El presente artículo es un extracto y ordenación del trabajo desarrollado por el Instituto Mexicano del Transporte bajo la supervisión del Dr. Francisco Carrión Viramontes, la dirección del M. en C. Saúl Enrique Crespo Sánchez, y la participación de los siguientes investigadores: Dr. Juan Antonio Quintana Rodríguez, Ing. Jorge Alberto Hernández Figueroa, el M. en C. Daniel Rodríguez Naranjo y el L. en I. Héctor Gasca Zamora y con la participación del M. en C. Roberto Alvarado Cárdenas en la gestión y vinculación del proyecto con el Gobierno del Estado de Querétaro.
El trabajo completo fue publicado por el Instituto Mexicano del Transporte como Publicación Técnica No. 418, Sanfandila, Qro. 2014.
El Grupo Los Cinco como parte de sus objetivos y habiendo participado en la polémica suscitada previa a la construcción de la obra, ha querido dejar constancia de los trabajos realizados y considera que este constituye un documento fundamental para que la comunidad Queretana conozca la profundidad y detalle con que se llevó a cabo la obra y nos es grato ofrecer el texto completo del trabajo a los interesados en su lectura completa.
“La intersección del Boulevard Bernardo Quintana con la Calzada de los Arcos presentaba diversos problemas, entre los que se encontraban: bajos niveles de servicio, movimientos saturados, alto flujo vehicular, disminución de la capacidad vial debido a la reducción de carriles en la intersección y una amplia demanda vehicular, entre otros. Al respecto la Secretaría de Desarrollo Urbano y Obras Públicas del Gobierno del Estado de Querétaro planteó algunas alternativas de solución, entre las que barajeaban la creación de nuevos túneles en arcos adyacentes, la creación de un nuevo paso a desnivel en el arco central y la ampliación de los túneles existentes. Después de analizar estas opciones, se optó por la ampliación de los túneles existentes como la alternativa de solución que permitiría agilizar la movilidad vehicular de la zona.
En sistemas estructurales que forman parte de edificios históricos, la evaluación de la respuesta dinámica merece un análisis cuidadoso, porque cargas frecuentes pueden aumentar la vulnerabilidad estructural de los elementos dañados y/o deteriorados. Por ejemplo, en edificios históricos construidos a base de mampostería de piedra antigua, la vibración con un elevado número de ciclos lleva a una reducción de la resistencia de la mampostería debido al deterioro del mortero, causando así, desprendimientos. Debido a esto, la evaluación de sistemas estructurales históricos sujetos a cargas dinámicas moderadas, resulta una exigencia de gran importancia (Monti, 2010).
Muchos movimientos de tierras, como son la colocación de pilotes, la compactación vibratoria de masas de suelo, y en general, el movimiento de maquinaria pesada de construcción, produce vibraciones que pueden ser transmitidas a las estructuras de suelo cercanas. Es debido a estas vibraciones y a las fuerzas dinámicas resultantes que puede producirse daño en los sistemas estructurales y por ello, es que en el diseño y la planificación de las actividades de una obra civil se evalúe el efecto potencial de estas vibraciones en las estructuras adyacentes y moderar la vibración con el fin de minimizar los efectos sobre las estructuras.
Derivado de un estudio experimental de vibraciones que se realizó en el año de 2010, se encontró que el comportamiento dinámico estructural de los arcos del acueducto de Querétaro depende fuertemente de las vibraciones externas que ocasiona el tránsito vehicular. Con fundamento en estos estudios, se encontró que la estructura tiene un comportamiento no lineal, fuertemente influenciado por factores ambientales (temperatura y humedad) y por la interacción cimentación suelo.
Todo ello fue corroborado por el estudio mediante el cual se realizaron mediciones por 24 horas y se elaboró un modelo de simulación por elementos finitos calibrado y que fue utilizado para analizar los modos de vibrar y el efecto de las condiciones de frontera definidas por el tipo de suelo.
Ante la necesidad de ampliar la capacidad de tránsito en el Boulevard Bernardo Quintana en la ciudad de Santiago de Querétaro, Querétaro, la Secretaría de Desarrollo Urbano y Obras Públicas del Estado de Querétaro inició en agosto del año 2012, la obra para ampliar la capacidad de 2 a 3 carriles en los túneles centrales de Bernardo Quintana, a la altura del cruce con Av. Los Arcos. Esta obra, por su naturaleza misma y fundamentada en estudios previos, propuso una serie de acciones para asegurar la cimentación de las pilas de los arcos del acueducto de Querétaro para no comprometer su integridad durante dichos trabajos de ampliación.
El proyecto propuesto involucró trabajos de recimentación y demolición. Para garantizar la integridad del acueducto las autoridades estatales requirieron de un sistema de monitoreo estructural (SHM) que evaluara el comportamiento dinámico de los arcos y midiera el impacto de las obras en sus diferentes etapas para prevenir condiciones de excesiva vibración o detectar situaciones que pusieran en riesgo su integridad estructural. El sistema SHM fue diseñado en una configuración híbrida que incluyó acelerómetros piezoeléctricos y capacitivos, así como instrumentación basada en sensores de fibra óptica tipo FBG para medir inclinaciones, deformaciones, aceleración y temperatura. El monitoreo estructural se realizó durante 5 meses en 5 etapas y el sistema fue diseñado con un subsistema de alarmas para, en caso de detección de condiciones críticas, avisar a los responsables de la obra para implementar acciones correctivas.
El sistema de monitoreo se diseñó teniendo en cuenta tres objetivos fundamentales, que son los siguientes:
- Durante la obra de ampliación vial, medir el nivel de vibraciones en los puntos críticos de la estructura de los arcos de Querétaro.
- Advertir, mediante alarmas, la ocurrencia de condiciones de riesgo por niveles excesivos de vibraciones y, de ahí, poder considerar posibles modificaciones en los procesos o programas constructivos.
- Evaluar en el mediano plazo, mediante indicadores de condición estructural, la evolución de la estructura durante y después de la obra de ampliación y remodelación vial.
El sistema mostró su efectividad y utilidad, particularmente en 5 ocasiones en que los niveles de vibración fueron excesivos y originaron modificaciones al plan de trabajo.”
