Per què els governs haurien d'invertir en estructures d'acer de ponts d'alta qualitat

Prestacions estructurals sense igual per a les exigències actuals dels ponts

Resistència a la deformació i resistència a la fatiga: com l'acer ASTM A709 Grau 100 duplica la capacitat de càrrega respecte als graus convencionals

L'acer ASTM A709 de grau 100 ofereix algunes capacitats estructurals força impressionants en comparació amb l'acer ordinari de grau 50. Ens referim a una resistència al límit elàstic mínima d'aproximadament 690 MPa, que és, de fet, el doble de la que presenten els graus normals. El procés de fabricació d'aquest acer li confereix una resistència molt millor davant les forces cíclices (d'arriba i avall) a les quals són sotmeses diàriament les estructures. Les proves mostren que pot durar gairebé tres vegades més abans de mostrar signes de fatiga que els acers al carboni antics, quan es sotmeten al mateix tipus d'esforç repetit. Per als dissenyadors de ponts i altres enginyers civils que treballen en projectes viaris, això significa que poden crear vanes més llargues entre els suports, reduir la quantitat de treballs de fonamentació necessaris i, tot i això, garantir la seguretat davant els vehicles i camions actuals, que són més pesats. El resultat són carreteres i ponts que conserven la seva forma i la seva resistència durant molts anys, fins i tot a mesura que augmenten els pesos dels vehicles i creix el trànsit.

Validació en condicions reals: el rendiment a tracció de més de 1.200 MPa del pont de substitució de l’I-35W sota 40.000 càrregues diàries per eix

Preneu com a prova el pont de substitució de l’I-35W sobre el riu Mississipí, que demostra que l’acer d’alt rendiment funciona quan més cal. Aquest pont es va construir amb components classificats amb una resistència a la tracció superior als 1.200 MPa, cosa que significa que suporta aproximadament 40.000 càrregues diàries per eix sense mostrar cap senyal de desgast. És gairebé com si cinquanta camions totalment carregats circulessin contínuament sobre ell cada minut. També és impressionant la seva capacitat per resistir els hiverns de Minnesota, on les temperatures poden baixar fins als menys 30 °C, i les calorades estivals que superen els 38 °C. La majoria dels acers convencionals començarien a fissurar-se sota aquestes oscil·lacions tèrmiques, però aquest no ho fa. Des que es va acabar la construcció, els enginyers han fet inspeccions periòdiques i mai han hagut de realitzar cap reparació relacionada amb la fatiga del metall. És prou remarcable per a una estructura que suporta tanta càrrega dia rere dia en condicions tan extremes.

Vida útil prolongada i resistència ambiental de l'acer premium per a ponts

Els híbrids de zincat + acer patinable allarguen la vida útil dels ponts fins a més de 120 anys, segons l'anàlisi del cicle de vida de la FHWA de 2023

La combinació d'acer galvanitzat i acer patinable crea alguna cosa totalment nova en la manera de fer front als problemes de corrosió. Quan la galvanització per immersió en calent ofereix una protecció immediata contra la rovellada i l'acer patinable forma, amb el temps, una capa estable de rovellada pròpia, aquests materials junts tenen una durada molt més llarga que les capes protectores habituals per a ponts. Algunes proves mostren que aquests sistemes híbrids poden funcionar durant més de 120 anys, gairebé el doble del temps de vida mitjà dels ponts actuals, segons estudis recents de l'Administració Federal d'Autopistes al seu informe del 2023 sobre la durada dels materials. El que fa aquest sistema tan eficaç és la seva gran resistència a tot tipus de condicions severes. Penseu, per exemple, en l'aire salat proper als litorals, en la contaminació provinent de les fàbriques o fins i tot en les fortes sales per a carreteres utilitzades durant el manteniment hivernal, que normalment erosionen ràpidament les superfícies metàl·liques.

També té sentit analitzar-ne l’economia. Segons les xifres de la FHWA, aquests sistemes necessiten aproximadament un 60 % fins i tot un 80 % menys de manteniment al llarg de la seva vida útil en comparació amb les opcions tradicionals. Què vol dir això, realment? Doncs que cal fer-los revisions molt menys sovint. Tampoc cal tornar-los a pintar una i altra vegada. I, el més important, es redueixen significativament les reparacions costoses que cal fer quan comencen a desgastar-se les peces. Així doncs, encara que l’acer de qualitat superior ofereix, sense cap dubte, un rendiment tècnic millor, també resulta una opció més intel·ligent des del punt de vista econòmic per als organismes públics que han de gestionar els diners guanyats amb esforç pels contribuents sense fer-los malbaratar.

Eficiència de costos a llarg termini al llarg del cicle de vida del pont

comparativa del TCO (cost total d’propietat) a 30 anys: els ponts d’acer d’alta qualitat redueixen els costos de manteniment un 62 % respecte als seus homòlegs de formigó (estudi de l’ASCE, 2022)

Els ponts d'acer fabricats amb materials d'alta resistència realment estalvien diners durant tot el seu cicle de vida. Segons un informe recent de l'ASCE del 2022, aquestes estructures redueixen els costos de manteniment en aproximadament dos terços al llarg de trenta anys en comparació amb ponts de formigó similars. Per què passa això? Doncs perquè l'acer suporta millor les condicions adverses. No es degrada tan ràpidament durant els cicles de congelació-descongelació, resisteix molt més temps als productes químics i ofereix una major resistència al desgast. A més, hi ha un altre avantatge que ningú no menciona prou: com que els components d'acer es poden fabricar per separat, els enginyers poden substituir només allò que necessita reparació, en lloc de desmuntar seccions senceres per a la reconstrucció. Això suposa una gran diferència tant en costos com en temps d'inactivitat.

Acceleració dels terminis de construcció: la muntatge modular d'acer redueix la durada dels projectes de ponts en un 45 %, disminuint així els costos financers i els de pertorbació del trànsit

La construcció modular d'acer pot reduir el temps del projecte aproximadament un 45 % en comparació amb els mètodes tradicionals, segons estudis recents sobre transports. Una finalització més ràpida comporta estalvis reals de diners de dues maneres principals: primer, s'acumula menys interès en els préstecs per a projectes de construcció; i segon, els ajuntaments eviten les costoses sancions derivades de mantenir el trànsit bloquejat durant massa temps. Segons les xifres de l'Administració Federal d'Autopistes, els municipis obtenen realment uns ingressos d'aproximadament 18.000 $ diaris per carril durant la substitució de ponts si opten per components d'acer prefabricats en lloc de treballar in situ. Un altre avantatge important és traslladar tasques de construcció complexes des de carreteres transitades cap a entorns fabrils segurs, on els treballadors no estan exposats a condicions perilloses i la qualitat del producte roman constantment elevada durant tot el procés de fabricació. Tots aquests factors junts expliquen per què cada cop més contractistes opten per solucions d'acer, malgrat el que algunes persones puguin pensar sobre els mètodes de construcció més tradicionals.

Compliment normatiu, certificació de seguretat i resistència sísmica per a la infraestructura pública de ponts

Escassetat de certificacions obligatòries de tercers: Només el 37 % dels fabricants no certificats per l’AISC compleixen els llindars de ductilitat sísmica segons l’auditoria del NIST de 2024

Quan es tracta de seguretat sísmica, la certificació per part d’un tercer no només és recomanada, sinó que gairebé és obligatòria en l’actualitat. La certificació AISC de l’American Institute of Steel Construction comprova si els fabricants són capaços de complir aquests exigents requisits de ductilitat. Què vol dir això? En termes senzills, les peces d’acer han de poder flexionar-se i torsionar-se sense trencar-se quan hi ha terratrèmols intensos. Descobriments recents del NIST del 2024 mostren una tendència preocupant: només el 37 % dels fabricants sense certificació AISC van complir realment els estàndards bàsics de ductilitat. Això deixa edificis i ponts vulnerables a fallades catastròfiques durant terratrèmols importants. L’obtenció de la certificació implica una feina considerable per als fabricants, incloent-hi proves de materials, procediments de soldadura qualificats i inspeccions periòdiques dels processos. Tot això assegura que els components d’acer es comportin exactament com s’han dissenyat, fins i tot quan estiguin sotmesos a sacsejades intenses. Els ajuntaments i altres organismes públics que vulguin aplicar les normes de resiliència de la FHWA haurien de fer obligatòria la certificació AISC. Més enllà del compliment normatiu, aquest enfocament protegeix les comunitats reduint el risc de fallades estructurals durant esdeveniments sísmics.