ménsula (Gocsa, 2002). .......................................... 25 Ilustración 21. Viaducto Millau atirantado (Revista M&M, 2013). ...................................................... 25 Ilustración 22. Viaducto de Cañaveral en arco (Jara, 2016). ................................................................ 26 Ilustración 23. Situación de los puentes de obras de fábrica en la Comunidad de Madrid, de carretera, peatonales y de ferrocarril. ................................................................................................................... 27 Ilustración 24.Situación de los puentes de obra de fábrica seleccionados en Madrid, zonificación por tramos de trabajo. ................................................................................................................................ 28 Ilustración 25. Localización de las obras de paso a estudiar. ............................................................... 29 Ilustración 26. Organización de datos del inventario (Ministerio de Fomento, 2009). ........................ 32 Ilustración 27. Ejemplo de toma de datos en SGP (Geocisa, 2015). ..................................................... 34 Ilustración 28. Ejemplo de inspección en un SGP (Geocisa, 2015). ....................................................... 36 Ilustración 29. Inspección perimetral inferior (Ministerio de Fomento, 2012). ................................... 37 Ilustración 30.Inspección en “zig-zag” inferior (Ministerio de Fomento, 2012). .................................. 37 Ilustración 31. Inspección perimetral superior (Ministerio de Fomento, 2012). ................................... 37 Ilustración 32. Ficha inventario 1 del Puente Nuevo de Buitrago del Lozoya ....................................... 41 Ilustración 33. Ficha inventario 2 del Puente Nuevo de Buitrago del Lozoya ....................................... 42. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. 5.

(7) SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA Ilustración 34. Vista lateral derecha E1 ................................................................................................ 43 Ilustración 35. Vista superior E1 ........................................................................................................... 43 Ilustración 36. Vista inferior izquierda E2 ............................................................................................. 43 Ilustración 37. Ficha de la Inspección rutinaria Puente Nuevo de Buitrago del Lozoya ....................... 44 Ilustración 38. Flecha en el vano .......................................................................................................... 45 Ilustración 39. Desgaste y mal estado de conducciones y muro de protección .................................... 46 Ilustración 40. Vegetación E1 ............................................................................................................... 46 Ilustración 41. Obstrucción del drenaje E1 izquierda ........................................................................... 46 Ilustración 42. Mala disposición del drenaje E1 ................................................................................... 47 Ilustración 43. Descalce E1 ................................................................................................................... 47 Ilustración 44. Armadura vista en E1 ................................................................................................... 47 Ilustración 45. Desgaste y mal estado de conducciones y del estribo .................................................. 48 Ilustración 46. Corrosión en sujeción de barandilla .............................................................................. 48 Ilustración 47. Armadura vista y corroída en el vano. Corrosión de conducciones .............................. 48 Ilustración 48. Vegetación en el vano................................................................................................... 50 Ilustración 49. Ausencia de elementos de anclaje en barandilla .......................................................... 50 Ilustración 50. Corrosión en vano ......................................................................................................... 50 Ilustración 51. Armadura vista en vano ............................................................................................... 51 Ilustración 52. Descalce en E2 .............................................................................................................. 51 Ilustración 53. Fisura vertical en E2 ...................................................................................................... 51 Ilustración 54. Fisura horizontal en E2 ................................................................................................. 52 Ilustración 55. Armadura vista en E2 ................................................................................................... 52 Ilustración 56. Eflorescencia, degradación de mortero E2 ................................................................... 52 Ilustración 57. Corrosión en vigas de apoyo de la extensión del vano ................................................. 53 Ilustración 58. Fisura diagonal E2 izquierda ......................................................................................... 53 Ilustración 59. Ausencia de bloques en E1 Izquierda ............................................................................ 54 Ilustración 60. Fisura diagonal en encuentro de estribo E2 con vano .................................................. 55 Ilustración 61. Armadura vista, eflorescencia ...................................................................................... 55 Ilustración 62. Fisura en el apoyo estribo – capa de rodadura E2 ........................................................ 55 Ilustración 63. Obstrucción de drenaje ................................................................................................. 56 Ilustración 64. Ficha inventario 1 del Puente de los Once Ojos en Soto del Real.................................. 57 Ilustración 65. Ficha inventario 2 del Puente de los Once Ojos en Soto del Real.................................. 58 Ilustración 66. Vista lateral derecha desde E2 ..................................................................................... 59 Ilustración 67. Vista lateral derecha desde E1 ..................................................................................... 59 Ilustración 68. Vista inferior ................................................................................................................. 60 Ilustración 69. Vista inferior 2 .............................................................................................................. 60 Ilustración 70. Vista superior desde E1................................................................................................. 60. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. 6.

(8) SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA Ilustración 71. Ficha de la Inspección rutinaria del Puente de los Once Ojos. ...................................... 61 Ilustración 72. Manchas, humedad y eflorescencias ............................................................................ 62 Ilustración 73. Pintura en pilas ............................................................................................................. 63 Ilustración 74. Eflorescencias ............................................................................................................... 63 Ilustración 75. Mala ejecución del hormigón ....................................................................................... 63 Ilustración 76. Corrosión en vías........................................................................................................... 64 Ilustración 77. Corrosión de barandilla ................................................................................................ 64 Ilustración 78. Vegetación en vano ...................................................................................................... 64 Ilustración 79. Ausencia/Deterioro de muro ........................................................................................ 65 Ilustración 80. Fisura vertical en el vano .............................................................................................. 65 Ilustración 81. Fisura vertical en vano 2 ............................................................................................... 65 Ilustración 82. Degradación de elemento de unión .............................................................................. 66 Ilustración 83. Acumulación de material en pilas ................................................................................. 66 Ilustración 84. Fisura vertical en drenaje-bóveda ................................................................................ 66 Ilustración 85. Cuadro de descompuestos 1 del Puente de Buitrago. .................................................. 75 Ilustración 86. Cuadro de descompuestos 2 del Puente de Buitrago. .................................................. 76 Ilustración 87. Cuadro de descompuestos 3 del Puente de Buitrago. .................................................. 77 Ilustración 88. Cuadro de descompuestos 4 del Puente de Buitrago. .................................................. 78 Ilustración 89. Cuadro de descompuestos 5 del Puente de Buitrago. .................................................. 78 Ilustración 90. Presupuesto y mediciones 1 del Puente de Buitrago .................................................... 79 Ilustración 91. Presupuesto y mediciones 2 del Puente de Buitrago .................................................... 80 Ilustración 92. Cuadro resumen de presupuesto del Puente de Buitrago ............................................ 80 Ilustración 93. Cuadro de descompuestos 1 del Puente de los Once Ojos. ........................................... 81 Ilustración 94. Cuadro de descompuestos 2 del Puente de los Once Ojos. ........................................... 82 Ilustración 95. Cuadro de descompuestos 3 del Puente de los Once Ojos. ........................................... 83 Ilustración 96. Cuadro de descompuestos 4 del Puente de los Once Ojos. ........................................... 84 Ilustración 97. Presupuesto y mediciones 1 del Puente de los Once Ojos ............................................ 84 Ilustración 98. Presupuesto y mediciones 2 del Puente de los Once Ojos ............................................ 85 Ilustración 99. Cuadro resumen de presupuesto del Puente de los Once Ojos ..................................... 85 Ilustración 100. Detalle de modelo de extensión de las eflorescencias en el estribo caso 1 (3 actuaciones en 30 años cada 9 años). ............................................................................................. 87 Ilustración 101. Detalle de modelo de evolución de las eflorescencias en el estribo, caso 2 (4 actuaciones en 30 años cada 7 años) ............................................................................................... 88 Ilustración 102. Comparativa de gastos en las eflorescencias para una superficie de 1000 m 2 teniendo en cuenta los años siguientes a la última actuación............................................................................. 88 Ilustración 103. Comparativa de gastos en la corrosión de barandillas y vías para una superficie de 1000 m2 teniendo en cuenta los años siguientes a la última actuación................................................ 89. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. 7.

(9) SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA Ilustración 104. Detalle de modelo de extensión de la corrosión en la barandilla caso 2 (4 actuaciones en 30 años cada 7 años). ..................................................................................................................... 90 Ilustración 105. Detalle de modelo de evolución de la corrosión en la barandilla caso 1 (3 actuaciones en 30 años cada 9 años). ..................................................................................................................... 90 Ilustración 106. Comparativa de gastos en las fisuraciones de la capa de rodadura para una superficie de 1000m2 ............................................................................................................................ 91 Ilustración 107. Detalle de modelo de extensión de las fisuras en la capa de rodadura, caso 1 (3 actuaciones en 30 años cada 9 años) ............................................................................................... 92 Ilustración 108. Detalle de modelo de evolución de las fisuras en la capa de rodadura, caso 2 (4 actuaciones en 30 años cada 7 años) ............................................................................................... 92 Ilustración 109. Comparativa de gastos en las eflorescencias para una superficie de 1000 m 2 teniendo en cuenta los años siguientes a la última actuación............................................................................. 93 Ilustración 110. Detalle de modelo de extensión de la vegetación en el vano, caso 1 (3 actuaciones en 30 años cada 9 años) ............................................................................................................................ 94 Ilustración 111. Detalle de modelo de evolución de la vegetación en el vano, caso 2 (4 actuaciones en 30 años cada 7 años) ............................................................................................................................ 94 Ilustración 112. Comparativa de gastos en las eflorescencias para una superficie de 1000 m 2 teniendo en cuenta los años siguientes a la última actuación............................................................................. 95 Ilustración 113. Detalle de modelo de extensión de la degradación de mortero en el vano, caso 1 (3 actuaciones en 30 años cada 9 años) ............................................................................................... 96 Ilustración 114. Detalle de modelo de evolución de la degradación de mortero en el vano, caso 2 (4 actuaciones en 30 años cada 7 años) ............................................................................................... 96 Ilustración 115. Tabla de presupuesto según opción elegida ............................................................... 99. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. 8.

(10) SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA. ÍNDICE TABLAS Tabla 1. Calificación del estado de la estructura .................................................................................. 13 Tabla 2. Tipología según el material..................................................................................................... 24 Tabla 3. Tipología según su procedimiento constructivo ..................................................................... 24 Tabla 4. Tipología según su comportamiento mecánico ...................................................................... 25 Tabla 5. Tipos de fichas según la tipología (Ministerio de Fomento, 2009). ........................................ 32 Tabla 6.Valores para indicar la gravedad, extensión y evolución de un deterioro ............................... 36 Tabla 7. Daños específicos a cimentación (Delgado Jérez, et al.,2007). ............................................... 38 Tabla 8. Daños específicos a cimentación (2) (Delgado Jérez, et al.,2007). ......................................... 38 Tabla 9. Daños en la estructura (Delgado Jérez, et al.,2007). .............................................................. 39 Tabla 10. Daños en la estructura (2) (Delgado Jérez, et al.,2007). ...................................................... 39 Tabla 11. Deterioros del Puente Nuevo de Buitrago del Lozoya. Descripciones (1) .............................. 44 Tabla 12. Deterioros del Puente Nuevo de Buitrago del Lozoya. Descripciones (2) .............................. 49 Tabla 13. Deterioros del Puente Nuevo de Buitrago del Lozoya. Descripciones (3) .............................. 54 Tabla 14. Deterioros del Puente de los Once Ojos. Descripciones (1) ................................................... 61 Tabla 15. Valoración del Puente Nuevo de Buitrago. Inspección principal. ......................................... 68 Tabla 16. Valoración del Puente de los Once Ojos. Inspección Principal .............................................. 69 Tabla 17. Coste medio de las eflorescencias y humedades para una superficie de 1000m 2, sin tener en cuenta los años siguientes a la última actuación. ................................................................................ 86 Tabla 18. Coste medio de las eflorescencias y humedades para una superficie de 1000m 2, teniendo en cuenta los años siguientes a la última actuación. ................................................................................ 87 Tabla 19. Coste medio de las corrosiones en barandillas y vía para una superficie de 1000m 2, sin tener en cuenta los años siguientes a la última actuación. .................................................................. 89 Tabla 20. Coste medio de las corrosiones en barandillas y vías para una superficie de 1000m 2, teniendo en cuenta los años siguientes a la última actuación.............................................................. 89 Tabla 21. Coste medio de las fisuraciones en la capa de rodadura para una superficie de 1000m 2 .... 91 Tabla 22. Coste medio de la vegetación para una superficie de 1000m 2, sin tener en cuenta los años siguientes a la última actuación. ......................................................................................................... 93 Tabla 23. Coste medio de la vegetación para una superficie de 1000m 2, teniendo en cuenta los años siguientes a la última actuación. .......................................................................................................... 93 Tabla 24. Coste medio de la degradación del mortero para una superficie de 1000m 2, sin tener en cuenta los años siguientes a la última actuación. ................................................................................ 95 Tabla 25. Coste medio de la vegetación para una superficie de 1000m 2, teniendo en cuenta los años siguientes a la última actuación. .......................................................................................................... 95. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. 9.

(11) SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA. ACRÓNIMOS Y ABREVIATURAS BMS. Bridge Management System. BMVBS. Ministerio Federal de Transportes y Desarrollo Urbano. BrM. AASHTOWare Bridge Management. CE. Condición Estimada. DC. Clase de Daño. DGC. Dirección General de Carreteras. ELS. Estado Límite de Servicio. FBMS. Finnish Bridge Management System. FHWA. Federal Highway Administration. GIS. Sistema de Información Geográfica. GMBS. German Bridge Management System. GOA. Gestão de Obras de Arte. IAP-11. Instrucción sobre las Acciones a considerar en el proyecto de Puentes de carretera. MOPT. Ministerio de Obras Públicas y Transportes. OBMS. Ontario Bridge Management System. OCDE. Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos. RI. Índice de Reparación. SGP. Sistema de Gestión de Puentes. UC. Clase de Urgencia. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. 10.

(12) SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA. 1. OBJETIVOS El objetivo principal de este proyecto es definir, elaborar y planificar la gestión del mantenimiento de los puentes de fábrica. Para ello, se realiza un estudio de los sistemas de gestión de puentes utilizados en el mundo y más concretamente en España, para la conservación y gestión de los mismos. Una vez vistas dichas herramientas y su funcionamiento, se procederá a elaborar un sistema de gestión de puentes propio, que permita hacer el inventario, la Inspección Básica y la Inspección Principal. Este sistema se aplicará a un tramo de estudio seleccionado que incluye varios puentes de la Comunidad de Madrid. Las modalidades según las cargas soportadas comprenden puentes de tráfico rodado, de ferrocarril y peatonales. Estas obras de paso se inspeccionarán para ver su estado y se propondrá un plan de actuación con su presupuesto de las más representativas. El objetivo final es diseñar una modelo de evolución de las patologías más representativas que afecten a estos puentes, en un periodo de 30 años. Estos modelos permitirán diseñar un plan de actuación de manera que las operaciones de mantenimiento se realicen en el momento óptimo, adecuando el estado de la estructura al estado exigido para su funcionamiento y minimizando la inversión a realizar.. 2. INTRODUCCIÓN La preocupación por el mantenimiento de las obras de paso ha sido una constante en la Dirección General de Carreteras (DGC) del Ministerio de Fomento. La tendencia a lo largo de la historia ha sido la de realizar un inventario de las carreteras existentes en el país para su evaluación y posterior actuación en ellas en el caso que fuese necesario (Ministerio de Fomento, 2012). Ya en los años 60 se realiza un Inventario completo de carreteras, formado por fichas con croquis y fotografías de las obras de paso. En el año 1985 ya se comenzó a realizar un inventario más específico de las obras de paso que contenía una ficha técnica con su identificación, situación, geometría, características estructurales y funcionales. Este inventario se completó en 1993 (Ministerio de Fomento, 2012).. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. 1.

(13) SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA Además de estos inventarios, la Dirección General de Carreteras participó en los trabajos de la OCDE (Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos) de conservación de carreteras y puentes. A partir de estas tareas fue la publicación del MOPT (Ministerio de Obras Públicas y Transportes) de 1988 de Inspecciones. Principales. de. Puentes. de. Carretera. (Ministerio de Fomento, 2012). En 1999 la conservación de las estructuras recibe un gran impulso con la implantación de un Sistema de Gestión de Puentes (SGP) por la DGC que recogía y mejoraba el. Ilustración 1. Guía para la realización del inventario de obras de paso (Ministerio de Fomento, 2009). sistema relativo a inspección y actuación hasta esa fecha y más de acorde con el resto de países de la Unión Europea (Ministerio de Fomento, 2012). Con la implantación del SGP se homogeniza y coordina las operaciones de mantenimiento e inspección de las obras de paso y se crea una Guía de Inspecciones Básicas de Obras de Paso del Ministerio de Fomento. Además, también se publica por la misma razón la Guía para la realización del Inventario de Obras de Paso (Ministerio de Fomento, 2012). En lo relativo a las Inspecciones Principales, no se publicó nada desde 1988 (en el que se había publicado el libro Inspecciones Principales de Puentes y Carreteras del MOPT) hasta el 2012, donde finalmente se elabora la Guía para la Realización de Inspecciones Principales de Obras de Paso en la Red de Carreteras del Estado (Ministerio de Fomento, 2012). Actualmente, la Red de Carreteras del Estado cuenta con más de 25.000 obras de paso con una luz igual o superior a 1 metro, de las que el 60% tienen uno o más vanos con luces iguales o superiores a 10 metros (denominadas puentes) y con mucha diversidad, por lo que es necesario la utilización de un sistema de gestión de la conservación para preservar el extenso patrimonio de las obras de paso en la Red de Carreteras del Estado (Ministerio de Fomento, 2012).. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. 2.

(14) SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA 2.1. HISTORIA Y NORMATIVA DE PUENTES La red de carreteras de España posee una red de puentes muy amplia y diversa, con orígenes y situaciones diferentes para cada puente. A la hora de la inspección, hay que interpretar y adaptar la obra en su contexto y época de creación (Ministerio de Fomento, 2012). Los primeros puentes que caben destacar son los de la época romana. Compuestos habitualmente por piedra con bóvedas semicirculares (arcos romanos o de medio punto) y con la rasante horizontal, estos puentes suelen ser sencillos y prácticos de manera que se ejecutaran de manera rápida y económica, con escasa decoración (cornisas e impostas). Su anchura de calzada solía ser aproximadamente de 6 y 7 metros y los pilares. suelen. presentar. en. ocasiones. tajamares (Ministerio de Fomento, 2012). Ilustración 2. Puente romano de Alcántara (Jaac, 2014). (Muñoz, 2012). Los puentes medievales abarcan desde la época romana hasta el siglo XV (Edad media). Los puentes eran construidos o rehabilitados debido al aumento de la movilidad de gentes y mercancías y normalmente se cobraba por su uso un impuesto o “pontaje” (Ministerio de Fomento, 2012) (Arteguías, 2010). Destaca el uso de la bóveda de sillería. La mayoría tiene un número de arcos impar, los arcos en los laterales son más pequeños creciendo en diámetro hasta el central de. Ilustración 4. Puente de Besalú (Vilssa, 2013). Ilustración 3. Puente de Zamora (Nacor, 2015). UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. 3.

(15) SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA mayor diámetro. Pueden ser de medio punto o ligeramente apuntados en los construidos en siglos góticos. Los tímpanos pueden estar aligerados mediante arquillos u ocupados por el tajamar. La rasante era horizontal o ligeramente curva, tenían pretil y a menudo se construían torres (Ministerio de Fomento, 2012) (Arteguías, 2010). Posteriormente, de los siglos XV al XVIII, los puentes construidos destacaron por una inclusión mayor de componentes estéticos. Las bóvedas son de sillería y la rasante es horizontal. Se continúa con la bóveda de cañón y proliferan las bóvedas escarzanas o carpanel de sillería. Se emplean también impostas, albardillas y la utilización de apartaderos para el tránsito de gente. Abundan las fábricas de sillería, pero también se utiliza el ladrillo o la mampostería (Ministerio de Fomento, 2012) (Piqueras, 2013). En el siglo XIX en España los puentes de fábrica o cantería son los más utilizados, no obstante, hay una tendencia por introducir los nuevos materiales en estas construcciones.. Ilustración 5. Puente del Pino. En el ferrocarril predomina la estructura metálica gracias al apogeo de la construcción en hierro. Con respecto a los puentes de fábrica, hubo una generalización de las bóvedas elípticas, carpaneles o escarzanas. Respecto a los puentes metálicos se utilizaron diversos tipos de celosías (Town, Howe, Pratt, Warren…), generalizándose más tarde la BowString (sistema de vigas parabólicas en celosía de tal forma que se adapta a la ley de esfuerzo internos a las que va a ser sometido, es decir, acopla a la. ley. de. momentos. flectores. minimizando las tracciones en el cordón inferior) y siguiendo la línea. Ilustración 6. Puente Internacional del Guadiana (Fidalgo, 2011). UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. 4.

(16) SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA arquitectónica europea se intentaron enriquecer a través de elementos arquitectónicos como fachadas en sus entradas. Las vigas se utilizaban con luces de 12 a 15 metros (Ministerio de Fomento, 2012) (Rodríguez Cunill, 2013). En el siglo XX ya se empiezan a generalizar los puentes de hormigón armado con las aportaciones del profesor Zafra, puentes losa o puentes tipo arco con armadura rígidaauto cimbra. En la mitad de siglo se destacan las aportaciones de Carlos Fernández Casado y de Eduardo Torroja. También siguen siendo utilizados los puentes metálicos en puentes de arco o colgantes (Ministerio de Fomento, 2012) (Arenas de Pablo, 1999). En 1950 empieza la época de los puentes pretensados en España, desarrollándose los tableros con vigas prefabricadas. En los 60 se generaliza este sistema con una variedad de tipologías y procedimientos constructivos. También se empiezan a realizar puentes atirantados en los años 70. En el último cuarto de siglo XX renacen los puentes metálicos y mixtos y en el siglo XXI se pasa a una apertura de todo tipo de soluciones, formas y recursos debido a la existencia de una mayor economía y tecnología: metálicos, mixtos, pretensados, prefabricados, etc (Ministerio de Fomento, 2012).. Ilustración 7. Puente Ingeniero Carlos Fernández Casado (Jaureguialzo Sarasola, 2009) En cuanto a normativas, hay que tener en cuenta que antes de 1843 no se utilizaba una normativa tal y como se utiliza en la actualidad, ya que la tipología más común era la de arco de fábrica que carecía de un análisis como se concibe actualmente, por lo que en vez de la utilización de una norma, la metodología a seguir era la siguiente (Ministerio de Fomento, 2012): x. Predimensionado de las bóvedas según reglas empíricas o de buena práctica.. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. 5.

(17) SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA x. Comprobación posterior con las teorías clásicas basadas en la estática gráfica y a partir del siglo XVIII en resistencia de materiales y elasticidad.. A partir de 1843 se comenzó a elaborar una normativa para la construcción, diseño y proyección de puentes hasta la IAP-11(Instrucción sobre las Acciones a considerar en el proyecto de Puentes de carretera) que es la que encuentra en vigor (Ministerio de Fomento, 2012): . R.O. de 25 de diciembre de 1843: Pliego de condiciones aprobado por Isabel II para la construcción del puente colgante de Mengíbar.. . R.O. de 16 de julio de 1878: Contemplaba la realización de dos pruebas de carga en puentes de nueva ejecución con carros de caballerías con cargas de hasta 300 kg/m2 y carros de 9t o 12t.. . R.O de 25 de mayo de 1902: Contemplaba cambios en la forma de realizar las pruebas de carga debido a ciertas dificultades, se cambio a cargas estáticas de 400 kg/m2y carros de 6t y 8 t.. . R.O. de 24 de septiembre de 1925: Actualización de las cargas debido a incremento de velocidades de circulación a 450 kg/m2 de sobrecarga y rodillos de 20t de peso. . O.M. de 17 de julio de 1956: Que recoje las nuevas intensidades, frecuencia de circulaciones y peso y velocidades de vehículos.. . O.M. de 28 de febrero de 1972: Que define nuevos trenes de cargas de 400 kg/m2 de sobrecarga en toda la superficie o parte de ella según sea más desfavorable y con vehículos de 3 m y de 60 t de peso total.. . O.M. de 12 de febrero de 1998: Introduce la IAP-98 que permite aplicar las sobrecargas definidas en 1972 en anchos de hasta 24m.. . O.M. de 29 de septiembre de 2011: Introduce la IAP-11 y es la que esta actualmente en vigor. Divide la plataforma en carriles de anchura entre 2,70 y 3m y sobre ellos se aplican diferentes sobrecargas verticales.. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. 6.

(18) SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA 2.2. ESTADO DEL ARTE 2.2.1. Introducción Los puentes son uno de los elementos más importantes en la red vial, por lo que es necesario conocer sus condiciones para garantizar tanto una gestión efectiva como la seguridad pública. Por este motivo van surgiendo en los diferentes países los Sistemas de Gestión de Puentes (SGP). Un SGP es una herramienta de gestión de recursos que se emplea para almacenar información detallada sobre el inventario de puentes y su estado y que además se puede emplear para establecer el programa de mantenimiento. El objetivo por el que se utiliza este sistema es la de la vigilancia y control del estado de los puentes para que sigan cumpliendo las funciones para la que fueron diseñados a lo largo de su vida útil, con unos costes mínimos (Simón-Talero Muñoz & Sánchez Martín-Falero, 2003). La gestión de puentes es un proceso exhaustivo que vincula la inspección y la evaluación de puentes con las necesidades de la comunidad y las fuentes de financiación para planificar, establecer prioridades, financiar y abastecer la operación, el mantenimiento, la rehabilitación, la actualización y la sustitución de los puentes existentes (Simón-Talero Muñoz & Sánchez Martín-Falero, 2003). Basan su funcionamiento en tres elementos: x. Inspecciones visuales de la estructura y sus alrededores.. x. Determinación de evolución de la condición del puente en el tiempo en base a modelos de deterioro probabilísticos o mecanicistas.. x. Priorización del mantenimiento según las consecuencias de los posibles escenarios según el estado actual y futuro de las estructuras y el análisis económico de intervenciones de distinta magnitud en el ciclo de vida del puente.. En España, en primer lugar, a principios de la década de 1960 se realiza un Inventario completo de carreteras formado por fichas tipo, rellenas a mano, con croquis y alguna fotografía en el caso de las obras de paso (Ministerio de Fomento, 2009). Ya en el año 1985 comenzó a realizarse un Inventario específico de las obras de paso en el que se recogía una ficha técnica que contenía datos referentes a su. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. 7.

(19) SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA identificación, características geométricas, estructurales y funcionales (Ministerio de Fomento, 2009). En la Red de Carreteras del Estado, existen en la actualidad más de 30.000 obras de paso cuya luz mínima es igual o superior a un metro, de las que el 66% tienen uno o más vanos con luces iguales o superiores a 10 m, es decir, denominadas técnicamente «puentes» (Ministerio de Fomento, 2009). Al objeto de optimizar la gestión de las infraestructuras, la decisión de reparar una obra de paso deteriorada no debe tomarse, en general, desde la perspectiva aislada de una estructura única, sino desde la perspectiva general del conjunto de la Red, cuyo mantenimiento es responsabilidad de la Dirección General de Carreteras, de forma que se pueda asegurar que el dinero empleado en dicha actuación está plenamente justificado y que su inversión proporciona la más alta rentabilidad de cara al mantenimiento de ésta en las mejores condiciones de utilización y seguridad (Ministerio de Fomento, 2009). Por otra parte, entre los años 70 y 80 del pasado siglo, la Dirección General de Carreteras participó en los trabajos de la OCDE relativos a la conservación de carreteras y, específicamente, a la conservación de los puentes. Fruto de estas tareas fue la publicación del entonces MOPT de 1988 Inspecciones Principales de Puentes de Carretera, pionera en la definición de los distintos tipos de inspección de puente en España así como en el establecimiento de la periodicidad y zonas de inspección (Ministerio de Fomento, 2009). Sin embargo, es en 1999 cuando la conservación de estructuras recibe un gran impulso con la implantación en la Dirección General de Carreteras de un SGP, que recoge y mejora la sistemática de inspección y actuación hasta esa fecha, de una manera más específica, y en consonancia con otros países del entorno. El SGP utilizado en el Ministerio de Fomento fue elaborado por Geocisa (Ministerio de Fomento, 2009). Con la implantación del SGP es más fácil poseer información fiable y homogénea de las obras de paso que componen la red, determinar el estado de conservación de éstas y poder evaluar su nivel de seguridad, así como estimar los costes de mejora o rehabilitación y optimizar las soluciones, priorizando las actuaciones a llevar a cabo.. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. 8.

(20) SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA A nivel de proyecto un Sistema de Gestión de Puentes debe ser capaz de entregar (Clemente Tirado, 2003): x. Medidas de la condición de cada elemento estructural que componen un puente.. x. La capacidad de carga de la estructura.. x. La extensión y severidad de los diversos deterioros definidos y medidos.. x. Identificar las necesidades de mantenimiento de cada estructura.. x. Entregar directrices sobre las estrategias a utilizar en cada puente.. A nivel de red un SGP debe (Clemente Tirado, 2003): x. Priorizar las estructuras a intervenir de acuerdo al estado y su importancia.. x. Sugerir acciones de conservación o intervenciones.. x. Incorporar las políticas de la agencia dentro del análisis.. x. El presupuesto general que requiere la agencia para un período de tiempo.. Ilustración 8. Relación entre elementos de un SGP 2.2.2. SGP en España El Sistema de Gestión de Obras de Paso empleado por la Dirección General de Carreteras del Ministerio de Fomento es semejante al utilizado por el resto de los países de nuestro entorno (Ministerio de Fomento, 2009). El Sistema se desarrolla a partir de: x. El Inventario de las estructuras que conforman la Red.. x. La realización de inspecciones a las obras de paso, las cuales tienen tres niveles:. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. 9.

(21) SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA 9 Inspecciones Básicas (o Rutinarias). 9 Inspecciones Principales. 9 Inspecciones Especiales. El Sistema de Gestión permite (Ministerio de Fomento, 2009): x. La estimación del estado de las obras de paso, asignándoles un índice de condición a partir de la gravedad, de la extensión y evolución del deterioro.. x. El establecimiento de prioridades de reparación.. x. La definición de las alternativas de reparación, programas de actuación y coste.. x. El control y seguimiento de los programas de actuación.. Ilustración 9. Esquema del funcionamiento del SGP (Ministerio de Fomento, 2009).. 2.2.3. Sistemas de gestión de puentes en el mundo 2.2.3.1.. Sistema Finlandés (FBMS - Finnish bridge management system). La gestión de puentes en Finlandia se lleva a cabo teniendo por base un sistema que se puede subdividir en dos módulos distintos: el análisis a nivel del puente, utilizado. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. 10.

(22) SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA principalmente por los nueve distritos responsables de la gestión local de la red, y el análisis a nivel de la red, utilizado principalmente por la administración central. Este sistema funciona en conjunto con otros dos módulos: el sistema de inspección y la base de datos de los puentes (Branco & de Brito, 2014). El sistema que considera el enfoque a nivel de red entró en funcionamiento en 1996. Este sistema permite la planificación y la programación de las inversiones a largo plazo. En 1998, entró en funcionamiento el sistema de gestión a nivel del puente, siendo adoptado por los nueve distritos responsables de la gestión de las carreteras (Branco & de Brito, 2014). En cuanto a los tipos de inspección, se diferencian entre inspección general, inspección básica, inspección especial e inspección subacuática. Estas inspecciones son de carácter periódico realizadas cada 5 años exceptuando las especiales que se realizarán cuando las inspecciones generales no determinen las razones de los deterioros, o antes de realizar un plan de reparación Durante la inspección, los inspectores recogen en sus informes la siguiente información: -. Tipo de inspección, fecha, inspector y organización del inspector.. -. Condición general del puente.. -. Condición de las principales partes de la estructura.. -. Fecha y tipo de la siguiente inspección.. -. Comentarios.. -. Equipamiento utilizado en la inspección.. -. Recomendaciones de reparación.. -. Fotos.. -. Datos de las pruebas realizadas.. Los datos registrados por el inspector acerca de los deterioros, deben incluir la siguiente información: -. Localización longitudinal y transversal en el puente.. -. Identificación del componente estructural y del material del mismo.. -. Tipo de deterioro.. -. Causa del deterioro.. -. Clase de deterioro.. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. 11.

(23) SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA -. Extensión del deterioro.. -. Efecto en la capacidad de soporte del puente.. La modelización de los porcentajes de deterioro y luego el comportamiento con el tiempo, se basa en información recolectada durante las campañas de inspección. Este sistema utiliza modelos de deterioro de Markov para predecir el deterioro (SimónTalero Muñoz & Sánchez Martín-Falero, 2003). El proceso de optimización permite la definición del orden de urgencia del programa de trabajos utilizando el índice de reparación. Este índice (Índice de reparación - RI) está determinado en función de la estimación del estado de los elementos estructurales (Condición estimada - CE), de la clase de daño (clases de daños - DC) y de la clase de urgencia de reparación (clase de urgencia - UC). Todos los datos para obtener el índice de reparación son proporcionados por el inspector y se almacenan en la base de datos. Este índice refleja la urgencia de la reparación de los puentes (cuando mayor es el valor, mayor será la necesidad de reparación) (Branco & de Brito, 2014). 2.2.3.2.. Sistema danés (DANBRO). Por iniciativa del sector del ferrocarril de Dinamarca, se desarrolló un sistema de gestión y mantenimiento de obras llamado DANBRO. El sistema que se usa en la actualidad, es la segunda generación de ese originario sistema de gestión de puentes de ferrocarril, el cual ha sido desarrollado por la Dirección de carreteras de Dinamarca y por la empresa COWI-consult (Branco & de Brito, 2014) (COWI, 2015). El objetivo del sistema es obtener una herramienta para los administradores en sus labores. El sistema está preparado en cuatro niveles de administración (Molina Schulz, 2012): -. Nivel ejecutivo: se deciden futuras políticas para el mantenimiento de puentes y su respectivo financiamiento.. -. Nivel de planificación: se asignan fondos para mantenimiento preventivo y se deciden las reparaciones y reemplazos.. -. Nivel de administración: se gestiona la información del puente.. -. Nivel de mantenimiento preventivo: se controlan los trabajos de mantenimiento.. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. 12.

(24) SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA En cuanto a la estructura modular del sistema, se divide en: una base de datos, el módulo de inventario, el módulo de inspección y capacidad de carga, el módulo de jerarquía y optimización, el módulo de presupuesto y costes y un módulo de experiencias (Molina Schulz, 2012).. En cuanto a las inspecciones, descritas y normalizadas en los respectivos manuales se consideran tres tipos de inspecciones: inspección superficial, inspección principal e inspección especial (Branco & de Brito, 2014). La calificación del estado de la estructura se hace según la siguiente tabla: Tabla 1. Calificación del estado de la estructura Categoría 0 1 2 3 4 5. Definición No existe deterioro Pequeño deterioro. No requiere reparación solo mantenimiento rutinario Algunos deterioros necesitan de reparación. Los componentes funcionan como cuando se diseñaron. Deterioro significante, necesita ser reparado con la mayor brevedad posible Deterioro grave. Reparación inmediata. Fallo completo del componente. Ilustración 10. Pantalla de inspección de DANBRO (COWI, 2015).. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. 13.

(25) SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA La calificación asignada al estado de cada elemento y el estado general de la infraestructura durante las inspecciones forma la base de la priorización de las obras en términos de reparación. La lista final depende de los siguientes puntos: estado general actual del puente, capacidad de carga actual en comparación con el deseado, la importancia de cada elemento dentro del puente según su importancia para el funcionamiento general de la estructura, importancia de la vía que atraviesa la infraestructura. Los costes de sustitución para los distintos elementos estructurales estimados durante las inspecciones son la base de un primer y aproximado presupuesto a largo plazo. Para preparar un presupuesto a corto plazo, es necesario elaborar estrategias de mantenimiento a través de una inspección especial de todos los elementos del puente que tengan la mayor prioridad de actuación y todos aquellos elementos cuya condición dictamine que sea necesario realizar trabajos de mantenimiento con la mayor brevedad posible. Las estimaciones obtenidas a partir del análisis de las estrategias de mantenimiento o obtenidas de las inspecciones principales son resumidas para la totalidad de las obras y comparadas con los fondos disponibles. Cuando las necesidades superan los recursos, el usuario debe especificar los cambios que necesita hacer en la planificación de las inversiones para corregir la situación.. 2.2.3.3.. Sistema Suizo (KUBA). Es un sistema de gestión de estructuras viales (puentes, tuberías, muros de soporte, etc.), desarrollado por la autoridad federal de carreteras de Suiza denominado KUBA 5.0. Consta de siete componentes: un inventario de las estructuras viales, una herramienta de planificación de la conservación, una herramienta de presentación de informes, una herramienta de administración, una aplicación móvil, una página web y una herramienta de evaluación relativa a transportes pesados (CARDZ IT Solutions, 2010) (Branco & de Brito, 2014). Los elementos de un puente son clasificados usando un catálogo de tipos de elemento y construcción. La forma, función y composición de un puente van a cambiar muy poco. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. 14.

(26) SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA con el paso del tiempo. Los datos correspondientes se registran una vez, antes de la primera inspección y se denominan inventario (CADRZ IT Solutions, nd). Un sistema GIS (Sistema de Información Geográfica) integrado, permite la visualización de ejes, localización y determinación de los objetos de la infraestructura. Por lo que pueden realizarse consultas de un área geográfica específica y los resultados pueden presentarse visualmente en un mapa. Los componentes de una estructura están sujetos a procesos graduales de deterioro o experimentan eventos perjudiciales. Por ello, se realizan las inspecciones con un seguimiento e identificación de estos cambios para detectar acontecimientos indeseables. También se incluye una interpretación de los resultados como causas, desarrollo, gravedad y extensión (CADRZ IT Solutions, nd). La definición de proyectos a largo plazo se basa en las previsiones del estado de cada elemento/estructura. Para realizar la predicción del estado futuro, se utilizan modelos que se basan en el estado actual y las condiciones ambientales en las que se encuentra. En este sistema, se utilizan las cadenas de Markov para realizar la predicción. Cada proceso de deterioro se caracteriza por una cadena Markov. Estas matrices de transición de Markov son calculadas y actualizadas con los datos resultantes de las inspecciones (Branco & de Brito, 2014). El sistema cuenta con un catálogo con las diferentes posibilidades de planes de actuación, las cuales pueden ser aplicadas a los diferentes elementos. Con base a estas informaciones, son generados los costes de las intervenciones. Después de realizadas estas intervenciones, se revisa el estado de los elementos que han sido modificados. Esta revisión del estado no siempre conduce a una condición nueva de estado sino que depende de la profundidad de la intervención. Las matrices de transición se corrigen con los datos resultantes (Branco & de Brito, 2014).. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. 15.

(27) SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA. Ilustración 11. Ejemplo de inspección de KUBA 5.0-DB (CADRZ IT Solutions, nd). El sistema también define los trabajos que optimizan la relación coste/beneficio y permite establecer escenarios de intervención con o sin las limitaciones presupuestarias. Se elabora una lista de proyectos con el fin de optimizar los recursos. Es posible cambiar manualmente el orden de realización de los diferentes proyectos y el sistema vuelve a calcular los costos correspondientes (Branco & de Brito, 2014).. 2.2.3.4.. Sistema portugués (GOA - Gestão de Obras de Arte). El sistema GOA es la herramienta más utilizada en la gestión de puentes en Portugal (Branco & de Brito, 2014). El sistema de gestión de puentes GOA, fue desarrollado por Betar en 1998. Este sistema presenta un conjunto de módulos que interactúan entre sí y en el que la información recogida en el campo está organizada y catalogada correctamente (Betar, 2015). Los módulos del sistema completo son (Mendonça, et al., 2012): tablas auxiliares, gestión de permisos, módulo de inventario, de inspección principal, de inspección rutinaria, de inspección subacuática, de batimetría, módulo histórico, módulo de consulta, módulo de registro especial de transporte y un módulo de informes.. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. 16.

(28) SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA. Ilustración 12. Inspección principal de GOA (Mendonça, et al., 2012). El estado de conservación de cada componente se propondrá automáticamente según algoritmos desarrollados y factores de ponderación parametrizados (Mendonça, et al., 2012). 2.2.3.5. Sistema canadiense (OBMS - Ontario Bridge Management System) El sistema de gestión de puentes de Ontario OBMS, fue desarrollado en 1998 por Stantec para el Ministerio de Transporte de Ontario siendo la primera versión del año 2002, y la más actual del año 2011. Este sistema de gestión de puentes está compuesto por diferentes módulos: deterioro, costes, tratamiento y viabilidad, beneficio y apoyo a la toma de decisiones. Este sistema tiene por base inspecciones bianuales que incluyen el registro del tipo, de la severidad y grado de deterioro (Branco & de Brito, 2014) (Stantec, 2015) (Thompson, et al, 1999).. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. 17.

(29) SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA. Ilustración 13. Inventario del sistema OBMS (Speiran, et al., 2004). El análisis a nivel de cada puente tiene de inicio la identificación de las necesidades, resultantes de las inspecciones de cada elemento. Con base al estado de cada elemento, el modelo proporciona una lista de posibles intervenciones. Teniendo en cuenta estas intervenciones se aplica el modelo de deterioro que utiliza el método Markov (Branco & de Brito, 2014). El módulo de apoyo ayuda a seleccionar la intervención y se activa cuando existe más de una alternativa de rehabilitación de un elemento en particular. Cada una de las posibles intervenciones es considerada como un potencial proyecto alternativo. El número de proyectos alternativos se reduce mediante la realización de un análisis de coste/beneficio y utilizando un modelo que se basa en conocimientos de ingeniería, así como económicos (Branco & de Brito, 2014). El proceso de toma de decisiones incluye los siguientes pasos: monitoreo, identificación de las necesidades, política de desarrollo, establecimiento de prioridades, definición de los proyectos de inversión (Branco & de Brito, 2014). Este sistema tiene la capacidad de hacer el análisis a nivel de red teniendo en cuenta la red global o sólo parte de ella. Proporciona, utilizando limitaciones presupuestarias,. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. 18.

(30) SISTEMA DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO DE PUENTES DE FÁBRICA la identificación del conjunto de puentes los cuales deben ser objeto de intervención a modo de reducir al mínimo el coste del ciclo de vida (Branco & de Brito, 2014).. 2.2.3.6.. Sistema americano PONTIS. La primera versión de este sistema de gestión de puentes se realizó en 1992. El sistema PONTIS fue diseñado como una herramienta de apoyo a la gestión de infraestructuras (Branco & de Brito, 2014). Recientemente se ha denominado AASHTOWare Bridge Management (BrM), desarrollado por FHWA (Federal Highway Administration). Este sistema internacional es considerado uno de los sistemas de gestión de puentes más complejos que existen y también es utilizado por múltiples agencias de transporte de otros países alrededor del mundo. Este programa se divide en diferentes módulos. Los modelos de costes y previsión que definen y cuantifican los costos de las diferentes políticas de conservación. Junto con estos módulos, existen también dos módulos de optimización que, en conjunto con un programa de integración, permiten definir recomendaciones para la minimización de los costes maximizando los beneficios (Branco & de Brito, 2014). El sistema PONTIS representa los puentes como un conjunto de elementos (vigas, pilares, estribos…etc.). Cada elemento puede existir en cinco condiciones de estado diferentes y en cuatro ambientes operativos. El modelo PONTIS tiene como beneficios: -. Aumenta al máximo los beneficios de las empresas y usuarios dando presupuestos ajustados.. -. Identifica las actividades de conservación rentables.. -. Extiende la vida útil de los puentes.. -. Minimiza los impactos adversos a los viajeros.. -. Predice las futuras medidas de ejecución de un puente o una red de puentes.. -. Identifica la conservación, mejora y sustitución necesaria a partir de un horizonte temporal predefinido.. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA CIVIL MÁSTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. 19.