Levitando entre la Capilla y El Cuartel
Discurso de Incorporación a Miembro Correspondiente Estadal a la Academia de Mérida
Dr. Luis Bernardo Fargier Gabaldón
Este es un momento oportuno para agradecer. En primer lugar, a los integrantes de la Academia por mi incorporación a Miembro Correspondiente Estadal.
La suerte me acompaña desde que nací. Silvia, Bernardo (El Chino) y Pablo, padres y hermano insuperables. Una infancia en equilibrio, sin excesos y sin carencias, siempre rodeado de los mejores familiares y amigos solidarios. La mejor educación que se puede pedir. Betsy, Sofia y Silvia, esposa e hijas soñadas. La probabilidad de ocurrencia simultanea de estos eventos tiende a cero. Mi suerte es infinita. Doy gracias a Dios por tantas bendiciones juntas.
Cuando me enteré de mi incorporación a la Academia y revisé su historia, tropecé con cuatro singularidades que deseo compartir con Ustedes. La primera es su sede, donde hoy nos reunimos. Fue construida por Lisímaco Gabaldón Uzcátegui en 1873 sobre un terreno heredado de su padre Mariano Gabaldón Llavaneras. Obviamente el apellido Gabaldón despertó en mí el interés. Pequeño mundo. Mariano, antiguamente dueño del terreno, es hijo de José Rafael Gabaldón y Peinado de quien desciendo por tres ramas. A las dos primeras ramas llegamos porque mi bisabuelo materno Fabricio Gabaldón Gabaldón fue fruto de unión entre primos hermanos y era bisnieto doble de José Rafael Gabaldón y Peinado, padre de Mariano, dueño del terreno. A la tercera rama llegamos por otro bisabuelo materno, pero con una generación desfasada. Mi bisabuelo Roberto Matute Delgado era bisnieto de Francisca de Paula Gabaldón y Llevaneras, hermana de Mariano, dueño del terreno, e hija de José Rafael.
Es también singular el vínculo que me une con muchos de los miembros activos y fallecidos de la Academia. En mi niñez compartí con el Dr. Ramon Vicente Casanova y el Dr. Mario Spinetti. Me vienen a la memoria los diciembres donde los Casanova cuando Santa nos traída los regalos. Leonardo, su hijo, es mi padrino de Bautismo. También frecuentaba la casa del Dr. Mario Spinetti usualmente los fines de semana con mi Tía Maruja. Cesar Eduardo, mi compadre doble, es nieto de Sonrridea Spinetti de Arellano, hermana del Dr. Mario Spinetti. Por otro lado, Humberto Ruiz es primo segundo de mi abuela Libsen y Asdrúbal Baptista, amigo y familiar muy apreciado, es esposo de Cecilia Vetencourt Matute, prima hermana de mi mamá. Amistad muy cercana tenemos con Álvaro Sandia, Chachá Quintero y Fortunato González. Fortunato es primo de nuestros primos Jugo-Burguera. También existen vínculos profesionales cementados con amistad y lo inverso. La vida ha sido tan generosa que hoy tengo el honor de acompañar en la Institución a Ingenieros Civiles ejemplares, a los que admiro desde que soy estudiante. Me refiero a William Lobo, Roberto Ucar, Julián Aguirre y Rosendo Camargo a quien tengo mucho que agradecer. La tercera singularidad es que con mi elección son cinco los miembros de esta Academia atados a la Escuela de Ingeniería Civil de la Universidad de los Andes donde me formé y que formó mis tíos y mi mamá. De los cinco, tres vinculados al Departamento de Estructuras, del cual mi abuelo Luis Enrique fuese un puntal, y donde Betsy estudió. Les confieso que esta ocasión trasciende con creces la satisfacción académica y profesional.
Es tiempo de sumergirnos en aguas profundas, espero no muy gélidas. Escribiendo estas líneas descubro lo difícil que es tejer un discurso sobre mi trabajo de incorporación. Son las 10:50 de la noche y llevo más de 2 horas detenido, pensado por dónde continuar.
Empezaremos desde el fondo. La ingeniería me permite estar en contacto con casi todas las fases de la actividad humana y quizá por ello le encuentro tanto parecido con la vida. Recordemos que Sigmund Freud, padre de la psicología, postuló que la niñez marca nuestras vidas. Los primeros 6 años trascenderán, para bien o para mal. Es simpático que el diseño de una estructura se asemeja a la niñez como Freud la divisó. Se toman decisiones que condicionan costos y el comportamiento durante construcción y servicio. Sin embargo, percibo que la sociedad e incluso la Academia, sobrevalora el conocimiento de los ingenieros civiles. Es muy poco lo que conocemos con certeza y sin excepciones. Con el riesgo que ello implica, me atrevería a afirmar que lo único que pudiese no estar sujeto a debate son las leyes de Newton postuladas en 1687. La Primera ley dice: “todo cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme a menos que otras fuerzas actúen sobre él”, la segunda reza: “La fuerza que actúa sobre un cuerpo es directamente proporcional al producto de su masa por su aceleración” y la tercera, “Para cada acción existe una reacción de igual magnitud y en sentido contrario”. Me sorprende que día tras día, proyecto tras proyecto, problema tras problema descubro nuevas tonalidades en las leyes y crece mi pentagrama. Apartando las leyes de Newton tenemos un sinfín de teorías que se fundan sobre geometrías ideales de materiales perfectos. Aunque muy divorciadas de la realidad, son útiles para producir estructuras seguras, resumir la acumulación de experiencias de la profesión y expandir lo que llámanos conocimiento. Mención especial merecen los teoremas del límite superior y del límite inferior de la plasticidad, muy potentes en el ejercicio de la profesión.
¿Cómo construían las antiguas civilizaciones? La respuesta es sencilla: con ingenio y mucho valor, apoyados en el empirismo y en ocasiones a un costo elevado: ensayo y error. Cada nueva tipología estructural abría la puerta a una dimensión desconocida. De vuelta al presente, es oportuno compartir con Ustedes que desconozco un puente similar al que conectará La Capilla del Carmen con El Cuartel Rivas Dávila, sobre el Rio Mucujún. El proyecto de este puente es mi trabajo de incorporación a la Academia. Su diseño no se ha podido alimentar de la experiencia sufrida por otro colega en obra de igual magnitud construida en el mismo material. Abrimos la puerta a una dimensión desconocida por la profesión. Dicho lo anterior, concluyo que es razonable desconfiar de la teoría, por razonable que esta parezca.
Luego de colocar acentos, definir territorio, rumbo y ritmo, iniciaremos con la motivación. Los invito a estimar la distancia en línea recta entre la Plaza Bolívar de Mérida y Tabay…Son 10 km. Sin embargo, la jornada en carro puede superar la hora. Empezaremos un viaje imaginario para sensibilizarnos con la propuesta que les traigo. Saldremos de la Academia, transitaremos por la Avenida 5 hasta el Cuartel Rivas Dávila buscando la Plaza de Milla. Continuamos subiendo por la Avenida 2 y la Avenida Universidad hasta la Vuelta de Lola previa conexión con la Troncal 7 para descender hasta el punto más bajo del recorrido, donde cruzamos el Rio Mucujún y recuperamos altitud con la imponente meseta a nuestra derecha, antes de girar casi 180 grados cerca de la Capilla Del Carmen. Llevamos 7 km en una vía incomoda y faltan 8 para llegar a Tabay. Sobre el retrovisor dibuja un amanecer decembrino, frio, con cielo despejado. Me ubico sobre los 80s en travesía familiar hacia Caracas y la pregunta obligada en este punto del recorrido: ¿cuánto falta? A lo que mi papá respondía: falta mucho, duerme un rato….
Para aliviar los rigores de esta travesía curvilínea, varios ingenieros proponen recortar camino y tiempo con un puente entre la Capilla Del Carmen y el Cuartel Rivas Dávila.
Como solución se propone una estructura en voladizos sucesivos de 504 m de longitud sobre una depresión confinada lateralmente por taludes casi verticales, con altura superior a los 150 m y en el fondo por el rio Mucujún. El puente propuesto se resuelve con un tramo central de 252 m entre apoyos y dos laterales de 126 m sobre columnas gemelas con altura de 85 m. Sobre el tope de las columnas se colocan estructuras metálicas móviles que sirven de encofrado, conocidos como carros de avance. Son muy resistentes para recibir el peso del concreto fresco y construir segmentos de puente de 5 m de largo y 120 ton en peso. Endurecido el concreto, los carros de avance deslizan sobre la nueva porción de puente recién nacido y se asoman en voladizo para recibir un nuevo vaciado de concreto. Así crece el puente, paso a paso, segmento por segmento, como lo hacen las ramas de un árbol, sin prisa pero sin pausa.
La solución es innovadora porque incorpora un nuevo material conocido como Concreto de Ultra Alto Desempeño en lugar del concreto normal. Según la Administración de Carreteras de los Estados Unidos (Rusell and Benjamin, 2013), este nuevo material “…está compuesto a base de cemento, formado por una gradación óptima de sus constituyentes granulares, una relación agua/cemento menor a 0.25 y un porcentaje alto de fibras de refuerzo. Sus propiedades mecánicas incluyen resistencias a la compresión superiores a los 1500 kg/cm2 y resistencia a la tensión post-agrietamiento superior a los 50 kg/cm2. La estructura porosa discontinua reduce el ingreso de líquidos, incrementando significativamente su durabilidad si se compara con los concretos convencionales”. Como se aprecia, la resistencia a la compresión del nuevo concreto quintuplica aquella de los concretos normales. Además, los Concreto de Ultra Alto Desempeño exhiben resistencia sostenida a tracción luego del agrietamiento gracias al aporte de fibras de acero que cruzan fisuras y trasmiten fuerzas de tracción. Para los voladizos, el nuevo material promete luces entre apoyos por encima de 200 m, con tableros más anchos, esbeltos y livianos que su símil en concreto normal, muy competitivo hasta los 150 m.
Desconozco estructuras en voladizos sucesivos de esta magnitud construidos con el nuevo material. Sin embargo, se han construido puentes pequeños y medianos con éxito en Concretos de Ultra Alto Desempeño en Canadá, China, Estados Unidos, Japón, Malasia, Corea del Sur y varios países de Europa Occidental, con Alemania y Francia a la cabeza. La propuesta podría ser la primera en el mundo para una estructura de este calibre.
El puente se construirá sobre un relieve con pendientes que superan el 50%. Se observa que el río ejerce un efecto erosivo sobre sus paredes con el potencial de activar movimientos de masa y derrumbes. Destacan aproximadamente 20 viviendas que deben ser reubicadas por estar emplazadas en zonas muy vulnerables. La experiencia me ha enseñado que la naturaleza es muy caprichosa y los análisis siempre son falibles. Esta puede no ser la excepción.
Los taludes casi verticales que exhibe la Meseta sugieren un importante grado de cementación entre partículas. Se sabe con certeza que el material es granular mayoritariamente, muy permeable, con una matriz compuesta por arenas, gravas, cantos, peñones y menos del 10% de fracción fina pasante del tamiz 200. Aplica el famoso “ver para creer”. Ver para creer que nuestros taludes existen y son estables. La cementación se toma en cuenta a través de una cohesión ficticia para apoyarse en la mecánica de suelos clásica. Se estudiaron tres casos que a mi juicio representan el pesimista, el realista y el optimista, todos incluyendo el efecto del sismo. Los parámetros de resistencia al corte supuestos se obtuvieron con base en reflexiones luego de una consulta al trabajo sobre la estabilidad del talud para la Estación Paseo La Feria de la Línea 3 del Trolebús, realizado por el Dr. Roberto Ucar.
Los cálculos de la estabilidad del talud arrojan factores de seguridad de 1.0, 1.4 y 1.8 para los casos pesimista, realista y optimista, respectivamente. Aunque los resultados son alentadores, es difícil sacar conclusiones firmes. El escenario pésimo combinado con sismo sugiere que la meseta pudiese perder una franja de aproximadamente 10 m.
A esta profundidad es preciso retomar y refrescar la geometría del puente propuesto para levitar entre La Capilla y El Cuartel. La superestructura la forma una viga continua con sección transversal tubular de 504 m en longitud. Su altura es variable, y todas sus paredes son pre-esforzadas con acero de alta resistencia. La profundidad o altura de la viga alcanza 12 m sobre los apoyos, equivalente a un edificio de 5 pisos, y disminuye hasta alcanzar 5.2 m en la clave. Las dos pilas o columnas intermedias se elevan 85 m, comparable con la altura de un edificio de 30 pisos. Sobre las columnas se anclarán los encofrados deslizantes para que avance la construcción del puente en segmentos, inspirados en la evolución de las ramas de un árbol. Las cargas serán cedidas a tierra mediante Caissons o columnas circulares huecas de 7.5 m en diámetro, que penetran 40 m en el subsuelo, equivalente a un edificio de 15 pisos. En primera aproximación se estima:
- Los Caisson serán excavados a mano debido a la dificultad para llevar equipo pesado al sitio donde se implantan las pilas. El volumen de material a extraer es de aproximadamente 1800 m3por Caisson.
- Las cargas por Caisson se estiman en 12000 ton, incluyendo 9000 provenientes del tablero y el peso propio de la pila que se estima en 3000. El esfuerzo promedio en la punta del Caisson es de aproximadamente 27 kg/cm2
Mientras escribía me pregunto si los perdí. La buena noticia es que estamos cerca de la superficie, en aguas más cálidas. Próximos al final de este discurso, me gustaría compartir con Ustedes mis temores sobre la estructura. El primer temor lo impulsan las incertidumbres inherentes a la construcción. La pérdida de un carro o encofrado durante el vaciado de dovelas o la dificultad para tensionar la estructura me genera bastante ansiedad. También preocupa que se dificulte el curado del nuevo material o una pobre dispersión de las fibras de acero dentro de la matriz. La experiencia me ha enseñado que las estructuras son rebeldes durante la construcción. Transitan su adolescencia. No aceptan imposiciones. Generan problemas inesperados y por ello requieren de un cuidado especial.
Me inquieta la esbeltez que la teoría sugiere es posibles para las almas de la viga del puente. Las almas, o paredes verticales de la viga cajón, poseen un espesor de 35 cm sobre los apoyos y una altura libre de 10.7 m, equivalente a una esbeltez de 31. Confieso mi incomodidad con los análisis que realicé, pero la verdad es que logré avanzar. Me permito compartir con Ustedes algunos números y casos de carga. Cuando dos camiones se posicionan cerca del eje del puente se esperan esfuerzos principales de 75 kg/cm2 en compresión y 53 en tracción sobre la unión entre el alma y la losa superior. Estos valores son aceptables para el nuevo material. El estudio de la estabilidad de las almas bajo cargas últimas es, sin embargo, mucho más complejo. Se realizó en primera aproximación de forma análoga a la propuesto para vigas metálicas de alma llena, en las que la inestabilidad generalmente domina el diseño y donde se alcanzan esbelteces por el orden de 300. A mi juicio la estabilidad de las almas es el aspecto neurálgico en el diseño de este puente. Su pandeo generaría una catástrofe, y el incremento de su espesor injustificado incide notablemente en costos que pudiesen ser innecesarios. Se estudiaron dos casos por separado. En primer lugar, el pandeo debido a la compresión en sentido longitudinal del puente y en segundo lugar pandeo debido a la compresión vertical de las almas. Ambos casos combinados con esfuerzos cortantes. En los análisis, el módulo de elasticidad del nuevo concreto se redujo a la mitad para considerar la relajación debida a la fluencia lenta, posible agrietamiento y las variaciones estadísticas en las propiedades del nuevo material. El factor de reducción, algo arbitrario, refleja respeto, por decir lo menos. Los resultados de ambos estudios arrojan factores de seguridad aceptables. No obstante, sospecho que mis cuentas incorporan mucha matemática y poca realidad. Necesito tiempo para madurar el particular. Recordemos que no se tienen experiencias similares y aunque amarga, la mejor escuela es la experiencia. Lo recuerdo permanentemente y me preocupa. Puestas las cartas sobre la mesa, concluyo que no son menores los riesgos necesarios para materializar mi sueño, pero sí son manejables.
Acabaremos con la estimación de costos, que para un puente de esta envergadura es tarea compleja. Si no es viable económicamente, será un simple ejercicio académico. La idea es sensibilizar al lector con el orden de magnitud de la inversión requerida. Es importante destacar que los precios unitarios consultados para elaborar el presupuesto se obtuvieron con base en los referenciales del mercado latinoamericano. Por otro lado, el costo del Concreto de Ultra Alto Desempeño se obtuvo con base en estimaciones para el mercando norteamericano. Hechas las sumas llegamos a 22.2 millones de dólares. La pregunta obligada: ¿Es viable esta inversión? Para transitar por este estrecho y ya casi en tierra firme, quisiera compartir con Ustedes los conteos de volúmenes de tránsito entre Mérida-Tabay y su inverso: se estiman 4 mil vehículos por dirección, aproximadamente. Un ejercicio mental, estático en el tiempo y muy fugaz, solo con fines ilustrativos, sugiere que el cobro de un dólar por concepto de peaje en un día laborable se traduce en 8 mil al día. Dos millones en un año, o 40 en 20 años, equivalente a 1.8 veces el monto invertido, en valor presente.
Ya en tierra firme y antes del desembarco, deseo manifestar mi agradecimiento a todos los presentes, y en especial al ingeniero Jorge Kingland, al Geografo Nerio Ramírez, la Arquitecto Teresita León, los Ingenieros Ingrid Rujano y Golfredo Ramirez, por su ayuda en la preparación de este trabajo. Gracias. LBFG 20 de junio de 2018.
