Con el principio del siglo XXI, vio la luz uno de los proyectos más importantes de la ingeniería europea de la época, y que en cierta manera, abrió un camino nuevo para el futuro: el Viaducto de Millau. Este enlace espectacular de la autopista A75 se ubica entre Clermont-Ferrand y Béziers, en Francia, y ha sido identificado como una de las construcciones más emblemáticas y monumentales de Europa.
Contexto y Origen del Proyecto
Situado sobre la localidad de Millau (Milhau en Occitano), pasando por encima del valle del Tarn, en el departamento francés del Aveyron, en plena Provenza, el viaducto, perteneciente a la red de autopistas A75, conecta Béziers con Clermont-Ferrand.
Durante años, los vehículos que deseaban conectar el norte de Europa con España tenían que tomar la A6, la A7 y luego la A9, dando un rodeo. Para evitar estos desvíos, la única solución era tomar la A71 y luego la A75, pero estos vehículos aceptaban prescindir de la autopista a la altura del Tarn, en Millau, y se exponían a interminables atascos, sobre todo durante las vacaciones.
Así, para evitar las congestiones de tráfico y los desvíos, el Estado francés decidió completar la A75. Para no aislar la ciudad de Millau, el paso del Tarn se fijó muy cerca de la ciudad del Aveyron meridional, en un punto donde el valle se extiende hasta 2,5 km.
Ya en 1987, la empresa CETE, concesionaria de la autopista A75, había propuesto la construcción del viaducto de Millau. En aquella época, se nombró una comisión de expertos para estudiar la mejor solución, quienes aconsejaron, en 1990, el trazado actual. Después de diversas propuestas, el gran impacto visual aconsejó estudios alternativos que, con la publicación de un comparativo con la Torre Eiffel, hizo saltar todas las alarmas en la opinión pública.
En 1992, de una treintena de soluciones estudiadas, se consideraron siete finalistas. La empresa Sétra se inclinó por una solución en hormigón pretensado, con seis vanos principales atirantados de 320 m de longitud y siete pilones. Finalmente, con ayuda del estudio de Sir Norman Foster, se estudiaron diversas propuestas formales, y en 1996, la estructura multiatirantada fue elegida entre otras cuatro soluciones. Diseñada por el ingeniero Michel Virlogeux y dibujada por el arquitecto británico Lord Norman Foster, la elección de elegancia y modernismo convenció a las autoridades públicas.
Características y Dimensiones de la Estructura
El viaducto es una estructura metálica atirantada múltiple de 2.460 m de longitud, ligeramente curva, según un radio de 2.000m y con una pendiente constante en alzado del 3,0.25%. Consta de 8 vanos atirantados: dos vanos laterales de 204 m de luz, y seis vanos tipo de 342 m cada uno. Se trata de un puente multiatirantado, con seis tramos de 342 m de vano que reposan sobre siete pilares, apoyado en los extremos en dos tramos de acceso de 204 m cada uno.
La sección transversal de la autopista consta de doble calzada, con sendos arcenes laterales de 3 m, y dos bandas internas de un metro de lado cada una. Se concibió una vía de 32 m de anchura que deja espacio para dos sendas de 11,90 m cada una, suficiente para habilitar un espacio a tres carriles en cada sentido. Junto a estos carriles discurre un paso protegido de 2,20 m de anchura. La plataforma se ideó con una forma curva por debajo.
Lo que tal vez llame más la atención del viaducto son sus pilas, que, dada la gran complejidad del sitio donde se ubica la estructura y el difícil acceso debido a la gran pendiente, condujo a limitar al máximo su número. La pila P2 del proyecto, de 245 m de altura, y la P3 de 223 m, fueron en su día las mayores construidas de hormigón. Los pilares del viaducto tienen distintas alturas que permiten salvar la orografía del abismo sobre el que se extiende, el cual alcanza 268 metros en su parte más profunda. La altura de los soportes oscila entre los 75 y los 245 m, a los cuales se suman los 87 m de las torres que se elevan por encima de la carretera.
Diseño Estructural y Resistencia a Condiciones Extremas
Flexibilidad y Rigidez Estructural
Desde el punto de vista estructural, el viaducto presenta algunos aspectos de interés. Los tirantes anclados en las pilonas, como continuación de los pilares de hormigón, debido a la gran luz del vano (342 m), presentan una gran flexibilidad, con lo cual participan de la flexión del conjunto. Empotrando el tablero en las pilas y pilones, se aumenta la rigidez de la obra, controlando así los esfuerzos en los vanos adyacentes.
El dimensionamiento del tablero depende del grado de flexibilidad de las pilas y pilones: con pilas y pilones flexibles, el tablero ha de ser muy rígido; en caso contrario, el tablero puede ser esbelto, con una inercia más reducida. Sin embargo, la incidencia del viento sobre el tablero aconsejó inclinarse por pilas y pilones rígidos.
Vulnerabilidad y Resistencia al Viento
Uno de los desafíos clave en el diseño del Viaducto de Millau fue su resistencia a vientos fuertes. Si el viento arrecia, el puente está diseñado para resistir velocidades de hasta 210 kilómetros por hora. El tablero, en particular, se concibió con la premisa de que tenía que soportar vientos fuertes, de hasta 200 km/h. La importancia fundamental de la forma aerodinámica de la baranda de seguridad fue crucial en este aspecto.
Mediante un exhaustivo estudio aerodinámico realizado en el túnel de viento del CSTB de Nantes, se pudieron establecer todos los coeficientes de cálculo, así como la repercusión acústica y de vibraciones que afectarían al viaducto bajo las condiciones más extremas. La concepción del Viaducto toma en cuenta la necesidad de un perfecto funcionamiento durante más de un siglo, y fue prevista para satisfacer las exigencias más altas de perennidad y para resistir a las condiciones sísmicas y meteorológicas más extremas.
Viaducto de Millau: Precisión Estructural en la Altura
Deformaciones Térmicas y Diseño de Pilares
En cuanto al empotramiento del tablero, este imponía grandes deformaciones impuestas de origen térmico, con desplazamientos que podían llegar hasta los 0,60 m en los extremos. Para acomodar la expansión y contracción de la calzada de hormigón, cada columna se divide en dos pilares más delgados y flexibles bajo la carretera, que dan forma a una cabria sobre el nivel de la plataforma del puente. La razón de esta forma se halla en el modelo de puente utilizado, con pilares rígidos, y en las dilataciones de origen térmico que sufre el tablero. Como los pilones que tensan los tirantes están encastrados en los pilares, las dilataciones se transmiten directamente del tablero a estos (con un desplazamiento de hasta 40 cm). La forma abierta de las columnas expresa sus cargas estructurales al tiempo que reduce al mínimo el perfil en el alzado. Por ejemplo, las juntas de dilatación del tablero miden 1,20 metros en el lado sur y un metro en el lado norte, esta diferencia se debe a que el puente tiene una ligera inclinación que roza el 3%.
El tablero, de sección trapezoidal, con un canto máximo de 4,20 m, está compuesto por una placa ortótropa con chapas de 12 y 14 mm, que aseguran un buen comportamiento a la fatiga. Foster declaró que la elegancia formal y arquitectónica no debía primar sobre las exigencias de un adecuado comportamiento estructural, por lo cual se volvió a la forma trapezoidal.
En las partes metálicas, se proyectaron con aceros tipo S 355 y S 460.
Sistemas de Seguridad y Operación
El Viaducto está dotado de barreras de seguridad resistentes a los choques de camiones, de pantallas cortaviento transparentes de 3 metros de altura, de vías de parada de emergencia, y de alumbrados que aseguran un confort y una gran seguridad de circulación para los usuarios. Salvo accidente grave o velocidad del viento excepcional, el Viaducto está abierto 24 horas al día.
Proceso Constructivo y Materiales Innovadores
Para llevar a buen término la construcción de la estructura y su concesión, el Estado lanzó una nueva licitación. Al final, la combinación de hormigón y acero propuesta por Eiffage fue la elegida en 2001. La Compagnie Eiffage du Viaduc de Millau es responsable no sólo de la construcción del viaducto, sino también de su explotación. La construcción del viaducto debía realizarse en un tiempo récord: sólo 3 años.
El 14 de diciembre de 2001, camiones y grúas invadieron el valle del Tarn y comenzó la construcción. Varios centenares de obreros fueron contratados para cumplir el plazo de 3 años.
Levantamiento de las Pilas
Antes de poder colocar el tablero, había que construir las siete pilas. Para construirlos rápidamente, el número de equipos y grúas se multiplicó por siete. En apenas un año y medio se terminaron todos los muelles, incluido el famoso «P2», que obtuvo el récord mundial del muelle más alto, con 245 m de altura.
Para la construcción de los pilares se empleó una técnica conocida como encofrado autodeslizante o trepador. Consiste en utilizar una plataforma que, mediante gatos hidráulicos, se va elevando por apoyo sobre el hormigón armado ya endurecido. En otras palabras, la columna se levanta sobre sí misma a medida que se va construyendo. Cada pilote está compuesto a su vez por 16 secciones, cada una de las cuales pesa 2230 toneladas.
El hormigón de las pilas, tipo B60 (fck =60 Mpa), fue el seleccionado por motivos de durabilidad, asegurando una vida útil de la estructura de 125 años, el máximo conseguido en su época. El hormigón H60, principal material utilizado para construir el viaducto, era muy innovador en ese momento y contaba con criterios de calidad excepcionales. La cantidad total de hormigón vertido en la obra fue de 85.000 metros cúbicos, y producirlo requirió 70.000 toneladas de arena y 80.000 toneladas de gravilla. Cada brazo del fuste desdoblado se pretensa con ocho cables 19T15 del Sistema Dywidag.
Construcción y Lanzamiento del Tablero
Mientras se construían las pilas, las piezas metálicas que componen el tablero se transportaban a ambos lados del valle. De hecho, el tablero se preparó a ambos lados del valle para reunirse por encima del Tarn a una altura de 270 metros. Entre los pilares de hormigón se instalaron otros temporales para apoyo (aperos), con el fin de facilitar la colocación del tablero sobre las columnas.
El «clavage» o unión de las secciones Norte y Sur requirió la invención de nuevas técnicas de construcción, en particular para el lanzamiento del tablero. El 28 de mayo de 2004, se completó la unión del tablero, habiéndose realizado no menos de 18 lanzamientos para que la operación fuera un éxito.
Tres meses más tarde, los pilones y los 154 cables de sujeción estaban colocados y las cargas distribuidas uniformemente. Solo faltaba instalar la señalización, el pavimento, el alumbrado y los sistemas de seguridad para que el 14 de diciembre de 2004 el Presidente de la República Francesa pudiera venir a inaugurar la estructura.
El 16 de diciembre de 2004, el viaducto entró en servicio, reduciendo el tiempo de cruce del valle del Tarn a solo 20 minutos.
Monitoreo y Costo
Para validar los cálculos y poder evaluar el comportamiento de la estructura, se implantó en obra un programa de instrumentación, que permitía el seguimiento de la respuesta de todos los elementos de la obra en tiempo real: pozos de cimentación, zapatas, pilas, torres de apeo provisional, tableros, pilas pilones y tirantes.
La construcción del puente tuvo un costo total de unos 394 millones de euros, con una plaza de peaje 6 kilómetros al norte del viaducto que costó 20 millones de euros adicionales. La compañía constructora, Eiffage, financió la construcción a cambio de una concesión para recoger peajes durante 75 años, hasta 2080. Sin embargo, si la concesión es muy provechosa, el gobierno francés puede asumir el control del puente en 2044.
Impacto Ambiental y Sostenibilidad
Un megaproyecto como este, con varias torres de hormigón y acero del tamaño de un rascacielos, implica muchas emisiones de carbono. Sin embargo, las mejoras que ha ofrecido en eficiencia operativa (una ruta más corta y recta, con menos atascos de tráfico) probablemente compensarán estas emisiones dentro de diez años. Dado que el viaducto ya tiene dos décadas de antigüedad, ha superado con creces su punto de equilibrio de emisiones de carbono.
Lord Norman Foster estima que el ahorro anual de emisiones de CO₂, solo de los vehículos pesados, será de 40.000 toneladas. La metodología que sustenta esta cifra no es totalmente transparente, pero como experto académico en energía y transporte sostenibles, se pueden hacer algunos cálculos aproximados que demuestran su plausibilidad.
Reducción de Emisiones por Eficiencia Operativa
- Reducción de Distancia: El viaducto permite que los vehículos puedan atravesar el valle directamente, lo que supone una reducción de seis kilómetros en el trayecto de la A75. En total, el ahorro total por la reducción de distancias asciende a varios miles de toneladas de CO₂ al año.
- Optimización de Rutas de Camiones: Los camiones más grandes que antes querían una ruta más sencilla y directa generalmente tomaban una ruta diferente a través de Lyon, lo que añadía más de 60 km a un viaje desde París a la costa sur; el viaducto significa que estos camiones pueden tomar la ruta más directa, ahorrando quizás 20.000 toneladas de CO₂.
- Alivio de Congestión: Antes de la construcción del viaducto, Millau era el principal cuello de botella del eje norte-sur de las autopistas francesas y sufría graves congestiones de tráfico, las cuales el viaducto alivió. Las investigaciones indican que aliviar la congestión del tráfico puede reducir las emisiones hasta en un 25%, ya que los vehículos consumen menos combustible cuando circulan a velocidades constantes. Aplicando este factor de reducción del 25% a las emisiones ahorradas en la distancia de 26 km de la zona más afectada, se estima un ahorro adicional de unos pocos miles de toneladas de CO₂ al año.
Considerando todo esto, se estima que el ahorro general de emisiones será del orden de 25.000 toneladas de CO₂ al año.
Costo de Carbono de la Construcción
Para la construcción del viaducto se utilizaron 205.000 toneladas de hormigón y 65.000 toneladas de acero. La producción de hormigón emite aproximadamente 75 kg de CO₂ por tonelada, mientras que el acero emite alrededor de 1.400 kg. Según estas cifras, la construcción del viaducto generó aproximadamente 105.000 toneladas de CO₂.
El viaducto utilizó componentes estructurales prefabricados fuera del sitio, lo que redujo las actividades de construcción en el lugar y limitó el movimiento de maquinaria pesada y materiales, minimizando el impacto en la biodiversidad local y las emisiones asociadas con el transporte y las operaciones en el lugar. Esto demuestra que la política de infraestructuras de transporte puede tener un impacto directo en la descarbonización.
Estudios preliminares estiman que alrededor del 40% de la huella de carbono de un puente como este se debe al mantenimiento y el desmantelamiento. Sin embargo, aunque las cifras sean estimaciones aproximadas, parece claro que el ahorro de emisiones que supone un trayecto más directo y más fácil ya compensa con creces el carbono utilizado para construir y mantener el puente. A partir de ahora, ese ahorro no hará más que aumentar.
Logros y Significado Arquitectónico
El viaducto de Millau es el puente más alto del mundo, medido desde el nivel del suelo hasta la cima de su torre más alta, con 343 metros, siendo más alto que la Torre Eiffel o cualquier otro rascacielos de Europa occidental. Alto no es lo mismo que elevado; el viaducto de Millau tiene una mayor envergadura desde la base del pilar más alto hasta la punta del pilono emplazado sobre el tablero, no es el que se halla a más distancia con respecto al suelo.
Su construcción batió varios récords: posee los pilones más altos del mundo, es la autopista más elevada de Europa que transcurre por un puente y supera a la Torre Eiffel en tanto que estructura más alta de Francia. Su construcción comenzó y terminó en poco más de tres años.
El viaducto de Millau es una belleza por su tamaño, diseño y ubicación, en medio de una zona repleta de naturaleza. Se suele considerar que los puentes pertenecen más al ámbito de los ingenieros que de los arquitectos; sin embargo, el viaducto de Millau, diseñado en estrecha colaboración con ingenieros estructurales, ilustra que los arquitectos pueden desempeñar un papel integral en la proyección de puentes.
El puente, una estructura con torres y sustentada por cables, se antoja delicado y transparente y presenta una separación óptima entre columnas. El paisaje que se puede admirar cuando se circula por la autopista A75 es, sin duda, uno de los más singulares que es posible encontrar en Francia, no solo por el entorno natural que cruza, sino porque desde cierto punto de esta vía se puede tener una vista muy especial.
