Sistemas de protección de puentes

Los sistemas de protección de puentes evitan que un barco choque contra los pilares del puente y provoquen daños en el mismo, ya sea desviando un barco aberrante que pueda chocar contra ellos o sosteniendo y absorbiendo el impacto. ^[1]

La protección de los puentes contra colisiones de barcos atrajo la atención de arquitectos y reguladores en el último tercio del siglo XX debido al marcado aumento de la frecuencia de accidentes por colisión: en todo el mundo, 30 puentes importantes se derrumbaron entre 1960 y 1998 tras ser embestidos por barcos o barcazas, y murieron 321 personas. La tasa de accidentes menores es mucho mayor: hubo 811 accidentes graves que no provocaron un derrumbe solo en los Estados Unidos entre 1970 y 1974, en los que murieron 14 personas. Las colisiones menores son rutinarias: la Guardia Costera de los Estados Unidos recibe 35 informes por día. ^[2]

En Estados Unidos, el punto de inflexión fue el colapso del puente Sunshine Skyway en 1980. Desde entonces, ^[2]

• Un "Comité sobre colisiones entre barcos y barcazas" designado por el Consejo Nacional de Investigación publicó un informe sobre la historia de las colisiones de barcos con puentes ^[3] (1983);
• El Departamento de Transporte y Desarrollo de Luisiana emitió criterios de protección contra colisiones de embarcaciones para los pilares de los puentes de Luisiana (1984);
• Once estados, junto con la Administración Federal de Carreteras, encargaron directrices para el diseño de protección de puentes en los Estados Unidos (1988);
• La Asociación Estadounidense de Funcionarios de Carreteras Estatales y Transporte (AASHTO) emitió una Especificación de Guía de Diseño de Colisiones de Embarcaciones ^[4] en febrero de 1991, basada en el estudio anterior;
• La Asociación Internacional de Ingeniería de Puentes y Estructuras publicó su guía "Colisión de barcos con puentes" ^[5] en 1993;
• AASHTO adoptó las especificaciones de diseño de puentes LRFD ^[6] con disposiciones para la protección de puentes (1994).

Se utilizan varios tipos de sistemas de protección de puentes: ^[7]

• Sistemas de defensas que se fijan al muelle con el objetivo de absorber el impacto de los buques. Su capacidad para soportar una colisión típica de buques es baja. Las defensas se construyen utilizando una variedad de materiales: ^[8]
  • caja de hormigón de paredes delgadas;
  • membrana de acero de paredes delgadas ;
  • goma.

• islas artificiales construidas con arena y núcleo de roca protegidas por escollera . Las islas son bastante eficaces para proteger el muelle al empujar el barco, pero causan daños ambientales al fondo del río y, al asentarse , pueden desplazar los pilares del puente; ^[8]
• Los delfines están hechos de pilotes clavados en el fondo del río en grupo, con un espacio intermedio que a veces se rellena con rocas y se cubre con hormigón. La colisión se absorbe mediante deformaciones de la estructura; ^[8]
• sistemas de pilotes soportados sobre pilotes dedicados que se hincan en el fondo ya sea verticalmente o en ángulo (" pilotes de talud "). Los pilotes están conectados entre sí con enlaces rígidos o flexibles, pueden fijarse al pilar y, a veces, están equipados con defensas; ^[8]
• Los sistemas flotantes (redes de cables y pontones ) presentan múltiples problemas, desde baja eficiencia hasta altos costos de construcción y mantenimiento e impactos ambientales, y por lo tanto se utilizan como último recurso, cuando la ubicación del puente impide el uso de otros diseños. ^[8]
• Los estorninos son ensanchamientos de los pilares del puente cerca de su base, que generalmente se extienden a cierta distancia por encima del nivel del agua, lo que proporciona cierto grado de refuerzo del pilar contra el impacto. ^[9]

Los sistemas de protección física de puentes diseñados para prevenir colisiones catastróficas son costosos y representan una parte "significativa" de los costos generales de construcción. Por lo tanto, las alternativas suelen considerarse durante la fase de diseño: ^[10]

• fortificar los pilares y la superestructura hasta el punto en que puedan soportar el impacto, ya sea por sí solos o con la ayuda de un sistema de defensa;
• aumentar la longitud del tramo, de modo que los muelles estén alejados del canal y, por lo tanto, protegidos por las aguas poco profundas que los rodean;
• Mejorar las ayudas a la navegación para reducir la probabilidad de un impacto catastrófico (entre el 60 y el 85% de las colisiones se deben a errores del piloto . ^[11]

Los diseños de carreteras en los EE. UU. están sujetos a las especificaciones AASHTO, ^{[4] [6]} pero el texto no contiene procedimientos ni recomendaciones específicos. ^[2] Los puentes ferroviarios se construyen de acuerdo con el "Manual de ingeniería ferroviaria" ^[12] publicado por la Asociación Estadounidense de Ingeniería Ferroviaria y Mantenimiento de Vías (AREMA). ^[8]

En Australia , el tema está cubierto en la norma australiana AS 5100.2:2017, "Diseño de puentes, Parte 2: Cargas de diseño".

• Knott, Michael; Prucz, Zolan (2000). "Diseño de puentes para colisiones de buques". Manual de ingeniería de puentes (PDF) . Boca Raton : CRC Press .
• Wuttrich, Rafal; Wekezer, Jerry; Yazdani, Nur; Wilson, Claudia (2001). "Evaluación del desempeño de las defensas de puentes existentes para impacto de barcos". Journal of Performance of Constructed Facilities . 15 (1): 17–23. doi :10.1061/(ASCE)0887-3828(2001)15:1(17).