Los puentes de Estados Unidos recibieron una calificación de C + en el Informe de Infraestructura 2017, publicado por la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles (ASCE). El envejecimiento es un factor en este puntaje: casi cuatro de cada 10 de los 614,387 puentes en los EE. UU. Tienen 50 años o más, y la edad promedio sigue aumentando.
Pero la reparación y la rehabilitación son extremadamente costosas; el cálculo más reciente pone a la cartera de pedidos de rehabilitación de puentes en el país en $ 123 mil millones.
En 2013, el Departamento de Transporte de Delaware decidió explorar la efectividad de un nuevo enfoque de reemplazo rápido para un puente de dos carriles justo al norte del canal de C & D, que estaba llegando al final de su vida útil útil. Colaboraron con investigadores de la Universidad de Delaware en el diseño y la construcción de un nuevo puente, que continúa siendo monitoreado a través de un sistema de instrumentación diseñado a medida.
El antiguo puente fue reemplazado con lo que se conoce como un sistema de puente integrado de suelo geosintético reforzado (GRS-IBS). Desarrollado y promovido por ingenieros de la Administración Federal de Carreteras, este sistema se presta para una construcción rápida y rentable.
Christopher Meehan, presidente de ingeniería civil de Bentley Systems Incorporated en UD, explica que el nuevo diseño toma prestado del campo de muros de contención, donde los materiales geosintéticos -incluidos los textiles, las redes, las tiras y las redes- se utilizan para proporcionar refuerzo de tensión a los suelos, mejorando su fuerza y estabilidad generales.
"Resulta que los conceptos de estas tecnologías también se pueden aplicar a puentes, ahorrando dinero y reduciendo el tiempo de construcción", dice Meehan. "El nuevo puente es básicamente una estructura de puente compuesta que incorpora pilares GRS y elementos de superestructura de puentes prefabricados. Este enfoque elimina el costoso tiempo de inactividad asociado con el hormigón colado in situ, que puede tomar de unas semanas a un mes para curarse".
Para este proyecto, los estribos GRS se construyeron colocando bloques de mampostería de concreto localmente disponibles en hileras, llenando detrás de ellos con grava y cubriendo los elementos de revestimiento de la pared y el relleno con una tela geosintética. Este proceso se repitió en capas para construir cada pilar de puente, y luego se colocó una superestructura de puente de concreto prefabricado sobre los pilares.
A continuación, se realizó un trabajo de acabado para acercar las formas de aproximación al nivel del puente, y luego se pavimentó todo el área del puente y la calzada. La superestructura del puente resultante abarca aproximadamente 37 pies, con una luz clara sobre el canal de entrada de poco más de 28 pies.
El equipo de investigación de UD brindó un amplio soporte técnico en el proyecto, incluido el diseño e implementación de un sistema de monitoreo de salud estructural personalizado que comprende más de 150 sensores para monitorear continuamente el desempeño a largo plazo del puente.
Meehan acredita a los estudiantes de posgrado Majid Talebi, Tyler Poggiogalle, Dan Cacciola y Matthew Becker por su contribución significativa al proceso de diseño, construcción y monitoreo.
"El viaje de DelDOT para construir un puente GRS-IBS en realidad comenzó cuando Chris se acercó a nosotros con la idea de construir y monitorear una de estas estructuras innovadoras", dice Barry Benton, ingeniero jefe de puente en DelDOT y graduado en 1992 de UD en ingeniería civil.
"Desde el inicio del proyecto, trabajó estrechamente con nosotros para elegir una ubicación y ayudar tanto en el diseño como en el plan de monitoreo. Como este sería el primer puente GRS-IBS en Delaware, era muy importante para nosotros entender cómo funcionaría ".
Desde entonces, DelDOT ha construido otro puente GRS-IBS en el condado de Sussex, que está funcionando bien hasta la fecha. Benton cree que esta tecnología producirá el mayor ahorro de costos si un equipo de mantenimiento interno puede ser entrenado para hacer el trabajo.
"La belleza del sistema es que se puede construir rápidamente con un equipo pequeño, por lo que es perfecto para utilizar los talentos de nuestro personal", dice.
Meehan llama al GRS-IBS una tecnología accesible que se puede construir en casi cualquier lugar.
"Las estructuras de suelo geosintético reforzado son adecuadas para la construcción en todo el mundo, ya que los materiales geosintéticos son bastante ligeros y pueden importarse fácilmente", dice.
"Más allá de ese punto, se pueden construir varios tipos de muros y contrafuertes de puentes utilizando materiales de origen local, con poca necesidad de hormigón colado en el lugar. Las estructuras resultantes son rentables y bastante permisivas con respecto al asentamiento y la deflexión lateral, y se ha demostrado que funcionan relativamente bien en los terremotos ".
