Transferencia Tecnológica relativa a la evaluación del estado de los vestigios estructurales de obras de fábrica de itinerarios históricos

Este tipo de puentes han prevalecido en las redes de comunicación desde la antigüedad y hasta bien entrado el s.XX en el que durante un tiempo coexistieron con los puentes metálicos y de hormigón. Si bien fue una tipología que prácticamente desaparece al llegar la tercera década del s.XX, tuvo un repunte (particularmente en España), debido a las restricciones al consumo de acero exigidas por la demanda de los países en conflicto durante la Segunda Guerra Mundial.

Si bien actualmente el arco es un recurso estructural ampliamente utilizado para los puentes (con tablero superior, inferior o intermedio) en general se trata de arcos exentos en los que el comportamiento estructural es notablemente diferente al de los puentes de fábrica. Actualmente la solución de puente de fábrica es marginal y se reserva para pequeñas luces.

En España se estima que sólo en la Red de Carreteras del Estado aproximadamente los puentes arco de fábrica suponen un 30% del total (unos 3.000 puentes). En la Redes Autonómicas el número de puentes de este tipo se acerca a 4.000.

En cuanto a la Red Ferroviaria Española s estima que los puentes de fábrica suponen actualmente del orden del 40% del total (unos 3.000 puentes igualmente).

No se ha dispuesto de información relativa al parque de puentes de Marruecos, si bien se estima que el orden de magnitud de los porcentajes de este tipo de puentes en sus redes de comunicación por carretera y ferroviaria deben ser similares.

A la hora de entender el por qué de la importancia de este tipo de estructuras en nuestras redes de comunicación terrestres hay que tener en cuenta que desde los comienzos de la civilización, el establecimiento de vías de comunicación ha exigido la construcción de pasos con el propósito de salvar los obstáculos naturales existentes. Los ejemplos más primitivos son las pasarelas colgantes, soportadas por cables elaborados con lianas trenzadas, que se tendían entre árboles o rocas. Sin embargo, la necesidad de transportar vehículos con funcionalidad y seguridad impuso la necesidad de utilizar elementos más resistentes y rígidos, recurriéndose al empleo de la madera y la piedra.

La piedra comenzó a usarse en la construcción de los tableros de puentes más simples mediante la utilización de grandes losas naturales. Esta disposición limitaba poderosamente la luz libre salvable debido a la escasa resistencia a flexión de este material. Por ello, cuando las corrientes y las profundidades de los ríos lo permitían, se recurría a disponer apoyos apilastrados intermedios, posibilitando la ejecución de pasos de mayor longitud.

Debido a su buen comportamiento a flexión, el empleo de elementos de madera dispuestos horizontalmente con sus extremos apoyados sobre pilastras de piedra o pilotes de madera, permitía construir tableros más funcionales y de mayores luces que los de piedra, aunque con el notable inconveniente de su escasa durabilidad.

Otra disposición estructural ensayada en los primeros puentes para salvar o disminuir la luz de los tramos fue la de construcción en voladizo, ya fuera utilizando la madera o la piedra. La ejecución de apoyos con forma de tronco de pirámide invertido reducía la luz en la coronación, con lo que se facilitaba la construcción del tablero.

Una evolución en este sentido fue la utilización de piezas más pequeñas construidas en voladizo trabándolas entre sí para formar falsas bóvedas y falsas cúpulas. La técnica consistía en disponer hiladas sucesivas de piedra que vuelan ligeramente sobre la inferior y que arrancando desde ambos apoyos se encuentran en el punto superior central del vano.

El gran paso adelante en la construcción de puentes lo constituye, sin duda alguna, el descubrimiento del arco. De origen incierto, existen vestigios en la civilización Estrusca en el 800 a.C. y en la antigua China, e incluso hay constancia de su conocimiento en el 2.000 a.C por los Sumerios en Mesopotamia.

Posiblemente la aparición del arco tenga que ver con la observación de arcos de roca naturales, aunque el gran descubrimiento fue el de darse cuenta que esa disposición podía reproducirse mediante piezas pequeñas adecuadamente talladas y dispuestas de manera que estuviesen comprimidas entre sí. Este descubrimiento debió hacerse de forma progresiva acodalando piezas de cada vez menores dimensiones.

La disposición estructural de las dovelas en el arco permite aprovechar de manera óptima las características de los materiales pétreos, que son muy resistentes a compresión y muy poco a tracción, facilitando la consecución de luces notables. Como reza un antiguo proverbio árabe, “el arco nunca duerme”, haciendo referencia a que permanentemente se encuentra comprimido y equilibrado.

Si bien los grandes constructores de la antigüedad fueron los romanos, todas las culturas a partir de entonces utilizaron el arco como tipología estructural básica para hacer puentes perdurables en el tiempo. Cabe mencionar la importancia de la red romana de vías tanto en la Península como en el norte de África, tanto por el número como por la calidad de las vías.

En la Edad Media se produce un retroceso en el desarrollo de la técnica de construcción de los puentes. De hecho, tanto en los reinos cristianos como en los musulmanes lo que se hace es aprovechar las vías romanas, manteniéndolas y copiando su técnica y criterios de diseño.

Llegado el s.XVII comienzan a introducirse nuevos criterios de diseño, variando la tipología de los arcos respecto de los arcos de medio punto romanos y los ojivales introducidos desde oriente en la cultura medieval. A partir del s.XVIII se produce un importante salto en la tecnología de la construcción de puentes superando por fin la tecnología de la civilización romana. El gran innovador en este campo de este siglo fue el francés Perronet, primer director de la Escuela de Ingenieros de París.

Desde finales del s. XVIII y a lo largo del s.XIX aparecen otras tipologías estructurales alternativas al puente de fábrica: primero los puentes de estructura metálica y posteriormente los puentes de hormigón. Sin embargo durante el s.XIX estos puentes eran aún los más utilizados debido a su sencillez, resistencia y al escaso mantenimiento que precisaban.

También es en ese periodo cuando se perfeccionan los métodos de encaje de la bóveda, según dos técnicas; la estática gráfica y la resistencia de materiales.

El último gran ingeniero de esta tipología estructural fue el también francés Séjourné, quien influyó mucho en el apogeo de los puentes de fábrica durante el siglo XIX. En España cabe destacar en este mismo campo a José Eugenio Ribera.

Sin embargo, desde principios del XX, como se ha señalado, estos puentes empezaron a sufrir la competencia de los metálicos, y más adelante de los de hormigón armado, que finalmente dominaron en el campo de las grandes bóvedas a partir de los años veinte. A pesar de ello, los puentes de fábrica seguían siendo los más utilizados para la construcción de puentes de ferrocarril debido a su alta rigidez.

La desaparición de los canteros y el elevado costo de los materiales y de la mano de obra influyeron en la progresiva desaparición de los puentes de fábrica. Al finalizar la Segunda Guerra Mundial los puentes arco eran construidos con hormigón, desapareciendo la sillería completamente a partir de 1950.

Naturalmente este tipo de puentes se concentran en vías secundarias de las actuales redes de caminos y carreteras, así como en los accesos a ciudades históricas, es decir, allí donde se mantienen las vías de comunicación más antiguas. En el caso de los ferrocarriles sin embargo aun se mantienen muchos de ellos formando parte de las vías principales convencionales.

Es sabido que uno de los medios fundamentales que permitió a la civilización romana mantener bajo un poder centralizado un Imperio tan vasto fueron sus vías, muchos de cuyos puentes aún hoy siguen dando servicio.

Durante la Edad Media se potencian distintos itinerarios: en los reinos cristianos el Camino de Santiago, verdadera autopista de comunicación cultural con el resto de Europa y desde el s.XII las cañadas como vías pecuarias para el traslado del ganado.

En los reinos musulmanes se produjo en esa época una primera implantación de una red viaria con centro en Córdoba, capital de Al-Andalus (vías descritas en el s.X por los geógrafos Al Istajari e Ibn Hawqal).

En esa época en el actual Marruecos cobran importancia las vías de comunicación atlántica (desde el actual Tánger hacia Senegal); los caminos desde Marrakech hacia Rabat y Essaouira en la costa atlántica, hacia Zagora dentro de la ruta que llevaba a Tombuctú atravesando el desierto, y hacia Fez; y el camino que comunicaba las ciudades Imperiales de Rabat, Mequínez y Fez con Taza y hacia Argelia por Oujda.

En España, tras la Edad Media, y una vez que Felipe II establece la capitalidad de Madrid, se plantea la necesidad de dotar al país de una moderna red de caminos que faciliten la gestión del reino. Sin embargo, las necesidades de poder monárquico iban mucho más allá del ámbito territorial de la Península dado el vasto Imperio que debía gestionar. De este modo son los monarcas Borbones los que, de acuerdo a su origen francés, importan un modelo de estado centralizado que se vertebra a partir del primer Plan General de carreteras de 1761. Este plan ya establece una disposición radial de las carreteras con centro en la capital y cuatro vías principales: Madrid-Zaragoza-Barcelona; Madrid-Córdoba-Cádiz por Despeñaperros; Madrid-La Coruña por Piedrafita; y Madrid-Valencia por Ocaña y Albacete. Posteriormente, se desarrollan con mayor o menor éxito nuevos planes de carreteras a lo largo del s.XIX y XX (1860, 1926, y 1939-41).

En Marruecos el desarrollo de su red viaria de caminos a partir de los caminos medievales preexistentes fue menos intenso, al menos hasta la instauración de los protectorados español y francés en las primeras décadas del s.XX.

Es a principios del s.XX cuando comienzan a aparecer paulatinamente los vehículos de motor por las carreteras, con lo que el trazado se vuelve más exigente y precisa de un mayor número de obras de paso de mayores dimensiones. Pero esta circunstancia coincide, con un reducido solape temporal, con el abandono también paulatino de la tipología de puentes arco de fábrica.

En cuanto a las vías de ferrocarril cabe indicar que en España se construyen diversas líneas ferroviarias a partir de la segunda mitad del s.XIX, y hasta mediados del s.XX. Estas primeras líneas eran de promoción privada bajo licencia estatal y cubrían pequeños tramos: La Habana-Güimes (1837), Barcelona-Mataró (1848), Madrid-Aranjuez (1851), etc.

A mitad del s.XIX, con el desarrollo del sistema capitalista y el inicio de la industrialización se establece la necesidad de implementar nuevas líneas de largo recorrido, para lo que se crean grandes compañías privadas que actúan construyendo y explotando las vías cada una dentro de un ámbito geográfico más o menos definido.

Este sistema de desarrollo del ferrocarril español condujo a varios problemas que desembocaron en una red heterogénea poco vertebrada (falta de una política gubernamental de planificación del transporte ferroviario; incompatibilidades entre las características de las redes de las distintas compañías en cuanto a gálibos, radios, pendientes, etc.; y las distintas crisis ferroviarias asociadas a un modelo basado en estudios de mercado excesivamente optimistas y mantenidos por subvenciones públicas)

Por su parte el s.XIX en Marruecos fue, como el anterior, bastante convulso desde un punto de vista político, lo que no permitió un significativo desarrollo de su red viaria. En este siglo los monarcas alauitas se enfrentaron a diversas rebeliones interiores y a la influencia e intervenciones de las potencias europeas. Esta época culmina a principios del s.XX con el establecimiento de los Protectorados Español y Francés.

Durante estos protectorados ambas potencias buscaron desarrollar las infraestructuras del país, construyendo diversas líneas ferroviarias. Este inicio del s.XX marca el declive de los puentes bóveda de fábrica, siendo uno de sus últimos impulsores Paul Séjourné, quien realizó varios proyectos de puentes de fábrica para el ferrocarril que unía Marrakech con Rabat, Mequínez y Fez hacia Túnez, pasando por Casablanca (itinerario conocido como el Camino Imperial).

Esta línea, a su paso por Sidi Kacem (antigua Petitjean) enlazaba con otra que discurría hacia el Norte por el territorio del Protectorado Español hacia Tánger, ésta construida bajo la dirección de José Eugenio Ribera. En el tramo del Protectorado Español la mayor parte de los puentes fueron de tablero de hormigón, mientras que en la zona bajo Protectorado Francés se construyeron varios puentes de fábrica aprovechando las canteras que a tal efecto había disponibles en las proximidades de Mequínez.

Frente a la importancia señalada del parque de puentes de las distintas redes, lo cierto es que dado que se trata de una tipología prácticamente abandonada desde la primera mitad del s.XX, su estudio ha sido abandonado de las Escuelas Técnicas que forman a los ingenieros actuales.

Así pues se produce el hecho de que ante la necesidad de gestionar unos puentes de fábrica que dada su antigüedad necesitan especialmente actuaciones de conservación o rehabilitación, justamente debido a esa antigüedad los técnicos actuales carecen en general de la formación necesaria para llevar estos trabajos a cabo.

En general los puentes arco de fábrica fueron construidos siguiendo reglas empíricas que en ocasiones han llegado a nuestros días gracias a distintos tratados que se han conservado en el tiempo. Sólo a partir del s.XVIII comienzan a desarrollarse estudios experimentales y posteriormente, ya en el s.XIX, teorías de cálculo estructural para estimar el comportamiento de las estructuras frente a las cargas que las solicitan y sus condiciones de seguridad. Precisamente al empezar el s.XX, cuando mayor desarrollo comenzaron a tener las teorías de cálculo estructural, fue cuando se abandonó la tipología de los puentes de fábrica, lo que dificultaba si cabe aún más su estudio ya que no se disponía de herramientas analíticas suficientemente contrastadas.

Esta circunstancia comienza a revertir a partir de finales del s.XX cuando a raíz de la necesidad de mantener estas estructuras, aparecen distintos trabajos científicos orientados a analizar su comportamiento estructural. En todo caso es cierto que aún hoy no existe una metodología suficientemente extendida para abordar este tipo de estudios.

Sin embargo actualmente las Administraciones encargadas de la conservación de las carreteras necesitan implementar dentro de su sistema de gestión de puentes las particularidades que tienen este tipo de puentes de fábrica, lo que obliga a dar un tratamiento específico a los trabajos de inspección y evaluación de este tipo de obras de paso.

Esto exige contar con un “Manual de Inspección y Evaluación de Puentes de Piedra” cuya finalidad última sea definir un proceso claro y sistemático de inspección, que empleando unos criterios generales y objetivos de evaluación, permita obtener la información técnica necesaria para contribuir a una mayor eficacia en la gestión del mantenimiento de este tipo de puentes.

Dado el marco en el que debe ponerse en práctica el sistema de gestión, un aspecto esencial que inexcusablemente debe tenerse en cuenta en la elaboración de este documento es el que se refiere a las características que reúnen los medios humanos y materiales de los que será posible disponer para la realización de las operaciones que se han dado en llamar “Inspecciones Principales”.

Efectivamente, la obtención de los datos de partida necesarios para desarrollar adecuadamente el proceso ha de basarse esencialmente en la recopilación “in situ” de información especializada. Esta labor ha de llevarse a cabo por inspectores locales que no tienen porqué ser, ni generalmente lo serán, especialistas en patologías estructurales, y aún menos, conocedores en profundidad del alcance de los deterioros específicos que afectan a las obras de piedra. Por ello deben ser instruidos de manera precisa y con criterios uniformes en las labores de inspección y evaluación técnica aproximada que deben realizar sobre estos puentes conforme con un protocolo de inspección que ha de estar perfectamente definido.

Además, el inspector, que habitualmente sólo podrá contar con un equipamiento muy elemental para realizar las inspecciones visuales, a partir de la identificación del tipo específico de daño que sufre cada elemento del puente, de la evaluación de su grado de desarrollo y extensión, y de la estimación de su antigüedad y velocidad de desarrollo, debe establecer las actuaciones preventivas y de auscultación que resultan recomendables en cada caso, así como las labores de mantenimiento y los tipos de reparaciones o refuerzos que pueden resultan, en principio, más apropiados.

Por tanto, con el propósito de obtener globalmente resultados objetivos y comparables, el trabajo de los inspectores de puentes, además de estar adecuadamente definido y sistematizado, debe estar guiado por un documento que auxilie adecuadamente en las labores de evaluación y análisis, necesariamente someros, de los defectos y patologías que con mayor frecuencia se presentan en los puentes que aquí se tratan: los puentes de fábrica y especialmente, los de piedra.

Se comprende pues, la necesidad de contar con un documento que proporcione una adecuada respuesta a los dos requerimientos básicos que se plantean es las primeras fases de la implementación de un sistema de gestión en los puentes de fábrica: informar sobre los distintos aspectos de estas obras y guiar en los procesos de su inspección y evaluación.

En consecuencia, los distintos temas que se ha considerado oportuno desarrollar en el presente manual pretenden esencialmente lo siguiente:

• Contribuir a proporcionar un conocimiento básico sobre los elementos constitutivos, la tipología, los materiales y el comportamiento de los puentes de fábrica, sin olvidar su evolución histórica.
• Servir de ayuda en las labores de inspección, descripción y análisis de los defectos, deterioros y patologías que más frecuentemente sufren estas obras, relacionándolas con las causas que generalmente las provocan.
• Establecer una sistemática precisa a seguir para la realización de las inspecciones principales de los puentes que nos ocupan.
• Definir con claridad los criterios de evaluación que deben adoptarse en el primer análisis de estas obras.
• Conocer y analizar las labores habituales de mantenimiento preventivo y los métodos generales de reparación y refuerzo que resulta más oportuno acometer en cada caso.

Finalmente debe señalarse que, por las razones ya indicadas, el manual está fundamentalmente dirigido a personal técnico sin preparación específica en el campo de las estructuras de fábrica, por lo que se ha procurado limitar su desarrollo a aspectos genéricos puramente intuitivos, huyendo de formulaciones matemáticas. Sin embargo, se ha pretendido mantener en todo momento el rigor en la exposición, por lo que se entiende que también podría resultar útil si contribuyera a divulgar el conocimiento crítico del comportamiento de los puentes de fábrica entre todos aquellos que deseen iniciarse en el estudio de los mismos.