Cierre del arco del Viaducto del Tajo

Cierre del arco del Viaducto del Tajo

“ARS VBI MATERIA VINCITVR IPSA SVA”

Extracto de la inscripción que figura en el Templo aledaño al Puente de Alcántara sobre el Río Tajo, construido en el año 106 d. C.

El pasado miércoles 11 de noviembre tuvo lugar el hormigonado de la dovela de clave del arco del Viaducto del Tajo, estructura con la que la línea de alta velocidad Madrid-Extremadura franquea el paso sobre el río más largo de la Península Ibérica en la cola del Embalse de Alcántara.

Tenemos vídeo a vista de dron del acontecimiento:



El arco de 324 m de luz está firmemente imbricado en la abrupta garganta que le sirve de marco, haciendo gala de unas elegantes proporciones que, pese a la monumentalidad de su escala (70 m de altura o flecha, sección transversal de 12 x 4 m en arranques y 6 x 3.5 m en clave), lo dotan de una serena esbeltez que es denominación de origen de los diseños de la oficina de proyectos Carlos Fernández Casado, S. L.



En 2016 celebrará esta compañía señera su cincuentenario, y no podría llegar a tan señalada efeméride en mejor forma, tras haber inaugurado este año el Puente de la Constitución de 1812 sobre la Bahía de Cádiz, El Viaducto Carrera Novena en Colombia y cerrar este arco del Tajo (entre otros muchos proyectos); la empresa ha consolidado su proceso de expansión internacional constituyendo 5 filiales en el continente americano e interviniendo como proyectistas o asesores en proyectos tan emblemáticos como el nuevo Harbor Bridge Replacement en Corpus Christi (Texas), llamado a ser el puente atirantado de más luz de los Estados Unidos (504 m).

Vista general del arco del Viaducto del Tajo. Fotografía de Carlos Manterola Jara (www.infotografia.es) para Carlos Fernández Casado, S. L. (www.cfcsl.com)

El arco ha sido históricamente la tipología seleccionada para salvar el cauce del Tajo en esta zona de su curso, desde que el insigne pontífice Cayo Julio Lácer realizase en el ¡año 106! con una maestría sin parangón su maravilloso Puente de Alcántara, “portentosa obra, de tanta braveza y majestad que pone espanto en quien la ve“, como citase el mismo Carlos Fernández Casado antes de afirmar aquello de “Que nadie construya puentes en España, sin haber pasado por Alcántara“.

También el arco fue seleccionado por el equipo de Eipsa dirigido por J. A. Llombart para la construcción del Puente “Arcos de Alconétar” para la Autovía de la Plata (aguas arriba del Viaducto del Tajo) en 2006, que con un procedimiento constructivo de gran complejidad, puso de manifiesto las no pocas dificultades que la zona presenta para la construcción de tan monumentales infraestructuras, con unos episodios de vibración que aún sobrecogen (puedes ver como vibró durante su construcción en nuestro post “5 cagadas en la ingeniería de puentes por culpa de la resonancia“).

Podríamos decir por tanto que la tipología de arco es la solución natural en este caso, por tratarse de un valle profundo, de laderas de roca de considerable capacidad portante (y por tanto, idónea para recibir los empujes del arco en sus empotramientos), con un tablero que discurre a altura media y con posibilidad de disponer el sistema de atirantamiento provisional que posibilita el avance en voladizo de los semiarcos desde el arranque hasta la clave. Este procedimiento constructivo ya fue utilizado en el arco poligonal sobre el Embalse de Contreras en la LAV Madrid-Valencia o en el Puente de la Presa Hoover . Las características más relevantes de la estructura y de su proceso constructivo se desglosan de manera muy gráfica y divulgativa en los vídeos realizados por Adif y por CFCSL a tal efecto:

Conversando con Antonio Martínez Cutillas (Project Manager e ingeniero autor del Proyecto por parte de Carlos Fernández Casado, S. L.) mientras contemplábamos el arco desde el puente de la N-630, ubicado justo aguas debajo, comentaba de este último que fue construido para restituir el trazado de la N-630 por el contorno de la zona de inundación del Embalse de Alcántara a finales de la década de los años 1960. Decía que debido a su longitud, luces (85 m máximo), tipología (tablero en cajón con paso de ferrocarril por su interior y carretera sobre el mismo) y altura de pilas (65 m), no estaban por aquél entonces al alcance de la ingeniería española, y por ello hubo que encargarlos a ingenieros y constructoras alemanas (como se aprecia en los planos adjuntos, delineados en español y alemán y recogidos en el magnífico blog de Emilio M. Arévalo Hernández).

Planos generales de los viaductos de la carretera N-630 construidos antes del llenado del Embalse de Alcántara. Fuente LascarreterasdeExtremadura

Reconforta y enorgullece saber que hoy día, la ingeniería y la construcción española (El Viaducto del Tajo está siendo construido por la U.T.E. Cañaveral, formada por COPISA y COPASA) es capaz de llevar a cabo proyectos de primer nivel mundial, que son referencias de primer orden y son estudiados por los ingenieros del resto del mundo.

Algo estaremos haciendo bien. Y, sin caer en la autocomplacencia, deberíamos redoblar esfuerzos por divulgar aún más nuestras experiencias allende nuestras fronteras. Para asegurar el futuro de nuestra profesión, y mantener y desarrollar el saber hacer que con tanto esfuerzo hemos adquirido.

Fuente: http://estructurando.net/

¿Es verdad que la tela de araña es más resistente que el acero?

¿Es verdad que la tela de araña es más resistente que el acero?

Últimamente he visto en varios medios, la afirmación de que la tela de araña es mucho más resistente que el acero. Hasta más de 5 veces he llegado a leer…

Más de un artículo hay por ahí donde se afirma que una tela de araña con hilos del grosor de un lápiz podría ser capaz de parar de golpe a un avión a reacción como un Boeing 747 o que la escena de la película de Spiderman donde el héroe es capaz de parar con su tela un tren descontrolado es totalmente plausible.



Pues bien, ya que estamos en un blog que se dedica a las estructuras y la resistencia de materiales, en este post me he propuesto a responder a la pregunta: ¿Qué hay de verdad en lo que dicen sobre la tela de araña y sus bondades frente al acero?

Las arañas más evolucionadas han desarrollado la capacidad de producir diferentes tipos de seda. Estas sedas las secretan en diferentes glándulas y sus propiedades mecánicas difieren unas de otras. Investigando un poco, descubro que la seda de araña más resistente es la secretada en la glándula “ampulácea mayor”. Esta tiene normalmente módulos de elasticidad de entre 3 y 10 GPa, límite elástico entre 200-800 MPa en el entorno al 3-5% de deformación y la resistencia a la tracción máxima entre 600 y 1500 MPa. Es decir, que su diagrama tensión deformación es más o menos el siguiente:



Bueno, ahora no estaría mal comparar dicha gráfica con el diagrama tensión deformación de un acero. En principio veamos el acero de alta resistencia más utilizado en hormigón pretensado, el Y1860, que para nada es el más resistente (los hay de mucha mayor resistencia):



Y ahora superpongamos el diagrama de la seda de araña y el del acero de alta resistencia que usamos para el hormigón pretensado:



Como vemos, no parece que la seda de araña presente ninguna ventaja resistente a priori. Los dos materiales, acero y seda de araña tienen resistencias a tracción parecidas (incluso este acero es un poco mayor) y por tanto podemos decir que una barra de 1 cm2 de acero y un cable de 1 cm2 de seda de araña soportarán la misma carga, mas o menos 170KN (17 Toneladas).

Entonces ¿de dónde viene tanto alboroto con la tela de araña? Pues probablemente el bombo que se le da sea por que su densidad es de 1,30 g/cm³ mientras que en el acero es de 7,85 g/cm³ y si hablamos en cantidad de material la cosa cambia. Es decir, que mientras que una barra de acero de 1 cm² de sección pesa 785 g/ml la misma barra de seda de araña pesará 130 g/ml, que es lo mismo que decir que con 6 veces menos masa, aguanto más o menos lo mismo.

Es aquí donde esta el error: no es que la tela de araña sea 6 veces mas resistente, si no que necesitas 6 veces menos masa para aguantar lo mismo que el acero, que, obviamente, no es lo mismo.

Por tanto, resistencia, resistencia… es ambos casos es la misma. Vamos, que si te imaginabas que con una fibra superfina de seda de araña podías soportar grandes pesos… olvídate. No harías más que lo que pudieras hacer con el acero. Eso si, una estructura pesara seis veces menos que la otra.

Sin embargo, de lo que no se suele hablar tanto es de la capacidad de deformación de la seda de araña frente al acero. Si veis en las gráficas anteriores, la deformación hasta rotura de la seda de araña es de hasta del 35% frente del 5% del acero. ¡Esta propiedad si que es interesante! Se llama Tenacidad: energía de deformación total que puede absorber o acumular un material antes de alcanzar la rotura.

Existen algunas variaciones del valor de la tenacidad en la seda de araña según la especie de la araña y de la glándula que la secreta. Por ejemplo, desde 138 MJ m-3 para la seda ampulácea mayor de Deinopis espinosa hasta 164 MJ m-3 para la de Hyptiotes cavatus. Para la seda flageliforme (más deformable pero menos resistente) los valores oscilan entre 92 MJ m-3 y 206 MJ m-3, respectivamente. Para destacar la importancia de estos valores merece la pena compararlos con el acero: 6 MJ m-3. ¡Mas de 30 veces mayor!

Ahora se puede entender algo mejor eso de que una tela de araña de mismo grosor que un lápiz pueda parar un Boing 747 o un tren descontralado.

En este caso, la seda se deformaría enormemente disipando la energía del Boing o del tren parandolos “suavemente”.



Si lo hiciéramos con una tela de acero del mismo grosor, seguramente tendríamos que recoger el tren o el jet a trocitos. Una buena descripción gráfica de lo que quiero decir:


Descripción gráfica de a lo que me refiero.

Ya solo por curiosidad, os dejo las siguientes figuras de la wikipedia donde se indican los diferente tipos de tela de araña, las glándulas que las secretan, las distintas funciones “estructurales” para la cual las araña la utiliza y sus gráficas tensión deformación:


Fuente: Wikipedia




Fuente: Wikipedia


Espero que os haya resultado interesante.

Fuente: Wikipedia-Seda de araña