¿Cómo intervienen las fuerzas en la construcción de un puente colgante?

¿Cómo intervienen las
fuerzas en la construcción de un puente?

Puentes colgantes:

Un puente colgante es un puente
sostenido por un arco invertido formado por numerosos cables de
acero, del que se suspende el tablero del puente mediante
tirantes verticales. Desde la antigüedad este tipo de
puentes han sido utilizados por la humanidad para salvar
obstáculos. A través de los siglos, con la
introducción y mejora de distintos materiales de
construcción, este tipo de puentes son capaces en la
actualidad de soportar el tráfico rodado e incluso
líneas de ferrocarril ligeras

Los cables que constituyen el arco
invertido de los puentes colgantes deben estar anclados en cada
extremo del puente ya que son los encargados de transmitir una
parte importante de la carga que tiene que soportar la
estructura. El tablero suele estar suspendido mediante tirantes
verticales que conectan con dichos cables.

Las fuerzas principales en un puente
colgante son de tracción en los cables principales y de
compresión en los pilares. Todas las fuerzas en los
pilares deben ser casi verticales y hacia abajo, y son
estabilizadas por los cables principales, estos pueden ser muy
delgados, como son, por ejemplo, en el Puente de Severn,
Inglaterra.

En el puente Juscelino Kubitschek,
Brasilia, Brasil. Los arcos no se encuentran en el mismo plano y
los cables de suspensión forman una superficie
parabólica

Asumiendo como cero el peso del cable
principal comparado con el peso de la pista y de los
vehículos que están siendo soportados, unos cables
de un puente colgante formarán una parábola (muy
similar a una catenaria, la forma de los cables principales sin
cargar antes de que sea instalada la pista). Esto puede ser visto
por un gradiente constante que crece con el crecimiento lineal de
la distancia, este incremento en el gradiente a cada
conexión con la pista crea un aumento neto de la fuerza.
Combinado con las relativamente simples constituidas puestas
sobre la pista actual, esto hace que los puentes colgantes sean
más simples de diseñar, calcular y analizar que los
puentes atirantados, donde la pista está en
compresión.

Los principios de suspensión usados
en grandes puentes pueden también aparecer en contextos
menores que dichos puentes de carretera o ferrocarril. La
suspensión con cables ligeros puede servir como una
solución menos cara y más elegante para puentes
peatonales que soportarlas mediante un gran enrejado.

Donde un puente une dos edificios
próximos no es necesario construir torres y los mismos
edificios pueden sostener los cables. La suspensión con
cables puede ser también aumentada con la inherente
rigidez de una estructura teniendo mucho en común a un
puente tubular.

La mayoría de los puentes colgantes
usan estructuras de acero reticuladas para soportar la carretera
(particularmente poseyendo los efectos desfavorables).

Recientes desarrollos en
aerodinámica de puentes han permitido la
introducción de estructuras de plataforma. Esto posibilita
la construcción de este tipo sin el peligro de que se
generen remolinos de aire (cuando sopla el viento) que hagan
retorcerse al puente como ocurrió con el puente de Tacoma
Narrows.

En los puente colgantes, la estructura
resistente básica está formada por los cables
principales, que se fijan en los extremos del vano a salvar, y
tienen la flecha necesaria para soportar mediante un mecanismo de
tracción pura, las cargas que actúan sobre
él.

El puente colgante más elemental es
el puente Catenaria, donde los propios cables principales sirven
de plataforma de paso.

Ejemplo Caterina

Paradójicamente, la gran virtud y el
gran defecto de los puentes colgantes se deben a una misma
cualidad: su ligereza.

La ligereza de los puentes colgantes, los
hace más sensibles que ningún otro tipo al aumento
de las cargas de tráfico que circulan por él,
porque su relación peso propio/carga de tráfico es
mínima; es el polo opuesto del puente de
piedra.