24ª parte
ESTRUCTURAS SUSPENDIDAS POR CABLE
Los
puentes suspendidos por cables son de tres tipologías:
-
Puentes arco. Pero no en todas las estructuras de puentes tipo arco el tablero está suspendido por cables. Esto ya lo sabemos por los artículos presentados anteriormente
-
Puentes colgantes
-
Puentes atirantados
El cable
es uno de los elementos de construcción mas atractivos para la
ingeniería de estructuras porque:
-
Es un elemento que trabaja exclusivamente a tracción.
-
El cable se compone de elementos delgados muy flexibles y que cada vez son mas resistentes a la tracción por nuevos tratamientos que recibe el acero.
-
El cable se forma por el conjunto de hilos de acero; elementos unitarios que se pueden montar, uno a uno fácilmente, formando el cable unitario. La mayor o menor reunión de hilos unitarios dependerá de la fuerza de tracción que se le requiera.
Por todo
ello la construcción de puentes que requieren de ellos, se utilizan
más para estructuras de vanos central superior a los 300 m, y hasta
hoy vanos de 2000 m.
La
construcción de puentes colgantes se inició a principios del siglo
XIX.
El
primer puente, o uno de los primeros construidos, con este sistema
que se conocen, es el puente sobre el río Tweed, que unió
Inglaterra con Escocia en 1820 y con una luz de 137 m.
Mientras
que los puentes atirantados tardaron 130 años en construirse el
primero: el puente atirantado de Strömsund.
Si
ponemos, en una escala de valores, la tipología más idónea para
construcción de un puente suspendido por cables, podemos decir, a
día de hoy que:
Los
en los puentes arco de hormigón o acero,
el
limite está en torno a una luz de 500 m.
Algunos
ejemplos
Puente
Chaotianme
sobre el río Yangtsé, de 552 m.
Estructura de acero.
Estructura de acero.
Estructura mixta acero/hormigón, de
550 m de luz.
Puente
ferroviario Quinglon
de hormigón sobre
el río Beipan, de 445 m. de luz.
Todos
estos puentes se han construidos con ingeniería China y en sus
territorios.
Puentes
atirantados
Su
límite esta sobre los 1000 m. Curiosamente la luz de esta tipología
de estructuras está en el doble de luz correspondiente a los puentes
arcos de hormigón.
Su
construcción se inicio en los años 50 del siglo XX. El puente
Strömsund
construido
en Suecia puede considerarse, realmente, como el primer puente
atirantado construido; fue en 1955 y tiene un vano central de 183 m
de luz.
No
obstante, veremos ejemplos de estructura de puentes y acueducto
atirantados partiendo de cables de pretensado. Cables únicos
recubiertos de hormigón. Pero esto lo presentaremos más adelante.
Algunos
ejemplos:
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Puente atirantado Tatara sobre el mar de Seto en Japón. Luz de 890 m. hasta el día de hoy es el puente atirantado de mayor luz construido.
Puente
Tatara en Japón
-
Nuevo puente Goldie Howe entre USA Y Canadá, en Detroit. Está en construcción y su luz será superior a los 850 m. Su adjudicación ha recaído a española ACS.
Nuevo
puente Goldie Howe, infografía
Puentes
colgantes
Esta
tipología de estructuras son las mayores y más espectaculares del
mundo. Son esbeltas, ligeras; y debido a la plataforma de circulación
que siempre es una estructura metálica de celosía, se ha permitido
obtener dos plataformas para la circulación: una superior para los
vehículos rodados, y otra inferior entre la estructura metálica de
celosía que se ha empleado para la implantación de una línea de
ferrocarril si se ha contemplado en su Proyecto de Construcción esta
situación; o cambiar el sentido de la circulación con respecto a la
superior. Hoy día se construyen plataformas distintas a las de
celosía metálica: Sección errada.
Los
lÍmites para este tipo de estructuras se sitúan en unos 2000 m. O
sea, un vano central de luz el doble de los puentes atirantados.
Su
construcción, de forma industrial, se sitúa a principios del siglo
XIX y en Estados Unidos.
No
obstante, los primeros puentes colgantes conocidos tratan del siglo
XV en la India, África y en América del Sur. Son Puentes
construidos con fibras vegetales entrelazadas y construidos para
salvar barrancos profundos, como este puente Inca, que presentamos,
que cada año los lugareños rompen y vuelven a construir para no
perder la tecnología de sus antepasados; es toda una fiesta (lo
comentaremos en el siguiente artículo: Puentes Colgantes).
Demolición
del puente y reconstrucción del mismo
Puente
Q´ESWACHACA próximo a Cuzco
Algunos
ejemplos más:
-
En el 2004, que es el año de que dispongo de datos, el mayor puente colgante construido en el mundo es el puente Akashi-Kaikyo en el Japón con un vano central de 1998 m de luz.
Puente
Akashi-Kaikyo con vano central de 1998 m de luz.
El
puente Akashi-Kaikyo, se construyó en entre las islas Honshu y
Shokoko en 1990.
-
Golden Gate. Probablemente sea el puente colgante más famoso del mundo, quizá por su construcción en 1937, que superó los 1000 m de luz central, 1280 m.
Puente
colgante Golden Gate en la Bahía de San Francisco
Algunas
reflexiones sobre esta tipología de estructuras: puentes colgantes y
puentes atirantados
-
Los puentes atirantados se han desarrollado rápidamente y han ganado mucho terreno a los puentes colgantes (Carlos Fernández Troyano). Se construyen cada vez con mayores luces entre vanos, pero posiblemente no alcanzaran, en mucho tiempo, las luces que han conseguido los puentes colgantes por varias razones:
-
La estabilidad aerodinámica comparada entre una y otra estructura.
-
Los cables que sirven para la suspensión de la estructura que forman el tablero, en los “puentes colgantes”, son de gran peso y colaboración, cosa esencial para su estabilidad.
-
En cambio, los tirantes de los “puentes atirantados” su colaboración es insignificante.
-
-
El tablero de ambas estructuras es otra de las grandes diferencias. Mientras que en los puentes colgantes suelen ser estructuras metálicas de celosía, sobre todo en las estructuras de grandes dimensiones, en los puentes atirantados suelen ser tableros de hormigón, acero, o mixtos acero/hormigón: Tableros cerrados.
-
En los puentes colgantes la suspensión del tablero se realiza mediante el tendido de dos cables, uno por lado del tablero. Cables de muchos tipos que desarrollaremos más adelante.
-
Para los puentes atirantados, los tendones suelen anclarse partiendo de un mástil y el tendido suele ser, en general, de dos maneras:
-
Tendones anclados en la mediana. Los tableros son estructuras pretensadas en sentido longitudinal y en sentido transversal ya que el tablero, en sentido transversal se halla en voladizo. Tablero ortotrópico.
Puente Alamillo
con tirantes anclados en la mediana
-
Tendones anclados en forma de abanico a ambos lados del tablero. Los tableros pueden ser con base metálica y losa de compresión.
-
Rara vez los tendones se anclan como en los puentes colgantes, a ambos lados del tablero. Pero cada vez utilizan este procedimiento para dar más estabilidad a la estructura.
-
Para ambas tipologías, los tableros se conforman mediante tramos elementales que se unen mediante varios procedimientos:
-
-
Roblonado cuando la estructura es de celosía.
-
Pretensado si el cajón es de hormigón.
-
En las estructuras con tablero de celosía, la base de rodadura puede ser de acero perforado para eliminar las presiones que se ocasionan al paso del aire con fuertes ráfagas de viento ya que las líneas de corrientes de aire son diferencialmente distintas para la parte superior de la estructura y de las que pasan por debajo del puente. De no eliminar estas presiones el puente podría entrar en resonancia y colapsarse como sucedió con el puente colgante de Tacuma en Estados Unidos con tan solo una velocidad del viento de 68 km/h.
-
A raíz
de este accidente se empezaron a realizar los ensayos en "túneles
del viento con maquetas a escala reducida. No solo para los
puentes de nuevo diseño, sino que se ensayaron estructuras ya
construidas con el fin de averiguar si estaban correctamente
proyectadas para soportar las acciones del viento. El resultado fue
que varios de los "puentes colgantes construidos", a
modo de prevención, fueron reforzadas sus estructuras según los
resultados obtenidos por los ensayos en un <>.
Puente
colgante Tacuma
- Para las estructuras de celosía, el tablero generalmente toma una curvatura cóncava.
-
Para los puentes atirantados el tablero suele ser lo más horizontal posible. Pero también hay excepciones, que no suelen ser nada estéticas sobre todo si el vano es pequeño.
-
Una gran diferencia es la alineación de la estructura:
-
En los puentes colgantes la estructura es lineal, no admite curvas.
-
En los puentes atirantados la obra completa admite tramos rectos mezclados con tramos curvos.
-
En los
próximos artículos desarrollaremos por separado cada una de estas
tipologías de estructuras con tablero suspendido por cables: puentes
colgantes y puentes atirantado; sin contemplar los puentes
arco que ya
desarrollamos en artículos anteriores.
Fric
(Federico Trullas Figueras)
Ingeniero
Técnico de Obras Públicas
Bibliografía
consultada
Puentes
de hormigón armado I y II, de Carlos Fernández Casado y Leonardo
Fernández Troyano ICCP.
Volúmenes
I y II Tierra sobre agua de Leonardo Fernández Troyano
Artículos
varios e Internet.
Revistas
de Fomento.
Experiencia
propia en la redacción de “memoria de ejecución” para
Licitaciones en Obras Públicas.
El
Escorial, a 5 octubre de 2019
CONTINUARÁ
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