¿Puede un simple acopio de tierras desestabilizar la pila de un viaducto?

Por supuesto que si, y eso es lo que ocurrió en junio de 2014 en este tramo (google maps) en viaducto de la autopista interestatal I-495 (Delaware, EEUU).

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He aquí el culpable del problema

El viaducto, que no es precisamente pequeño (3 carriles por sentido y 90.000 vehículos diarios) fue cerrado al tráfico tras verificar una llamada al 911 que advertía que “el puente parecía estar separándose” (puedes oír la llamada aquí).

La inspección comprobó que, efectivamente, las pilas de las secciones 11 a 14 estaban inclinadas (hasta un 4%), con un asentamiento vertical máximo relativo de 46 cm entre calzadas, por lo que el tramo quedó cerrado al tráfico el 2 de junio.

El viaducto, construido en 1974, tiene una longitud total de 1.463 metros, formado por 38 vanos de 35 metros apoyados en pilas columna de 18 metros de altura. La cimentación de las pilas está resuelta por zapatas arriostradas de 1,70 m de canto sobre pilotes metálicos (perfil en H) hasta el nivel de roca, a algo más de 30 metros de profundidad.

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Como se puede comprobar, la alerta estaba justificada.

Lo primero que llamó la atención de los inspectores fue un enorme acopio de rellenos (aprox. 45.000 toneladas) próximo a la cimentación de la zona afectada, alrededor del cual se podían apreciar asientos y grietas, un acopio que no estaba ahí en la última revisión bianual de la FHWA, de octubre de 2012, pero que si aparecía en fotografías aéreas de 2013.

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Por experiencias previas, primero se sospechó de una corrosión de los pilotes metálicos pero una vez realizadas las catas se pudo comprobar que los pilotes, pese a haber pandeado, se conservaban en buen estado, no así las zapatas, con fisuras horizontales y diagonales.

El hecho de que las dos zapatas de cada sección estuvieran dañadas del mismo modo parecía confirmar la causa, un desplazamiento del terreno debido a la extrusión lateral del suelo blando bajo la carga creada por el acopio de tierras.

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Según el informe oficial, hubo una “perfect storm of factors“, una perfecta mala combinación de factores “si y sólo si” que hicieron posible el fallo:

  • El terreno: Suelos orgánicos muy blandos y muy compresibles en un espesor medio de 30 metros, algo más bajo la pila más afectada.
  • La cimentación: Pilotes metálicos (perfil en H, no se indican dimensiones) de más de 40 metros de longitud, hasta el nivel de roca, que no pudieron soportar la carga lateral y pandearon.
  • La carga: Un acopio de tierras de aproximadamente 45,000 toneladas que produjo la extrusión lateral del terreno.

La autopista se cortó al tráfico el 2 de junio. Los rellenos se retiraron entre esa misma noche y el 10 de junio. Puesto que el tiempo era el factor crítico (repetimos, 90.000 vehículos diarios) y el arreglo no podía esperar, el 4 de junio se decidió acudir de urgencia a obras cercanas y “tomar prestado” el equipo necesario, lo que permitió ahorrar entre 10 y 12 semanas.

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Como se puede ver en los esquemas (tomados de www.delawareonline.com), el arreglo consistió en una nueva cimentación en las secciones 12 y 13 y un recalce en las 11 y 14 (pulsa en los esquemas para verlos mejor).

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Para ello se perforaron 4 pilotes de 1,20 m de diámetro hasta 50 metros de profundidad a ambos lados de la cimentación existente, uniendo las cabezas con una viga de coronación. En las secciones 12 y 13 se colocó un apeo metálico temporal y se sustituyeron las pilas originales por otras tres, mientras que en las secciones 11 y 14 se “solidarizó” la cimentación existente con las nuevas vigas.

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Detalle de las nuevas vigas

Tras las preceptivas pruebas de carga, la calzada sur fue abierta al tráfico el 31 de julio y la calzada norte el 23 de agosto. Los trabajos terminaron totalmente en abril de 2015. El coste de la operación ascendió a 40 millones de dólares y por lo que se ve, un montón de gente visitó la obra, incluso el presidente Obama.

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La incidencia quedó añadida al protocolo de inspecciones de la FHWA y poco después se localizó un caso similar, así que al menos ha servido para algo… algo más que ser un ejemplo real de extrusión lateral, quiero decir.

Más información:

How Could a Pile of Dirt Cause a Major Interstate Bridge To Tilt?

Toda la información, fotos y vídeos en delawareonline.com

Miguel Aguiló: “Escalas y flujos en Nueva York. Trucos, transiciones y cesiones”

Vía Twitter llegué ayer a este vídeo de Miguel Aguiló sobre “Escalas y flujos en Nueva York. Trucos, transiciones y cesiones”, presentado con el siguiente texto:

“Los tránsitos cotidianos de millones de ciudadanos entre las oficinas de Manhattan y las residencias de los barrios requieren autopistas, trenes, puentes y túneles de una escala proporcionada a los grandes obstáculos a superar. Su entronque con la mesurada y uniforme malla urbana provoca importantes conflictos de adaptación. Para insertar en ella la gran escala del obstáculo y digerir el fuerte caudal de vehículos y viajeros entregado por esas grandes obras de ingeniería son necesarios trucos, transiciones y cesiones. Manzanas, edificios, aceras, semáforos y viandantes son sometidos a enorme presión. Aparecen múltiples rampas o bocas de túnel, se ciegan fachadas y suprimen aceras, se cancelan manzanas completas, surgen espacios residuales con árboles y césped. Residencias, tiendas y cualquier resto de vida son expulsados de grandes áreas de la ciudad.”

La descripción me resultaba atractiva pero dos cosas me paraban un poco: su duración (casi una hora), y el escaso número de visitas (cuatro, cuando me puse a verlo).

Lo primero tenía fácil arreglo, nadie te obliga a ver completo un vídeo, siempre puedes ir pasando las partes aburridas; y lo segundo, bueno, la charla es del 23 de abril y el Instituto Torroja lo subió a Youtube ese mismo día, así que tampoco es que lleve mucho tiempo on-line.

Al final decidí verlo (si, entero), y me sorprendió gratamente, porque habla sobre los puentes y los túneles de Nueva York, pero también sobre problemas que normalmente se dejan de lado, como las conexiones de esas impresionantes obras con la ciudad existente, algo tan complicado como poco conocido. Como puntos negativos, la calidad del vídeo, bastante escasa, y la presentación pero, bueno, no se puede tener todo.

(Si, seguramente debería estar escribiendo algo sobre la reciente homologación de la titulación pre-Bolonia con el máster, pero tiempo tendré de hacerlo, además, hasta que no lo vea por escrito no me lo creeré, que ya nos han tomado el pelo muchas veces).

Actualizada la Geotechnical Engineering Circular No. 7 del FHWA: Soil Nail Walls Reference Manual

Toca hablar de nuevo sobre las “Geotechnical Engineering Circular” del FHWA, porque la número 7, antes titulada “Soil Nail Walls” (lo que por aquí llamamos “muros de suelo claveteado”), ha sido actualizada, ampliada (120 páginas más) y rebautizada como “Soil Nail Walls Reference Manual”.

FHWA GEC 007 – Soil Nail Walls Reference Manual (February 2015)

Según informa GeoPrac.net, esta nueva versión implementa ya el método Load and Resistance Factor Design (LRFD), algo que están haciendo poco a poco todas las publicaciones técnicas del FHWA, y ha cambiado los ejemplos hechos con el programa SNAILZ (de CalTrans) por el Soil Nail Analysis Program (SNAP) desarrollado por la propia FHWA (hay incluso una versión de pago más completa, SNAIL PLUS).

El nuevo archivo tiene 425 páginas, ocupa 17 MB, y se puede descargar pulsando el icono inferior, así de fácil.

FHWA Geotechnical Engineering Circular Nr. 7 - “Soil Nail Walls Reference Manual”

FHWA GEC 007 – Soil Nail Walls Reference Manual (February 2015)

Y como ya dije en su día, allá por 2009, la traducción de “soil nailing” por “suelo claveteado” me sigue pareciendo un tanto extraña, sigo pensando que “suelo cosido” refleja mejor su estado, tras todo el proceso.

Artemio Cuenca: «Comentarios sobre el Cálculo de Taludes» (in memoriam)

Cuando uno se decide a escribir un blog lo primero que hace es avisar a los amigos, especialmente a los amigos más afines a la temática del blog. Artemio Cuenca era uno de esos amigos. Habitual del Foro de Ingeniería Geológica y Geotecnia, en el que se hacía llamar Laube, era conocido por responder cuántas preguntas le hicieran, normalmente las de trayectorias de tensiones, ensayos triaxiales y cosas así, las difíciles, las que los demás procuraban evitar y él respondía siempre con buen humor y una fina ironía, la justa para hacer más certera la respuesta.

En julio de 2009 le dije que quería publicar sus “Comentarios sobre el Cálculo de Taludes“, no sin antes pedirle permiso. Le gustó mucho la idea, pero me pidió que esperase unos días, tenía unas fotos muy buenas y unas comparativas muy interesantes entre los métodos de equilibrio límite y los de elementos finitos. Iba a escribirlo todo de nuevo y añadir más conclusiones, incluso había pensado hacer una especie de “Decálogo de pasos previos antes de calcular un talud“.

No sé si llegó a escribir el decálogo, supongo que si, pero las siguientes veces que hablamos ya se había embarcado en alguna otra aventura: artículos sobre la Clasificación Geomecánica SMR con sus antiguos alumnos, ahora amigos, de la Universidad de Alicante, recopilaciones bibliográficas sobre movimientos sísmicos históricos, el polémico “calentamiento global”, la contaminación por lixiviados en vertidos ilegales (El País, 05/08/2012), transformar su página web en un blog, siempre tenía un montón de cosas en mente…

… hasta el pasado lunes.

Artemio, dejo aquí tus comentarios. Estoy seguro de que muchos lo agradecerán.

Un abrazo, compañero.

Artemio Cuenca. «Comentarios sobre el Cálculo de Taludes»

 Artemio Cuenca. «Comentarios sobre el Cálculo de Taludes» [pdf, 179 KB]

 


Girando a oscuras, el lazo carretero en túnel de la CV-223 entre Aín y Eslida, en Castellón

El pasado verano “Carreteras Históricas” publicó un post sobre “Lazos de corbata y rabos de cerdo carreteros” (alias spiral bridges o pigtails), replicado posteriormente por “Ingeniería en la Red“, en el que se mostraban cuatro ejemplos españoles de esta peculiar forma de salvar desniveles manteniendo pendientes (el muy fotogéniconudo de la corbata” de Sa Calobra, dos muy próximos en Málaga y otro en Navarra), comentando que “En ferrocarriles debido a sus menores pendientes, hay espirales incluso en túneles“.

Bien, pues añado otro “lazo carretero” a la lista, y con algo más del 50% de su trazado en túnel, además, como ya ocurría en los túneles del Passo de San Boldo.

lazo carretero en túnel de la CV-223 entre Aín y Eslida, en Castellón

Está en Castellón, en la CV-223, entre las localidades de Eslida y Aín, en pleno Parque Natural de la sierra de Espadán. Es casi circular, tiene aprox. 220º de sus 360º en túnel, con sección en herradura, y es muy curioso ver cómo se ha resuelto el hormigonado interior. Ojo, el túnel no está iluminado, el arcen es mínimo y es zona motera/ciclista, mucho cuidado si pasáis por allí en fin de semana.


Ver mapa más grande

Las fotos son de Google Maps, Terrasit y propias, y en la última mi chica me pilló desprevenido, allá por 2004 (turismo de túneles, un sector poco explotado). Si os dais un paseo por la zona estad atentos a los taludes, hay roturas muy interesantes, planas, en cuña, vuelcos, pandeos, un poco de todo.

lazo carretero en túnel de la CV-223 entre Aín y Eslida, en Castellón

He encontrado también un vídeo en el que se ve muy bien el giro:

Por cierto, ¿recordáis que en mecánica de rocas la orientación de las discontinuidades respecto de la traza del túnel era muy importante a la hora de calcular su estabilidad?, pues si el túnel hace cosas como esta ya ni os cuento.

lazo carretero en túnel de la CV-223 entre Aín y Eslida, en Castellón - Boquilla superior

Vista de la boquilla superior, en 2004

 

lazo carretero en túnel de la CV-223 entre Aín y Eslida, en Castellón - Boquilla inferior

Vista de la boquilla inferior. El peatón soy yo, en 2004, medio cegado por el sol.