Puente colgante para niños
Datos para niños Puente colgante |
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 Gran Puente de Akashi Kaikyō, hasta 2022 el puente colgante de mayor vano del mundo (superado ese año por el Puente Çanakkale 1915)
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| Antecedente | Puente colgante simple | |
| Relacionado | puente colgante bajo el tablero (ver puente atirantado) | |
| Descendiente | Puente colgante autoanclado | |
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| Primer uso | Desde la Antigüedad | |
| Ejemplos destacados | Puente de Brooklyn (1903), Golden Gate (1937), Verrazano (1961), 25 de Abril (1965), Bósforo (1988) | |
| Récord | Puente de Akashi (3911 m) (JAP, 1998) | |
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| Tipo de puentes | Peatonales, automóviles, camiones, ferrocarriles ligeros | |
| Rango de luces | Medio a largo | |
| Material(es) | Cables de acero, hierro forjado y acero estructural | |
| Móvil | No | |
| Dificultad de diseño | Media | |
| Estructuras auxiliares | No | |
| Esquemas | ||
Un puente colgante es un tipo de puente donde la plataforma, que es la parte que soporta el peso, cuelga de cables principales. Estos cables están sostenidos por torres y se conectan a la plataforma con tirantes verticales. Los primeros puentes colgantes modernos se construyeron a principios del siglo XIX.
Los puentes colgantes simples, que no tienen tirantes verticales, existen desde hace mucho tiempo. Se usaban en zonas montañosas para cruzar obstáculos. Con el tiempo y la mejora de los materiales, estos puentes ahora pueden soportar el tráfico de coches o trenes.
Este tipo de puente tiene cables principales que van entre las torres. De estos cables cuelgan otros cables verticales que sostienen el tablero inferior. Sobre este tablero es donde pasa el tráfico. Esta forma permite que el tablero esté nivelado o un poco arqueado hacia arriba. Una ventaja es que se construyen sin necesidad de estructuras temporales de apoyo.
Los cables principales deben estar bien sujetos en cada extremo del puente. Esto es porque cualquier peso sobre el puente se convierte en tensión en estos cables. Los cables principales se extienden más allá de las torres hasta soportes a nivel del tablero. Luego, continúan hasta anclajes en el suelo. El tablero se sostiene con cables o varillas verticales llamadas péndolas.
A veces, las torres se construyen sobre un acantilado o el borde de un cañón. En otros casos, el puente necesita tramos más pequeños entre las torres y el terreno. Estos tramos pueden usar cables de suspensión o cualquier otro tipo de puente para conectarse.
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Puente 25 de Abril en Lisboa
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Golden Gate Bridge, uno de los más famosos, y récord de longitud del vano central durante muchos años. San Francisco (California)
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Puente Marcial Candioti en Santa Fe, Argentina
Contenido
- Historia de los puentes colgantes
- Ventajas y desventajas de los puentes colgantes
- Estructura y funcionamiento de un puente colgante
- Tipos de suspensión en puentes colgantes
- Tipos de tablero en los puentes colgantes
- Otras aplicaciones de la estructura colgante
- Pasos de construcción de un puente colgante
- ¿Cómo afecta un sismo a un puente colgante?
- Ver también
- Véase también
Historia de los puentes colgantes
Orígenes de los puentes colgantes
Los primeros puentes colgantes eran cuerdas tendidas sobre un abismo. El tablero podía estar al mismo nivel o colgar por debajo de las cuerdas. La cuerda tomaba una forma curva natural.
Un constructor de puentes tibetano llamado Thangtong Gyalpo fue pionero en usar cadenas de hierro. En 1433, Gyalpo construyó ocho puentes en el este de Bután. El último puente de cadenas de Gyalpo que se conservaba fue el puente Thangtong Gyalpo en Duksum, que fue destruido en 2004. Los puentes de Gyalpo usaban cadenas tanto para la barandilla como para la plataforma. Antes de las cadenas de hierro, se cree que Gyalpo usaba cuerdas de sauce o de piel de yak.
En Asia, América y África, los puentes colgantes fueron una forma antigua de cruzar obstáculos. Eran comunes en regiones montañosas con gargantas profundas. Se calcula que en el siglo XVI, los incas tenían más de 200 puentes colgantes. Estos eran clave en su gran red de caminos. Podían medir hasta 50 metros de largo, superando a los puentes de piedra europeos de la época. Solo las estructuras metálicas permitieron superar esa distancia sin pilares.
Aunque los incas fueron la única civilización americana en desarrollar estos puentes, ya existían en otras culturas. En el Himalaya y la antigua China, se construían puentes colgantes con cadenas de acero en el siglo III a.C. Sin embargo, la mayoría de estos puentes antiguos eran de lianas y madera. Esto permitía el paso de cargas ligeras.
En 1595, el libro Machinae Novae de Fausto Verancio mostró un dibujo de un puente colgante con cadenas.
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Dibujo del puente Chaksam construido en 1430 en el Tíbet, al sur de Lhasa. Tenía largas cadenas suspendidas entre torres y cuerdas verticales que sostenían una pasarela de madera.
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Primer dibujo de un puente colgante, de Fausto Veranzio, ca. 1595/1616.
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Puente colgante sobre el río Cuanana (1952), municipio de Yosondúa, Oaxaca, México.
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La era de los puentes de cadenas
La historia del puente colgante moderno comenzó en América. Un juez e inventor, James Finley, tuvo la idea de un puente con cadenas de hierro forjado. El puente del arroyo Jacob se terminó en 1802 en Pensilvania. Fue el primero en tener todos los elementos de un puente colgante moderno, incluyendo una plataforma que colgaba de tirantes.
Finley patentó su diseño en 1808 y lo publicó en un periódico en 1810. Esto llevó a la construcción de muchos puentes a partir de 1810. Estos puentes podían cruzar distancias de 15 a 50 metros. Sin embargo, pronto se dieron cuenta de un problema: la oscilación. El puente vibraba fácilmente, y la presión sobre las cadenas podía hacer que se rompieran. La calidad del hierro forjado en Estados Unidos no era muy buena. Esto limitó el tamaño y la carga de los puentes, y muchos accidentes ocurrieron.
La técnica llegó a Gran Bretaña, donde la metalurgia estaba muy avanzada. Las cadenas mejoraron mucho y los puentes colgantes se hicieron más grandes. Los primeros puentes británicos se construyeron alrededor de 1815. Sus dimensiones no pararon de crecer, como el puente Dryburgh Abbey (1817) de 137 m y el puente Union (1820).
En 1826, el famoso ingeniero Thomas Telford construyó el puente colgante de Menai, de 125 m de largo. Este puente permitía el paso de barcos de vela y fue el primer puente colgante moderno importante. Era el puente más grande del mundo en ese momento. Otros puentes notables fueron el de Conwy (1826) y el primer puente de Hammersmith (1827). El puente colgante de Clifton (terminado en 1864) es uno de los más largos de su tipo. El actual puente colgante de Marlow (1829-1832) es el único puente colgante sobre el río Támesis en zonas sin mareas.
El desarrollo industrial en Europa llevó la tecnología del puente colgante al continente. En Francia, la compañía Seguin Frères, dirigida por Marc Seguin, propuso un proyecto innovador en 1822: el puente colgante de Tournon. Se dieron cuenta de que las cadenas no eran adecuadas en Francia. Entonces, decidieron usar manojos de cables de hierro. Así nació el uso de cables. A esta innovación se sumó el uso de hormigón para los cimientos y elementos de refuerzo para el tablero de madera. El puente colgante tomó su forma moderna.
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«View of the Chain Bridge invented by James Finley Esq.» (1810), grabado de William Strickland, publicado en un artículo del diario The Port Folio.
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Una propuesta temprana para el puente de cadenas sobre el estrecho de Menai cerca de Bangor, Gales, completado en 1826.
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Al fondo, puente colgante de Menai (Thomas Telford, 1826). En primer plano, el puente tubular Britannia (Robert Stephenson, 1850). Vista ca. 1850.
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Gray: el puente colgante (104 m de largo).
El primer puente de cadenas en Europa continental fue el puente de las Cadenas en Núremberg, Alemania. El puente de cadenas Széchenyi en Budapest también fue diseñado por William Clark.
En 1832, Henri Navier estableció las primeras reglas para calcular puentes colgantes. A pesar del éxito, surgieron problemas. En 1831, un regimiento de soldados que desfilaba sobre el puente de Broughton en el Reino Unido hizo que el puente vibrara y se rompiera. En 1851, un desastre similar ocurrió en Francia, en el puente de Angers, donde fallecieron 200 soldados. Esto hizo que los ingenieros franceses no construyeran puentes colgantes hasta 1871.
En América, los puentes colgantes tuvieron mucho éxito. En 1842, se completó el puente de cables de Fairmount en Filadelfia con 109 m de largo. A finales del siglo XIX, Estados Unidos había perfeccionado la construcción de puentes colgantes. En 1866, el puente de Roebling sobre el río Ohio medía 322 m. En 1869, fue superado por el puente del Niágara con 386 m. En 1883, se terminó el puente de Brooklyn con 486.3 m.
La era de los cables de alambre
El primer puente colgante con cables de alambre fue el puente Spider en Falls of Schuylkill (1816). Era una pasarela temporal de 124 m de largo y solo 0.45 m de ancho.
El desarrollo de los puentes colgantes de cable de alambre comenzó con el puente colgante temporal en Annonay construido por Marc Seguin y sus hermanos en 1822. Medía solo 18 m. El primer puente colgante de cable permanente fue el puente Saint Antoine de Guillaume Henri Dufour en Ginebra en 1823, con dos tramos de 40 m. El primero con cables montados en el aire, como se hace hoy, fue el Gran Puente colgante de Joseph Chaley en Friburgo, en 1834.
En Estados Unidos, el primer gran puente colgante de cables de alambre fue el puente de alambre en Fairmount en Filadelfia (1842). Fue diseñado por Charles Ellet, Jr. y tenía 109 m de largo.
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Wire Bridge at Fairmount (1842, remplazado en 1874).
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Puente colgante en Srinagar, del siglo XIX.
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Puente colgante en el Sena que une Saint-Denis y Île Saint-Denis (1844), construido por Marc Seguin y hermanos, reemplazado por el puente Formigé en 1905.
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Puente de Villeneuve-la-Garenne (1844), pintado en 1872 por Alfred Sisley.
Durante el siglo XIX, se construyeron unos 400 puentes colgantes, la mayoría entre 1825 y 1850. Muchos de ellos todavía se usan hoy.
A principios del siglo XX, el puente colgante ya era la mejor opción para grandes distancias. Desde entonces, se han construido puentes colgantes en todo el mundo. En 1931, el puente George Washington en Estados Unidos superó por primera vez el kilómetro en un solo tramo. En 1937, se terminó el famoso puente Golden Gate con un tramo de 1280 m. Este puente mantuvo el récord de mayor longitud hasta 1964.
Hoy en día, hay 10 puentes que superan al Golden Gate en longitud. Desde 2012, el más largo es el Gran Puente de Akashi Kaikyō con una longitud total de 3911 m y un tramo máximo de 1991 m. Aunque los grandes proyectos de puentes colgantes son caros, sus beneficios económicos para una región hacen que se sigan construyendo. El puente colgante es la opción más común para tramos de más de 500 m. Es casi la única solución para tramos de más de un kilómetro, especialmente donde es difícil o peligroso poner apoyos centrales.
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El puente de Manhattan (1909), que conecta Manhattan y Brooklyn en la ciudad de Nueva York, se considera el precursor de los modernos puentes colgantes; su diseño sirvió como modelo para muchos de los puentes colgantes de largo alcance en todo el mundo.
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El puente Golden Gate es uno de los grandes puentes más famosos del mundo. Terminado en 1937, el puente no sólo fue pionero en su ingeniería, también lo fue en el uso de medidas de seguridad como redes para evitar caídas.
Ventajas y desventajas de los puentes colgantes
Los puentes colgantes tienen varias ventajas:
- Usan menos material que otros puentes. Esto es porque los materiales resisten mejor la tensión (estiramiento) que la compresión (aplastamiento).
- El tramo central puede ser muy largo. Esto permite cruzar cañones o ríos muy anchos.
- Pueden tener la plataforma a gran altura. Esto permite el paso de barcos muy grandes por debajo.
- No necesitan apoyos centrales durante su construcción. Esto es útil para construir sobre cañones profundos o ríos con mucho tráfico.
- Son flexibles. Pueden moverse con vientos fuertes y terremotos. Un puente más rígido necesitaría ser más grande y fuerte.
También tienen algunas desventajas:
- Al ser flexibles, el puente puede volverse difícil de usar con vientos muy fuertes. A veces, deben cerrarse al tráfico. Esta falta de rigidez hace difícil mantener vías de tren.
- Con grandes cargas de viento, las torres ejercen mucha fuerza sobre el suelo. Necesitan cimientos muy grandes y caros si el suelo es blando.
Estructura y funcionamiento de un puente colgante
En el tipo más común de puente colgante, los cables principales están sujetos en cada extremo a una torre. Las torres son muy importantes porque transmiten gran parte del peso de la estructura al suelo. El tablero suele estar suspendido por tirantes verticales que se unen a estos cables.
Las fuerzas principales en un puente colgante son la tensión en los cables principales y la compresión en los pilares (torres). Las fuerzas en los pilares deben ser casi verticales y hacia abajo. Los cables principales las estabilizan. Por eso, los pilares pueden ser delgados, como en el Puente de Severn en Inglaterra.
Si el peso del cable principal es pequeño comparado con el peso del tablero y los vehículos, los cables de un puente colgante forman una parábola. Esto hace que los puentes colgantes sean más fáciles de diseñar y calcular que los puentes atirantados.
También hay puentes colgantes con un arco de sujeción al que se anclan los tirantes. Ejemplos son el puente Juscelino Kubitschek de Brasilia o el tablero inferior del puente Luiz I en Oporto.
Tipos de suspensión en puentes colgantes
En los puentes más antiguos, la suspensión se hacía con cadenas o barras unidas. Un ejemplo es el Puente de las Cadenas de Budapest. Sin embargo, los puentes modernos usan muchos cables de acero. Esto es para mayor seguridad. Si unos pocos cables fallan entre los cientos que forman el cable principal, no hay mucho peligro. En cambio, si una sola cadena o barra falla, toda la estructura podría caer.
Un caso especial es el puente Don Luis I de Oporto (Portugal). Tiene dos tableros sostenidos por un solo arco metálico. El tablero superior se apoya en el arco, y el inferior cuelga de él. Pero no usa cables, sino una estructura de piezas metálicas.
Tipos de tablero en los puentes colgantes
La mayoría de los puentes colgantes usan estructuras de acero en forma de rejilla para soportar la calzada. Esto se debe a que los puentes con paredes laterales verticales pueden tener problemas con el viento, como se vio en el desastre del puente de Tacoma Narrows.
Los avances recientes en la aerodinámica de puentes han permitido volver a usar estructuras laterales en la plataforma. En la imagen de la derecha, se puede ver que el tablero es muy delgado en los bordes y tiene una pendiente en la parte inferior. Esto ayuda a evitar que el viento cree remolinos que hagan que la estructura se retuerza.
Otras aplicaciones de la estructura colgante
Los principios de suspensión de los grandes puentes también se usan en otros lugares. Los cables ligeros pueden ser una solución económica y elegante para puentes peatonales. Si un puente une dos edificios cercanos, no se necesitan torres, ya que los edificios pueden sostener los cables. La suspensión con cables también puede combinarse con la rigidez de una estructura, similar a un puente tubular.
Pasos de construcción de un puente colgante
- Si las torres se cimentan bajo el agua, se hunden cajones y se excava el fondo blando. Si la roca está muy profunda, se usan pilotes o una gran base de hormigón. Luego, se construyen los cimientos sobre el agua.
- Si las torres están en tierra firme, se usan cimentaciones profundas o pilotes.
- Sobre los cimientos, se construyen las torres con hormigón, piedra o acero. A cierta altura, las torres dejan un espacio para la plataforma de circulación.
- Se colocan cables suaves y lisos en la parte superior de las torres, llamados monturas. Esto permite que los cables se muevan un poco durante la construcción.
- Se construyen los anclajes para resistir la tensión de los cables. Estos se sujetan a roca sólida.
- Se instala una pasarela temporal para los trabajadores. Esta pasarela sigue la curva de los cables principales.
- Se tienden otros cables sobre la pasarela para soportar un carrito con ruedas. Este carrito se usa para llevar los cables principales.
- Los cables de alta resistencia, de menos de 10 mm de diámetro, se enrollan en las poleas del carrito. Un extremo se sujeta al anclaje. Los trabajadores atan el cable nuevo al grupo de cables con ataduras temporales.
- El carrito regresa al punto de inicio para llevar otro bucle de cable.
- A medida que se colocan los cables, se protegen contra la corrosión.
- Se colocan muchos subcables juntos. Aunque se disponen de forma hexagonal, la forma final del cable principal es circular.
- El cable completo se comprime con prensas hidráulicas. Luego, se enrolla firmemente con cable adicional para darle su forma circular final.
- Se sujetan abrazaderas a los cables principales para los cables suspensores. Cada abrazadera tiene una forma adecuada para la pendiente de los cables principales.
- Los cables suspensores se diseñan y cortan con longitudes exactas. Sus extremos se doblan y se enrollan sobre las monturas. En algunos puentes, si las torres están cerca de las orillas, los cables suspensores solo se colocan en el tramo central.
- Se usan dispositivos especiales para levantar las secciones prefabricadas de la plataforma a la altura adecuada. Esto se hace si las secciones pueden transportarse por debajo del puente en barcazas. También se puede extender una sección en voladizo sobre la plataforma.
- Durante la construcción, las partes terminadas de la plataforma pueden parecer inclinadas hacia arriba. Esto es porque no hay peso en el centro del tramo. Una vez que la plataforma está completa, el peso adicional hará que los cables principales formen una parábola. La plataforma tendrá la forma diseñada, generalmente un arco suave hacia arriba para dejar espacio libre, o será plana.
- Al terminar la estructura principal, se añaden detalles como iluminación, barandillas, pavimentación y pintura.
¿Cómo afecta un sismo a un puente colgante?
La estructura de un puente colgante tiene pilares de cemento o acero anclados en el suelo o en roca. Cuando hay un sismo, la tierra tiembla. Esto hace que los pilares se muevan hacia arriba y hacia abajo. Este movimiento provoca que los tirantes o cables de soporte vibren. Con el tiempo, pueden aflojarse y romperse, causando que el puente pierda estabilidad. Si un cable se rompe, los demás cables sufren un tirón brusco. Esto puede hacer que otros cables también se rompan en cadena. Por esta razón, los puentes se cierran al tráfico después de un sismo.
Ver también
- Puente transbordador
- Puente atirantado
- Puente en ménsula
Véase también
En inglés: Suspension bridge Facts for Kids
