SBRI+ Workshop...medioambientales debido a la congestion del tráfico y a los costes de usuario...
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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