Sistemas de protección de puentes

Los sistemas de protección de puentes evitan los daños causados ​​por colisiones de barcos a un puente , ya sea desviando un barco desviado para que no choque contra los pilares del puente, o bien absorbiendo el impacto. ^{[ 1 ]}

La protección de puentes contra colisiones de barcos captó la atención de arquitectos y reguladores en el último tercio del siglo XX debido a un marcado aumento en la frecuencia de accidentes por colisión: en todo el mundo, 30 puentes importantes colapsaron entre 1960 y 1998 tras ser embestidos por barcos o barcazas, causando la muerte de 321 personas. La tasa de accidentes menores es mucho mayor: solo en Estados Unidos, entre 1970 y 1974, se registraron 811 accidentes graves que no provocaron un colapso, con 14 fallecidos. Las colisiones menores son habituales: la Guardia Costera de Estados Unidos recibe 35 informes diarios. ^{[ 2 ]}

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

• Un "Comité sobre Colisiones de Buques/Barcazas" designado por el Consejo Nacional de Investigación emitió un informe sobre la historia de las colisiones de buques 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 en Luisiana (1984);
• Once estados, junto con la Administración Federal de Carreteras, encargaron directrices para el diseño de la protección de puentes en los Estados Unidos (1988);
• La Asociación Estadounidense de Funcionarios Estatales de Carreteras y Transporte (AASHTO) emitió una Especificación de Guía de Diseño para 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 buques con puentes" ^{[ 5 ]} en 1993;
• AASHTO adoptó las especificaciones de diseño de puentes LRFD ^{[ 6 ]} con disposiciones para la protección de puentes (1994).

Existen varios tipos de sistemas de protección de puentes utilizados: ^{[ 7 ]}

• Los sistemas de defensas se fijan al muelle con el objetivo de absorber el impacto del buque. Su capacidad para resistir una colisión típica de buques es baja. Las defensas se construyen utilizando una variedad de materiales: ^{[ 8 ]}
  • caja de hormigón de paredes delgadas ;
  • acero de membrana de paredes delgadas ;
  • goma.

• Islas artificiales construidas con un núcleo de arena y roca protegido por escolleras . Las islas son bastante efectivas para proteger el muelle al alejar el barco, pero causan daños ambientales al lecho del río y, al asentarse , podrían desplazar los pilares del puente; ^{[ 8 ]}
• Los delfines están hechos de pilotes hincados en el lecho del río en grupo, con espacios entre ellos a veces rellenos de rocas y cubiertos con hormigón. La colisión se absorbe mediante deformaciones de la estructura; ^{[ 8 ]}
• Sistemas soportados por pilotes sobre pilotes específicos que se hincan en el fondo ya sea verticalmente o en ángulo (" pilotes inclinados "). Los pilotes están conectados entre sí con enlaces rígidos o flexibles, pueden unirse al muelle 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, por lo que se utilizan como último recurso, cuando la ubicación del puente impide el uso de otros diseños. ^{[ 8 ]}
• Los ensanchamientos son ampliaciones de los pilares del puente cerca de su base, que generalmente se extienden a cierta distancia por encima del nivel del agua, proporcionando cierto grado de refuerzo del pilar contra impactos. ^{[ 9 ]}

Los sistemas físicos de protección de puentes diseñados para prevenir colisiones catastróficas son costosos y representan una parte "significativa" de los costos totales de construcción. Por lo tanto, generalmente se consideran alternativas durante la fase de diseño: ^{[ 10 ]}

• Reforzar los pilares y la superestructura hasta el punto en que puedan soportar el impacto, ya sea por sí mismos o con la ayuda de un sistema de defensas;
• aumentando la longitud del tramo, de modo que los pilares queden alejados del canal de navegación 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 (el 60-85% de las colisiones se deben a errores del piloto . ^{[ 11 ]}

Los diseños de carreteras en los EE. UU. están sujetos a las especificaciones de la AASHTO, ^{[ 4 ] [ 6 ]} pero el texto no contiene procedimientos ni recomendaciones específicas. ^{[ 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 la prevención de 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 ante el impacto de buques" . Journal of Performance of Constructed Facilities . 15 (1): 17– 23. doi : 10.1061/(ASCE)0887-3828(2001)15:1(17) .