Construcción de Puentes

El puente es una estructura muy singular, de fácil función que satisfacer y de difícil problema resistente que resolver. Plantear cómo va a resistir, cómo va a salvar 30 metros de luz antes, 300 metros o 3.000 metros en la actualidad, supone estar siempre al límite de lo que somos capaces de resolver.

Esta es una de las características del puente como estructura, descubrir cómo podemos ir más adelante cuando estamos en el límite de lo que sabemos hacer.

¿Cómo se construye un puente?

Qué material utilizar, cómo ponerlo en situación, en la misma orilla o a 1.000 metros de distancia de ella, sin más ayuda que lo que nosotros hayamos puesto para llegar allí.

En la esencia de una estructura está cómo configura y ordena sus partes para que el traspaso de las cargas desde su colocación en un punto hasta su apoyo en la cimentación sea adecuada.

Cómo se tensa y se deforma en el hecho de resistir y trasladar. Pero en el mismo pensar lo resistente está cómo materializar la idea del resistir, cómo va resistiendo la estructura mientras se construye.

A veces pensaba en un puente como un organismo biológico que se va configurando y acaba consiguiendo su forma definitiva al final del proceso. Y no, un puente no es un organismo que crece y se desarrolla; es verdad que crece y se desarrolla hasta alcanzar su forma y resistencia definitivas, pero es porque lo hemos configurado nosotros, así que en su forma final está presente el hecho que pasar del no ser al ser.

¿Cómo hacer un puente?

Proceso Constructivo:

El proceso constructivo está en la esencia de los puentes, indisociable de qué va a resistir y cómo va a hacerlo.

En este ser del construir y resistir, el arco ha resuelto y resuelve el hecho de trasladar cargas importantes salvando distancias muy considerables, desde los puentes romanos (del orden máximo de 30 o 40 metro) hasta los actuales (de 500 metros). Además, nuestros mayores resolvieron el gran problema de resistir y construir con la dovela.

Un puente arco de fábrica tiene la huella de las dovelas, piedras que cortadas de una determinada manera y con un peso manejable, ordenadas de una manera estricta, pueden configurar el arco y lo determinan resistente y constructivamente. La presencia de la dovela como célula elemental de la configuración del arco está presente siempre, sea cual sea su procedimiento de construcción.

Materiales para construir un puente

Materiales utilizados en la construcción de puentes: A lo largo de los siglos, los hombres han mejorado continuamente los puentes para hacerlos más resistentes al clima y a los movimientos fortuitos del terreno, pero también para conectar distancias mayores.

Para lograr estas hazañas que parecen desafiar las leyes de la física, los hombres han tenido que adaptar la estructura de los puentes, pero también los materiales en el origen de estas estructuras.

Hay muchos materiales útiles para la construcción, pero dos de ellos se utilizan hoy principalmente debido a sus rendimientos y costos.

El acero

El acero proviene de una aleación entre dos elementos: el hierro es uno de los metales más abundantes en la Tierra, pero también es muy común en el medio ambiente. El punto fuerte del acero es principalmente su resistencia cuando se somete a esfuerzos de arrastre. También tiene grandes cualidades de durabilidad, ya que puede hacer frente al óxido y la corrosión cuando se combina con un bajo porcentaje de cromo, que se llama acero inoxidable.

Este material se puede usar para varias partes del puente, como el tablero, los anclajes, las bóvedas, los obenques y todas las otras piezas para resistir a grandes esfuerzos.

Sin embargo, el acero todavía tiene algunos puntos débiles, especialmente la predisposición a la fatiga cuando se somete a grandes esfuerzos durante un largo período de tiempo, pero también a su fragilidad a bajas temperaturas. Hoy en día existen diferentes tratamientos para hacer que este material enfrente las limitaciones físicas y ambientales que se impondrán sin sufrir daños. Esta es la galvanización, o un revestimiento especial hecho con una cera de petróleo. También es posible pasar el material en una funda de polietileno extruido.

El hormigón

El hormigón es el segundo material más utilizado en la construcción de estructuras como puentes.

Para ser precisos, el cemento Portland se usa a menudo en esta industria. Este cemento fue desarrollado por Aspdin en 1824 y está compuesto por una asociación de rocas. Contiene silicatos de calcio, sulfato de calcio y piedra caliza. Estas rocas se cuecen en hornos a una temperatura de 1450°C y luego se juntan con agua para formar la mezcla que conocemos.

Su punto fuerte proviene de poder usarlo en diferentes estados (de plástico a fluido) para verterlo en moldes y luego dejarlo secar para hacerlo sólido. De este modo, es posible darle todas las formas posibles de acuerdo con las necesidades del trabajo. Su fuerza también proviene de su longevidad, ya que tiene una vida útil de hasta 100 años, dependiendo de su composición.

Concreto armado

Sin embargo, aunque tiene capacidades significativas en términos de esfuerzos de compresión, su rendimiento en tracción es mucho menor. Pero el puente es uno de los trabajos más restringidos.

Hay dos soluciones para hacer que el concreto sea más resistente:

Hormigón armado

Obtenido por primera vez en 1845, es a principios del siglo XX que el uso de hormigón armado se está extendiendo porque esta solución es menos costosa que el uso de estructuras metálicas para un rendimiento similar.

El hormigón armado es en realidad un hormigón con refuerzos metálicos añadidos. Para esto, las varillas de refuerzo de acero están sumergidas en el hormigón todavía fluido donde la pieza de trabajo estará sometida a las mayores fuerzas de tracción. Para evitar el menor desplazamiento del acero en la mezcla, se acostumbra girar el extremo de las barras dentro del concreto.

La pieza puede resistir de manera muy efectiva tanto las fuerzas de compresión como las de tensión. Este material se encuentra a menudo para la construcción de pilones.

Sin embargo, hay un punto negativo para este material, ya que se deteriora prematuramente en ambientes húmedos y está sujeto a los efectos del oxígeno, esto se llama oxidación. Estos efectos pueden contrarrestarse con un mecanismo colocado dentro de la estructura que lo deshidrata, como es el caso del Puente de Normandía.

Hormigón pretensado

Para crear piezas de hormigón pretensado, es suficiente agregar refuerzos activos al hormigón, a menudo en forma de hebras de acero, para que el hormigón pueda soportar mejor los efectos de la tracción. El proceso es simple, en un molde, el cable tensado se coloca sobre el que se vierte el hormigón, y el cable se libera durante el secado. Debido a la elasticidad de los cables, es en este momento que la pieza se vuelve más fuerte.

Este material es ampliamente utilizado en la construcción de puentes atirantados, las cubiertas se ponen en su lugar por ménsulas sucesivas con el fin de unir los segmentos de la bóveda entre sí gracias al pretensado longitudinal o transversal.

Seguimos cruzando puentes hechos de materiales como piedra, madera, ladrillo, cal … pero estos materiales no aparecen (o muy raramente) en las especificaciones de las construcciones actuales. Por lo tanto, están reservados para trabajos de renovación.

Partes del puente

En un puente se pueden distinguir tres partes bien definidas que son:

• infraestructura.
• superestructura.
• obras accesorias.

Estructura de un puente

La infraestructura, corresponde a aquellos elementos del puente que reciben la carga que transmite la superestructura y la llevan al terreno natural. Está compuesta por los estribos, ubicados en los extremos del puente que lo conecta con los accesos del camino y las cepas que son los elementos estructurales soportantes intermedios.

En un estribo, podemos distinguir: las fundaciones (con o sin pilotes), el muro frontal, las alas, la mesa de apoyo, espaldar y diente de losa.

En las cepas podemos distinguir: las fundaciones (con o sin pilotes), la elevación que puede ser de pilares o de muro y el cabezal que recibe los apoyos de la superestructura.

superestructura del puente

La superestructura, que corresponde a la estructura superior de un puente, está conformada por todos los elementos que reciben directamente la carga que transita por ellos. Los elementos principales que la conforman son: las vigas, travesaños, arriostramientos, tablero resistente, rodado, pasillos, barandas, dispositivos de apoyo, tales como: placa de neopreno, rodillos y rótulas.

Obras accesorias

Las obras accesorias, corresponden a los accesos y las defensas. Los accesos son las obras necesarias para conectar el puente con el camino:

• terraplenes
• rellenos estructurales
• losas de acceso.

Las defensas corresponden a las obras de protección del puente y sus accesos, generalmente colocadas alrededor de los estribos y por los costados de los accesos o de las riberas cercanas al puente.

Tipos de puentes

La clasificacion de puentes es muy amplia la gama de puentes que se construyen ya sea para peatones, vehículos de transporte por carreteras y vías férreas; de variados diseños como puentes en arco, de viga y colgantes, de diversos tamaños y tipos. También las técnicas utilizadas para su construcción difieren mucho unas de otras, al igual que su capacidad y duración, los materiales que lo conforman, su objetivo y otros aspectos que permiten clasificarlos de la siguiente manera:

De acuerdo a su longitud

Con respecto a su longitud, pueden clasificarse los puentes en mayores y menores y también en puentes de grandes o pequeñas luces.

Como esta clasificación es subjetiva, se señala a continuación un criterio práctico frecuentemente utilizado, que los agrupa por rango de longitudes:

• menos de 10 m Alcantarillas
• de 10 a 20 m Puentes menores
• de 20 a 70 m Puentes medianos
• mayor de 70 m Puentes mayores

De acuerdo a su diseño

Atendiendo al diseño de la estructura, los puentes pueden clasificarse de la
siguiente manera:

• Rectos
  • continuos
  • de simple apoyo
  • rotulados o gerber
• En arco
• Aporticados:
  • vigas Fink
  • Marcos
• Colgantes
  • con viga atiesadora
  • sin viga atiesador
• Atirantados

De acuerdo con su utilización

Considerando el tipo de pasada a la que están sirviendo, los puentes pueden agruparse en:

• Puentes peatonales o pasarelas
• Puentes de carreteras o viaductos
• Puentes de ferrocarriles
• Puentes para canales o acueductos
• Puentes grúas

De acuerdo a los materiales usados

Los puentes pueden ser de:

• Madera
• Acero
• Hormigón Armado
• Hormigón pre y postensado
• Mampostería
• Mixtos

Los puentes mixtos, son todos aquellos donde se combinan materiales tales como el hormigón, acero y madera.

De acuerdo a su objetivo

En relación a su propósito, finalidad y objetivo, estos pueden clasificarse en:

• Puentes rurales
• Puentes urbanos
• Puentes provisorios
• Puentes militares

De acuerdo al trazado

• Al considerar su trazado, los puentes pueden ser:
• Avigeados
• Pasos superiores
• Pasos inferiores
• En curva

De acuerdo a su capacidad y duración

Con respecto a su capacidad estos pueden clasificarse en:

• puentes con limitaciones y
• puentes de diseño normal.

En relación con su duración, los puentes pueden ser clasificados como:

• permanentes y
• de emergencia.

De acuerdo al tipo de fundación

Cuando se alude al tipo o la forma de su sistema de fundaciones, es posible distinguir lo siguiente:

• Puentes flotantes o de pontones
• Puentes de fundación directa
• Puentes de fundación indirecta sobre pilotes
• Puentes sobre macro pilotes in situ
• Puentes con cámara neumática

Libros de construcción de puentes

Libros referentes al mundo de la construcción y el manejo de maquinaria pesada, que podemos encontrar en la pagina de amazon.com:

Los puentes son una gran parte de cómo las personas van de un lugar a otro. Pero, ¿cómo funcionan y cómo se construyen? En este interesante texto, los lectores explorarán estas importantes maravillas de ingeniería que vinculan lugares divididos por el agua.

En el camino aprenderán cómo construir su propio modelo de puente con una guía paso a paso acompañada de fotografías a todo color de cada paso. ¡El texto accesible ilumina la ciencia detrás de cada tramo que manejamos en exceso y, a veces, debajo!

Puentes: Una historia de los tramos más espectaculares del mundo.

El gran puente: La historia épica de la construcción del puente de Brooklyn

Tipos de sistemas constructivos

¿Cuantos tipos de puentes existen?

Puentes de arco

Estos puentes utilizan como principal componente estructural el arco. El número de arcos que se necesitan varía dependiendo de qué tipo de carga y fuerzas de estrés deben soportar. Ejemplos de puente de arco son «Puente Viejo» en Mostar, Bosnia y Herzegovina y el puente de la puerta del infierno, en Nueva York.

Puentes viga

Tipo muy básico de los puentes que se apoya en varias vigas de varias formas y tamaños. Los puentes vigas pueden estar inclinados o en forma de V. Ejemplo de puente viga es el puente del lago Pontchartrain Causeway, en el sur de Luisiana.

Puentes de armadura

Una armadura es un marco triangulada de elementos que actúan principalmente en tensión y compresión. Las vigas Truss eran comunes en la construcción de puentes de acero antes de soldadura.

Puentes cantiléver o voladizos

Estos puentes son similares en apariencia a los puentes de arco, pero apoyan su carga en brazos diagonales y no verticales. Un ejemplo de puente voladizo es el puente Queensboro en la ciudad de Nueva York

Puentes colgantes

Puentes que utilizan cuerdas o cables de la liga vertical para soportar el peso de la cubierta del puente y el tráfico. Ejemplo de puente colgante es el puente Golden Gate en San Francisco.

Puentes atirantados

Puente que utiliza cables de cubierta que están conectados directamente a una o más columnas verticales. Los cables se conectan normalmente a las columnas de dos maneras: diseño en arpa (cada cable está unido a los diferentes puntos de la columna) y diseño en ventilador (todos los cables se conectan a un punto en la parte superior de la columna).

Clasificacion de puentes

Diseño de puentes

El diseño de puentes ha sido parte integral de la historia. Con múltiples combinaciones de condiciones y contextos ya existentes, el diseño de puentes exige soluciones que permitan que los constructores trabajen dentro de las restricciones que impongan dichas condiciones.

Aparte de los retos únicos planteados por áreas urbanas de alta densidad, ambientes sensibles y vecindarios establecidos, también existen otras consideraciones como la preservación de puentes históricos, enfoques complejos para autopistas, múltiples autoridades revisoras, problemas de mantenimiento del tráfico y restricciones presupuestales.

Para poder navegar en estas complejidades, los clientes deben desarrollar un plan y cronograma de acción para poder convertir sus proyectos en realidades prácticas que se puedan concretar rápidamente y de la forma más rentable posible. Por este motivo, los ingenieros de puentes utilizan una combinación de experiencia de campo y modelos computarizados modernos para entender los comportamientos estructurales y para desarrollar diseños robustos.

Imagenes de puentes

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