EN 2019 un puente con un vano central de 1092 metros se levantará sobre el río Yangtsé para conectar a las ciudades de Shanghai y Nantong, en la provincia de Jiangsu. Será el puente para el transporte terrestre y ferroviario más largo del mundo. Cubrir en auto la distancia de 130 kilómetros que separa a las dos ciudades se reducirá a una hora en el futuro. La obra se planeó en 2003, pero su construcción empezó en 2014. Gao Zongyu, su diseñador, ha dedicado 15 años a la creación del mismo. Él es ingeniero en jefe de China Railway Major Bridge Reconnaissance & Design Institute Co., Ltd. (BRDI, siglas en inglés). Durante su ilustre carrera ha diseñado y supervisado la construcción de más de veinte puentes.

La longitud determina la complejidad

“Antes de los años 70, los puentes de clase mundial se asociaban con Europa y Estados Unidos, y en la década de los 90, con Japón. Sin embargo, en el siglo XXI, los puentes de China polarizan la atención del mundo”. Esta es una observación muy popular entre los expertos de la industria de la construcción de puentes. La cantidad y calidad de los que se construyen hoy en día tienen en China a su principal protagonista. El factor principal que determina la complejidad del diseño y construcción de un puente se correlaciona por un lado con la longitud del vano central, y por el otro, con las innovaciones del diseño. (El vano es el espacio libre entre dos pilas o entre dos estribos consecutivos).

En el Foro Internacional de Ciencia y Tecnología de Puentes 2012 (FIB), celebrado en Wuhan, provincia de Hubei, Gao Zongyu anunció que el puente Shanghai-Nantong sobre el río Yangtsé, cuyos 1092 metros de vano principal representan el doble del puente Tianxingzhou de Wuhan de transporte terrestre y ferroviario sobre el mismo río, será el primero de su tipo en el mundo con una longitud de vano mayor a 1000 metros.

Además, el Shanghai-Nantong tiene una torre principal de 325 metros, la más alta del mundo. La construcción del puente requiere 480.000 toneladas de acero, el equivalente a la cantidad para construir 12 “Nidos de Pájaros” (el Estadio Nacional de China), y 2,3 millones de m³ de hormigón, lo suficiente para ocho teatros nacionales. Una vez completado, será capaz de soportar tifones de alta categoría, un terremoto de 8 grados y la colisión de buques de 100.000 toneladas. Los pedestales 28 y 29 son cruciales para todo el proyecto. El cajón de acero de la pila 29 del puente mide 56 metros de alto y pesa más de 15.000 toneladas, 500 más que el pedestal 28, el más grande del mundo.

La escala y las dificultades técnicas del proyecto han establecido varios récords en la historia de la construcción de puentes a nivel mundial. Representa el más avanzado nivel tecnológico en China y el mundo.

Gao Zongyu empezó en 2003 a investigar emplazamientos adecuados para el puente, por lo que realizó viajes frecuentes entre Wuhan, Nantong y Shanghai.

“Consideré más de diez ubicaciones, y finalmente se concentró en cinco. Esta fue la tarea más desafiante”, confiesa Gao. “Necesitábamos tener en cuenta múltiples factores, incluyendo el tráfico por el río Yangtsé, la geología local y las condiciones hidrológicas, la prevención de inundaciones, la conexión de carreteras y ferrocarriles, y la demolición de construcciones en zonas cercanas. La municipalidad de Shanghai y la provincia de Jiangsu son áreas pobladas y bien desarrolladas en las que un gran proyecto de construcción puede implicar diversos intereses. El puente Shanghai-Nantong, es una obra de tres en uno, comprende flujo interurbano, ferroviario y por autopista. Si se construyera por separado, costaría 10.000 millones de yuanes más”.

Sus colegas dicen que cada vez que se le presenta a Gao Zongyu un plano, él descubre cualquier problema existente en poco tiempo. Gao a menudo explica: “Los científicos realizan ensayos en el laboratorio para obtener descubrimientos y no pueden evitar cometer errores, pero a los ingenieros no se les permite incluso uno pequeño, porque la calidad y la seguridad son la base fundamental de nuestros proyectos y diseños”. Liu Hanshun, presidente del Instituto de Diseño N.º 1 de la BRDI, recuerda: “Gao Zongyu, nunca ha perdido la confianza en sus diseños, no importa cuán grande sea el proyecto”.

Con el título de “Maestro Nacional de Diseño”, fue responsable de los primeros puentes de trenes de alta velocidad sobre los ríos Yangtsé y Amarillo. Fue también uno de los principales diseñadores del Gran Puente de la Bahía de Hangzhou y del Gran Puente del Mar Oriental de China, por lo que es un reconocido experto en el diseño de puentes de gran tamaño para el transporte ferroviario y terrestre.

A comienzos de 2014, la “Metodología para la construcción de puentes atirantados para el transporte terrestre y ferroviario de cerchas y planos de cables triples”, creada por Gao, ganó el primer lugar del Premio Nacional de Progreso Científico y Tecnológico.

Insistir en la innovación aun frente el escepticismo

La “Metodología para la construcción de puentes atirantados para el transporte terrestre y ferroviario de cerchas y planos de cables triples” comenzó a aplicarse en la construcción del puente Tianxingzhou de Wuhan por encima del río Yangtsé. Este fue un hito en la carrera de Gao Zongyu como ingeniero.

Las estructuras de los puentes para el transporte ferroviario y por carretera suelen tener dos niveles: los vehículos corren por encima y por debajo pasan los trenes. Es un diseño mucho más complejo que el de un puente de carretera estándar, ya que el peso del transporte de un tren es igual al de una carretera de ocho carriles. El puente Tianxingzhou de Wuhan fue diseñado inicialmente con doble línea ferroviaria que luego se expandió a tres, y después a cuatro líneas con una autopista de seis carriles. El peso total es la suma de una carretera de 34 carriles.

Gao Zongyu sostiene que el éxito del puente Tianxingzhou consiste en la innovación, pero el camino hacia la meta fue difícil.

En ese momento era el puente atirantado para el transporte ferroviario y terrestre más largo y el primer puente ferroviario de cuatro líneas del mundo, incluidos los rieles para el tren de alta velocidad. Fue la primera vez que se levantó un puente para el tren de alta velocidad por encima del río Yangtsé. Para un puente atirantado convencional con dos planos de cables, los ingenieros necesitan elevarlo en su conjunto y utilizar vigas de acero mucho más grandes para que la estructura esté suficientemente reforzada y cumpla la excepcional capacidad de carga.

Como solución, Gao Zongyu y su equipo adicionaron un plano más de cables y otra armadura principal para aumentar la rigidez y la capacidad de carga del puente.

Esta idea, sin embargo, provocó la oposición de algunos expertos, quienes consideraban que no existían precedentes exitosos. El plano de cables agregado requeriría una estructura más complicada y la carga total sería difícil de calcular. También había demasiados puntos de atraque para una instalación voladiza, lo cual crearía problemas constructivos y potenciales riesgos.

La factibilidad del nuevo diseño dependía de la estimación de los cambios en la tensión, con la adición de otro plano de cables al puente.

¿Cómo era posible analizar y calcular la resistencia del puente? Tomando en consideración los pisos dobles del puente Tianxingzhou para tres tipos de vehículos: automóviles, trenes de mercancías y de alta velocidad, Gao Zongyu y su equipo desarrollaron de forma independiente el software de diseño 3D de puentes (3D bridge) para recopilar datos y analizar la simulación de tráfico. El equipo dedicó seis meses a la realización de pruebas y cálculos. Finalmente llegó a una conclusión inesperada: la resistencia de la armadura principal añadida era casi igual a la de las otras dos cerchas, con una diferencia de menos del 10 %. Esta deducción permitió que el nuevo diseño fuera aprobado.

A pesar de todo lo que se había demostrado en teoría, algunos todavía albergaban dudas. Gao Zongyu y su equipo volvieron a hacer todo lo posible por encontrar una solución. Después de trabajar día y noche, finalmente desarrollaron una grúa automática viga erecta de 700 toneladas de carga para asegurar el posicionamiento y montaje preciso de las cerchas.

El nuevo diseño fue obviamente económico y factible. Potencialmente podría ahorrar 3330 toneladas de acero en comparación con el original. Además, la altura de las carreteras y las líneas ferroviarias se redujo en un metro, lo que significaba que la longitud de los dos puentes de aproximación a cada lado podría acortarse, ahorrando así más de 110 millones de yuanes en los costos de construcción.

La misión innovadora

Gao Zongyu considera la innovación como un concepto que estará siempre presente en el sector del diseño y la construcción de puentes en China. “Durante los años 1950-1960, nuestro objetivo era aprender de los otros países con el fin de construir nuestros propios puentes. Cuando construimos el puente sobre el río Yangtsé en Wuhan, el presidente Mao Zedong visitó el lugar tres veces. En cada ocasión preguntó a los ingenieros chinos si habían entendido y asimilado la tecnología de los especialistas soviéticos”. Hoy en día, el sector se ha desarrollado tan rápidamente que los ingenieros chinos, teniendo como premisas la seguridad, la calidad y el ahorro de costes, dan más importancia a la perdurabilidad, el bajo consumo de carbono, el empleo de materiales amigables con el medio ambiente, y la aplicación de tecnologías de la información.

El sistema de software de estructuras atirantadas que Gao Zongyu creó en la década de 1990 se ha ido perfeccionando hasta el día de hoy. Cuando diseñó el puente de Qingzhou sobre el río Minjiang en 1998, el tramo principal de 605 metros era el más largo entre los puentes atirantados de acero y hormigón a nivel mundial. El equipo de Gao necesitó un año para crear un nuevo software, a través del cual realizaron los cálculos precisos para reducir en un 20 % el consumo de acero, y ahorraron 30 millones de yuanes de los fondos para la construcción.

En 2001 asumió el diseño del puente del Mar Oriental de China, el primero sobre el mar en el país. Gao Zongyu enfrentó los desafíos del ambiente altamente corrosivo y los fuertes vientos que azotan el sitio durante seis meses del año. El puente del Mar Oriental de China mide 32,5 km de largo y fue finalizado en menos de cuatro años.

El rápido desarrollo de los ferrocarriles de alta velocidad en China en el nuevo siglo le exigió dedicarse a la investigación de los puentes de tramo largo, adecuados para el funcionamiento de los trenes de alta velocidad que corren a más de 200 kilómetros por hora. Dirigió el diseño del puente Tianxingzhou de Wuhan y el de Zhengzhou sobre el río Amarillo, dos puentes ubicados en la ruta ferroviaria de alta velocidad Beijing-Guangzhou.

Gao Zongyu ha ganado más de 20 premios dentro y fuera del país, incluyendo dos medallas George S. Richardson, seis Premios Nacionales de Progreso Científico y Tecnológico, un Premio Nacional de Diseño de Ingeniería, y el 10º Premio Zhan Tianyou de Ciencia y Tecnología Ferroviaria. También cuenta con 12 patentes a su nombre, ha publicado más de 30 de tesis y construido 24 puentes. El más distante es el puente de Mohammed VI en Marruecos.

Nacido en 1964, Gao Zongyu tiene metas específicas antes de retirarse: en primer lugar, le gustaría diseñar grandes puentes que atraviesen los tres estrechos del mar de China, que son el estrecho de Qiongzhou, el estrecho de Bohai y el estrecho de Taiwan; y en segundo lugar, que los ingenieros de puentes de China puedan participar en las construcciones de otros países y contribuyan a la iniciativa “Una Franja y una Ruta”, compitiendo así con sus colegas occidentales en el mercado mundial en áreas como el diseño, la construcción, la investigación y la asesoría de puentes.