Refuerzo de Puente Multiviga de Hormigón Pretensado

El proyecto concierne a un puente de carretera existente en España, parte de una autopista de doble tablero con la estructura de la calzada paralela visible junto a ella. La superestructura consiste en vanos simplemente apoyados formados por vigas I de hormigón pretensado prefabricado muy próximas entre sí, coronadas con una losa de hormigón armado hormigonada in situ; cada viga apoya de forma independiente sobre estribos de muro de hormigón armado y apoyos de pilas intermedias. Esta es la configuración estándar de puente prefabricado-pretensado construida en gran número en toda la red de autopistas española durante las décadas de 1980 y 1990.

Tras décadas de servicio, la inspección rutinaria y la evaluación estructural hallaron que las vigas trabajaban por debajo de la capacidad exigida por las condiciones de tráfico actuales. Las caras de los estribos mostraban manchas de agua y eflorescencias de larga duración — evidencia de la exposición a la humedad propia de la edad concentrada en los extremos de las vigas — y la clasificación de carga confirmó que tanto la capacidad a flexión en el centro del vano como su capacidad a cortante junto a los apoyos ya no cumplían los requisitos para las cargas de vehículos actuales.

• Cargas de tráfico crecientes: los pesos de los vehículos y los volúmenes de tráfico han aumentado muy por encima de las hipótesis utilizadas cuando se diseñó el puente, dejando poca capacidad de reserva en las vigas prefabricadas.

• Un sistema simplemente apoyado no tiene reserva de continuidad: a diferencia de los tableros continuos, cada vano transporta sus propias cargas de forma independiente — la demanda de flexión alcanza su máximo en el centro del vano y la demanda de cortante alcanza su máximo en los extremos de la viga, sin que sea posible redistribución entre vanos adyacentes. Una vez superada cualquiera de las dos capacidades, no existe un camino de carga alternativo.

• Deterioro relacionado con la edad: años de exposición a la humedad en las zonas de los estribos degradaron el hormigón precisamente donde las fuerzas cortantes son mayores.

• La continuidad del servicio no era negociable: la sustitución o la reconstrucción quedaban descartadas. La autopista no podía tolerar cierres, y cualquier solución tenía que ejecutarse íntegramente desde debajo del tablero.

Actualización de las vigas prefabricadas con CFRP — la disposición del refuerzo coincide directamente con el patrón de esfuerzos del sistema simplemente apoyado: placas longitudinales de fibra de carbono para la demanda de flexión en el centro del vano, U-wraps de fibra de carbono en la zona de los extremos para la demanda de cortante.

El proyecto emplea un sistema combinado de CFRP de Horse Construction, aplicado en dos etapas complementarias:

1. Placas de CFRP en tres caras de la viga — refuerzo a flexión

Se adhirieron placas de fibra de carbono pultrusionadas con adhesivo estructural para placas a tres caras de cada viga I prefabricada: el intradós (la zona de tracción bajo flexión positiva) y las porciones inferiores de ambas almas, discurriendo longitudinalmente a lo largo de los vanos.

Las placas del intradós actúan como armadura de tracción externa: una vez adheridas, se deforman en compatibilidad con el hormigón y el acero de pretensado interior, aumentando directamente la capacidad a flexión de momento positivo de la viga — la demanda gobernante en el centro del vano de un vano simplemente apoyado. Las placas laterales de las almas amplían la zona de tracción reforzada y mejoran la transición de fuerzas alrededor de las esquinas intradós–alma. Se eligieron placas pultrusionadas en fábrica por su contenido de fibra elevado y uniforme, una consideración importante para los elementos portantes de puentes cuyo comportamiento a largo plazo depende de la calidad homogénea del material.

2. U-wraps de tejido de CFRP — refuerzo a cortante y anclaje de las placas

Sobre las placas adheridas se aplicó, mediante el método de aplicación en húmedo (wet lay-up), un tejido unidireccional de fibra de carbono (HM-30, 300 g/m², espesor curado de 0,167 mm) en forma de envolventes en U: el tejido saturado pasa por debajo del intradós de la viga y se extiende hacia arriba por ambas almas, formando una banda de confinamiento en tres lados. Dado que la losa del tablero impide el envolvimiento completo, el U-wrap es la configuración de cortante estándar para este tipo de viga.

Las envolventes cumplen dos funciones simultáneamente:

• Armadura de cortante — actuando como estribos externos, las envolventes interceptan las fisuras diagonales de tracción principal que se desarrollan en las almas junto a los apoyos, elevando la capacidad a cortante de la viga. Las envolventes se concentran hacia las regiones de los estribos y las pilas, donde la demanda de cortante en un vano simplemente apoyado alcanza su máximo — claramente visible en la cobertura de refuerzo más densa en los extremos de las vigas.

• Anclaje mecánico de las placas — al comprimir las placas del intradós y de las almas, los U-wraps restringen el despegue en el extremo de las placas y en zonas intermedias, mejorando sustancialmente la durabilidad y el margen de seguridad del refuerzo a flexión.

Los defectos del soporte se repararon y nivelaron antes de la adherencia, se aplicaron filetes de esquina en las uniones alma–intradós para evitar la concentración de tensiones donde el tejido se dobla, y unas cuñas temporales mantuvieron el tejido en su sitio durante el curado de la resina para garantizar el contacto total con el hormigón.

El sistema combinado de placas y U-wrap restauró tanto la capacidad a flexión como a cortante de las vigas prefabricadas simplemente apoyadas para cumplir los requisitos de carga actuales, prolongando la vida útil del puente a una fracción del coste y de la afección de la sustitución.