Puente colgante

Puente colgante  : un puente en el que la estructura de soporte principal está hecha de elementos flexibles (cables, cuerdas, cadenas, etc.) que trabajan en tensión y la calzada está suspendida. Los puentes colgantes suelen denominarse "puentes colgantes", sin embargo, el término "puente colgante" no se utiliza en la literatura especializada en arquitectura y construcción . Los primeros ejemplos modernos de este tipo de puente se construyeron a principios del siglo XIX [1] [2] . Los puentes colgantes simples, que carecen de suspensiones verticales, tienen una larga historia en muchas regiones montañosas del mundo.

Los puentes colgantes encuentran la aplicación más acertada en el caso de una gran longitud de puente, la imposibilidad o peligro de instalar soportes intermedios (por ejemplo, en lugares navegables). Los puentes de este tipo se ven muy armoniosos, uno de los ejemplos más famosos es el Puente Golden Gate, ubicado en la entrada a la Bahía de San Francisco .

Los principales cables de carga (o cadenas) están suspendidos entre pilones instalados a lo largo de los bancos . A estos cables se unen cables verticales o vigas, sobre los que se suspende la calzada del vano principal del puente. Los cables principales continúan detrás de los pilones y se anclan a nivel del suelo. Las extensiones de cable se pueden usar para admitir dos tramos adicionales.

Bajo la acción de una carga concentrada, la estructura de soporte puede cambiar de forma, lo que reduce la rigidez del puente. Para evitar deflexiones en los puentes colgantes modernos, la calzada se refuerza con vigas longitudinales o cerchas que distribuyen la carga.

También se utilizan construcciones en las que la calzada está soportada por un sistema de cuerdas rectas fijadas directamente a los pilones. Este tipo de puentes se denominan atirantados .

Ventajas de los puentes colgantes

• El tramo principal se puede hacer muy largo con una cantidad mínima de material. Por lo tanto, el uso de un diseño de este tipo es muy efectivo en la construcción de puentes a través de barrancos anchos y barreras de agua. En los puentes colgantes modernos, se utilizan ampliamente cables de acero y cables de acero de alta resistencia con una resistencia a la tracción de aproximadamente 2 a 2,5 GPa (200 a 250 kgf/mm²), lo que reduce significativamente el peso muerto del puente.
• Los puentes colgantes se pueden construir muy por encima del agua, lo que permite que incluso los barcos altos pasen por debajo de ellos.
• No es necesario instalar apoyos intermedios, lo que otorga grandes ventajas, por ejemplo, en el caso de fallas montañosas o ríos con fuertes corrientes.
• Al ser relativamente maleables, los puentes colgantes pueden doblarse bajo fuertes vientos o cargas sísmicas sin comprometer la integridad estructural, mientras que los puentes más rígidos deben construirse más fuertes y pesados.

Inconvenientes de los puentes colgantes

• El puente colgante, en principio, es un ala . Y esto requiere, al diseñar y enlazar con el sitio de instalación, un cálculo obligatorio de sus propiedades aerodinámicas . Debido a la rigidez insuficiente del puente, puede ser necesario bloquear el tráfico en tiempo tormentoso (ver Historia del Puente de Tacoma ).
• En vientos fuertes, los postes están sujetos a un gran par , por lo que requieren una buena cimentación, especialmente en suelos blandos.
• El tablero del puente se hunde fuertemente si la carga se concentra en una sección significativamente más que en otras. Debido a esto, los puentes colgantes se usan con menos frecuencia como puentes ferroviarios que otros tipos. Sin embargo, hay muchos ejemplos de combinación de tráfico rodado y ferroviario (normalmente en diferentes niveles) en un puente colgante: el Puente de Manhattan en Nueva York , el Puente 25 de abril en Lisboa , y muchos otros. otros

Estructura de construcción

Los esfuerzos principales en un puente colgante son los esfuerzos de tracción en los cables principales y los esfuerzos de compresión en los apoyos, los esfuerzos en el vano mismo son pequeños. Casi todas las fuerzas en los soportes están dirigidas verticalmente hacia abajo y estabilizadas por cables, por lo que los soportes pueden ser muy delgados. La distribución relativamente simple de cargas sobre diferentes elementos estructurales simplifica el diseño de puentes colgantes.

Bajo la influencia de su propio peso y el peso del vano del puente, los cables se comban y forman un arco cercano a una parábola . Un cable descargado suspendido entre dos soportes toma la forma de un llamado. " catenaria ", que está cerca de una parábola en una sección casi horizontal. Si se puede despreciar el peso de los cables y el peso del tramo se distribuye uniformemente a lo largo del puente, los cables toman la forma de una parábola. Si el peso del cable es comparable al peso de la calzada, entonces su forma será intermedia entre una catenaria y una parábola.

• Diferencias entre tipos de puentes colgantes

• Puente colgante

• Puente atirantado ,
  estructura estilo "Bunch"

• Puente atirantado,
  diseño al estilo de "Fan"

Reseña histórica

La idea de usar elementos estirados flexibles de origen vegetal (lianas, bambú) para bloquear ríos y quebradas aparentemente surgió en los albores de la sociedad humana. Hay datos históricos suficientemente fiables sobre la construcción de este tipo de puentes en el Antiguo Egipto , el Sudeste Asiático , Japón , América Central y del Sur .

En el Tíbet y Bután , Tangtong Gyalpo (1385-1464 o 1361-1485) construyó más de cincuenta puentes colgantes , y utilizó cadenas de acero forjado en la construcción. (Se cree que construyó 108 puentes de cadenas de hierro (según otras fuentes, 58 puentes colgantes) [3] ) En particular, uno de sus puentes colgantes Chushul Chakzam , construido en 1430 sobre el río Yarlung Tsangpo , 65 km de Lhasa , tenía una longitud de unos 140 metros y existió hasta mediados del siglo XX. Según la descripción, los elementos principales del puente eran dos gruesas cadenas unidas a fuertes vigas de madera montadas sobre columnas, sobre las cadenas se tendían tramos de cuerdas de cuatro metros, a las que se unían tablones de madera de 1 m x 30 cm para que uno persona podría pasar. Algunos puentes construidos por Thangtong Gyalpo en el Tíbet y Bután todavía están en funcionamiento en la actualidad. Por ejemplo, el puente colgante sobre el río Pho en Punakha a 30 metros sobre el suelo y 300 metros de largo es el puente colgante más largo de Bután y todavía está en uso en la actualidad.

Los puentes colgantes de los Incas son relatados repetidamente en sus libros por Cieza de León ( 1553 ):

“En cada margen del río se instalaron dos grandes piedras macizas, completamente minadas con cimientos muy profundos y fuertes, para construir un puente de ramas tejidas en una cuerda, como cuerdas, con cuya ayuda se extrae el agua a través de una rueda en bombas. Y son tan fuertes que los caballos desatados pueden caminar sobre ellos, como si estuvieran caminando sobre el puente de Alcántara o Córdoba. Cuando lo crucé, tenía 166 pies de largo". [cuatro]

El camino de Ciesa discurrió por el camino del Inca (3000 km de largo desde Cusco a Quito ), donde encontró casi vírgenes, y como estirados en una sola línea, monumentos arquitectónicos y puentes colgantes , cuya técnica de tracción se adelantó al entonces pensamiento de la ingeniería moderna. por varios siglos. [5]

La transición de estructuras primitivas de puentes colgantes a sistemas modernos se remonta a los siglos XVII-XVIII. y se asocia con los nombres del español Verrantius , el francés Poyet y el inglés James Finlay . Este último recibió una patente para su sistema de suspensión en 1801. [6] .

Los primeros puentes colgantes que demostraron ser capaces de cumplir con los requisitos modernos se construyeron en América del Norte a fines del siglo XVIII . El primer puente colgante fue construido por James Finlay en Pensilvania en 1796  . A principios del siglo XIX , ya había bastantes puentes de este tipo en este estado. El más grande de ellos fue el puente sobre el río Schuylkill cerca de Filadelfia . Los ingenieros británicos siguieron el ejemplo de los estadounidenses, con el resultado de que durante el primer cuarto del siglo XIX se construyeron muchos de estos puentes en Inglaterra. El mayor de ellos, el puente sobre el Menai , que conecta la costa de Gales con la isla de Anglesey , con una luz media de 165 m, fue diseñado y construido por Thomas Telford . La construcción se llevó a cabo desde 1822 hasta 1826  . Uno de los primeros puentes colgantes de hierro de Europa continental se construyó en el territorio del castillo de Wissekere en la actual Bélgica, diseñado por el ingeniero Jean-Baptiste Wyfken en 1824 [7] .

En el siglo XX , se construyó una gran cantidad de puentes colgantes, los principales logros en la tecnología de su construcción son los siguientes:

• En 1929 , se construyó  en Detroit el puente colgante Ambassador , de 564 m de largo, que se destacó entre todos los sistemas de puentes en términos de luz, superando al puente de Quebec con una luz de 548 m (una viga metálica suspendida en voladizo).
• En 1931  , se construyó el puente George Washington de 1.067 m de largo sobre el Hudson , el primer puente que superó el kilómetro de luz, consolidando finalmente la superioridad de los sistemas de suspensión.
• En 1937 , se construyó  en San Francisco el puente Golden Gate , de 1280 m de largo, objeto de orgullo nacional de los estadounidenses (150 000 personas reunidas en la celebración del 50 aniversario del puente en 1987), recibió numerosos premios a la belleza, un especial efecto del cable naranja sobre fondo azul del océano.
• En 1965 , se construyó  en Nueva York el Puente Verrazano , de 1298 m de largo, el último récord mundial estadounidense, que sigue siendo el récord estadounidense.
• En 1997  en Japón , entre las islas de Shikoku y Honshu , se construyó el puente Akashi-Kaikyo , que entró dos veces en el Libro Guinness de los Récords : como el puente colgante más largo -la longitud de un vano es de 1991 m- y como el puente más alto , ya que sus pilones se elevan a 297 m, más alto que un edificio de noventa pisos. La longitud total de esta estructura única de tres vanos es de 3910 m A pesar del enorme tamaño del puente, su construcción es lo suficientemente fuerte como para soportar ráfagas de viento de hasta 80 m por segundo y terremotos de hasta 8 puntos en la escala de Richter , que son No es raro en el Lejano Oriente.

Puentes colgantes en Rusia

La construcción de los primeros puentes colgantes en Rusia comenzó en la década de 1820. El primer puente de cadena se construyó en San Petersburgo en el parque Ekateringof en 1823 según el diseño de P. P. Bazin . Era un pequeño puente peatonal con una luz de 15,25 m [8] . En San Petersburgo , la construcción de puentes de cadena duró sólo unos pocos años  ( 1823-1826 ) . Tretter utilizó un esquema de diseño similar en la construcción de pequeños puentes a través del Moika , el canal Griboedov y el Fontanka : egipcio , Panteleimonovsky , Pochtamtsky , Bankovsky y Lvino [6] .

Los puentes de cadena se construyeron no solo en San Petersburgo : en la finca Kuzminki  cerca de Moscú, el arquitecto D. I. Gilardi construyó un puente de cadena en 1825 , similar en diseño al puente de la Oficina de Correos . El ingeniero P. Ya. Devitte en 1825 construyó un puente peatonal a través de Yauza en Moscú con cables de soporte hechos de alambres [9] .

En 1853, se construyó un puente sobre el río. Velikaya en la ciudad de Ostrov  son los únicos puentes de transporte de cadenas de mediados del siglo XIX que han sobrevivido en el territorio de Rusia [10] .

En 1934 - 1936  . El puente Ininsky se construyó sobre el río Katun  , el primer puente colgante de doble circuito en la URSS [11] .

Uno de los puentes colgantes rusos más famosos es el Puente de Crimea sobre el río Moskva (1938, arquitecto A. V. Vlasov , ingeniero B. P. Konstantinov ).

En Rusia, los puentes colgantes no han recibido un desarrollo tan grande como en los EE. UU., Inglaterra, Francia, Japón y otros países. En primer lugar, aparecieron en Rusia mucho más tarde (1823). El retraso en esta área se debe a muchas razones, una de las cuales es la ausencia de barreras de agua relativamente grandes que requerirían la construcción de luces tan grandes [12] . Además, dado que la mayor parte del territorio de Rusia se encuentra en áreas con formación de hielo invernal en los ríos y congelación del suelo, la construcción de soportes intermedios en invierno no es muy difícil, a diferencia de los países con clima cálido, donde la instalación de soportes intermedios Los soportes en el suelo del fondo de los embalses requieren congelación artificial.

Puentes colgantes peatonales

Los puentes para uso de peatones se pueden considerar por separado, ya que durante su construcción no existen requisitos estrictos para el plano del lienzo, se permite su flexión. Un ejemplo es el puente peatonal Charles Kuonen .

Puentes atirantados

Un puente atirantado es un tipo de puente colgante que consta de uno o más pilones conectados a la calzada por medio de cables de acero - tirantes. A diferencia de los puentes colgantes, donde el lecho de la calzada está sostenido por cables verticales unidos a los principales cables de carga que se extienden a lo largo de toda la longitud del puente, los cables (cubiertas) de los puentes atirantados están conectados directamente al pilón.

La ventaja de los puentes atirantados sobre los colgantes es la menor movilidad de la calzada, lo que los hace aptos para su uso como cruces ferroviarios.

El Puente Ruso en Vladivostok  es un puente atirantado con el tramo principal más largo del mundo .

Puentes raíz vivos

Los puentes de raíces vivas son comunes en la región de Cherrapunji , Meghalaya , en el este de la India , y representan uno de los ejemplos más antiguos de arboarquitectura . Son creados tradicionalmente a partir de las raíces aéreas de los ficus gomosos por los pueblos Khasi y Jantiya [13] . En el siglo XX, sin perder su importancia para el transporte, estos puentes colgantes se convirtieron en un hito luminoso de la región, que invariablemente atrae a turistas.

La principal ventaja del puente raíz en el clima húmedo de los trópicos es que mientras el árbol está vivo, el puente está protegido contra la descomposición [14] . Además, cuanto más viejo es el ficus, más fuerte es el puente. Un puente vivo bastante antiguo y fuerte puede soportar una carga de hasta 50 personas [15] . Si el árbol está sano, la vida útil de un puente autorreparable de este tipo puede ser de varios cientos de años [16] .

Los puentes colgantes más largos

La longitud del puente se calcula en función de la longitud del vano principal (más de 1000 metros).

1. Puente de Canakkale , Turquía . 2023m, construido en 2022 .
2. Puente Akashi-Kaikyo , Japón . 1991 m, construido en 1998 .
3. Puente Xihoumen , China . 1650 m, construido en 2009 .
4. Puente Great Belt , Dinamarca . 1624 m, construido en 1998 .
5. Puente Lee Sunshin , República de Corea . 1545 m, construido en 2012 .
6. Puente Junyang , China 1490 m, construido en 2005
7. Puente Humber , Inglaterra . 1410 m, construido en 1981 (fue el más grande de 1981 a 1998 ).
8. Puente del Sultán Selim el Terrible , Turquía . 1408 m, construido en 2016 (considerado el puente colgante más ancho del mundo).
9. Puente Jiangyin , China , r. Yangtsé . 1385 m, construido en 1997 .
10. Puente Jing Ma , Hong Kong . 1377 m, construido en 1997 (con vías de tren y metro).
11. Puente Verrazano , Estados Unidos . 1298 m, construido en 1964 (fue el más grande de 1964 a 1981 ).
12. Golden Gate , Estados Unidos. 1280 m, construido en 1937 (fue el más grande de 1937 a 1964 ).
13. Puente Høgakustenbrun , Suecia . 1210 m, construido en 1997 .
14. Puente Mackinac , Estados Unidos. 1158 m, construido en 1958 .
15. Puente Minami Bisan-Seto , Japón. 1118 m, construido en 1988 .
16. Puente Fatih Sultan Mehmed , Turquía . 1090 m, construido en 1988 .
17. Puente del Bósforo , Turquía. 1074 m, construido en 1973 .
18. Puente George Washington , Estados Unidos. 1067 m, construido en 1931 (fue el más grande de 1931 a 1937 ).
19. Puente Kurushima-3 , Japón. 1030 m, construido en 1999 .
20. Puente Kurushima-2 , Japón. 1020 m, construido en 1999 .
21. Puente 25 de Abril , Portugal. 1013 m, construido en 1966 .

Un puente sobre el Estrecho de Messina con una luz central de 3300 m conectará Italia y Sicilia , pero su construcción aún no ha comenzado. También está prevista la creación de puentes a través del Estrecho de Gibraltar ya través del Estrecho de Sudán , donde la longitud de los vanos alcanzará varios kilómetros. Un puente que cruza la Bahía de Izmit ( Mar de Mármara , Turquía ) con una luz principal de 1668 m puede convertirse en el segundo más largo del mundo, pero a partir de junio de 2009, su construcción se encuentra en la etapa de diseño [17] .

Otros puentes colgantes

• Puente colgante de Semipalatinsk , Kazajstán . 750 m, construido en 2001 .

Véase también

• Lista de puentes más largos

Notas

1. ↑ Chakzampa Thangtong Gyalpo - Architect, Philosopher and Iron Chain Bridge Builder Archivado el 25 de mayo de 2014. por Manfred Gerner. Thimphu: Centro de Estudios de Bután 2007. ISBN 99936-14-39-4
2. ↑ Lhasa y sus misterios por Lawrence Austine Waddell, 1905, p.313
3. ↑ La escuela Nyingma del budismo tibetano: sus fundamentos e historia , vol. yo, pág. 803. Dudjom Rinpoche y Jikdrel Yeshe Dorje. Traducido y editado por Gyurme Dorje con la colaboración de Matthew Kapstein. (1991). Publicaciones de sabiduría, Boston. ISBN 0-86171-087-8 .
4. ↑ Cieza de León, Pedro. Crónica del Perú. Parte uno. - Kiev, 2008 (traducido por A. Skromnitsky) . Archivado desde el original el 9 de julio de 2012. (indefinido)
5. ↑ :: Bienvenidos al web de Rodolfo Pérez Pimentel - Escritor Ecuatoriano (enlace inaccesible) . Fecha de acceso: 19 de septiembre de 2009. Archivado desde el original el 31 de enero de 2012. (indefinido) 
6. ↑ 1 2 Dr.-Ing.Sergej G.Fedorov. San Petersburgo-Leningrado. (2.Auflage) Universitet Karlsruhe (TH) Institut für Baugeschichte- Prof.Dr.-Ing.Wulf Schimmer- Karlsruhe 2000
7. ↑ Alex Baerts, Bruno De Corte, Robin Engels, Karel Haustraete, Stephanie van de Voorde y Patrick Viaene. 2. De ingenieur die het liet hangen // Ingenieurs en hun erfgoed. - Lovaina : SIWE, 2009. - S. 14-15. - 100 s.
8. ↑ Bunin MS Puentes de Leningrado. Ensayos sobre la historia y arquitectura de los puentes de San Petersburgo - Petrogrado - Leningrado .. - L . : Stroyizdat , Leningrado. Departamento, 1986. - S. 76. - 280 p.
9. ↑ Punin A. L. Arquitectura de puentes domésticos. - L. : Stroyizdat. Leningrado. Departamento, 1982. - S. 12. - 152 p.
10. ↑ Punin A. L. Arquitectura de puentes domésticos. - L. : Stroyizdat. Leningrado. Departamento, 1982. - S. 36. - 152 p.
11. ↑ Abakaeva A.V. El papel del tracto Chuysky en el desarrollo de las aldeas de Gorny Altai (sobre el ejemplo de la aldea de Inya)  // Boletín de jóvenes científicos. - 2010. - Nº 1 .
12. ↑ Smirnov V. A. Puentes colgantes de grandes luces. - M. : " Escuela Superior ", 1970. - S. 10. - 408 p.
13. ↑ Brent Lewin, India's living Bridges, Reader's Digest Australia, noviembre de 2012, p. 82-89
14. ↑ The Living Natural Root Bridges en Meghalaya
15. ↑ Los puentes vivientes del estado de Meghalaya y Cherrapunji . Consultado el 24 de mayo de 2021. Archivado desde el original el 10 de julio de 2019. (indefinido)
16. ↑ Puentes raíz de Cherrapunji . Consultado el 24 de mayo de 2021. Archivado desde el original el 24 de septiembre de 2017. (indefinido)
17. ↑ Puente Izmit . Archivado el 20 de abril de 2013 en Wayback Machine . Consultado el 3 de junio de 2009 .

Enlaces

• Bridgemeister: Sobre todo puentes colgantes
• Wilford, John Noble . Cómo los Incas Saltaron Cañones , The New York Times  (8 de mayo de 2007).

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