¿Cómo intervienen las fuerzas en la construcción de un puente colgante? (página 2)
Actualmente los puentes colgantes se
utilizan casi exclusivamente para grandes luces; por ello, salvo
raras excepciones, todos tienen tablero metálico.El puente
colgante es, igual que el arco, una estructura que resiste
gracias a su forma; en este caso salva una determinada luz
mediante un mecanismo resistente que funciona exclusivamente a
tracción, evitando gracias a su flexibilidad, que
aparezcan flexiones en él.El cable es un elemento
flexible, lo que quiere decir que no tiene rigidez y por tanto no
resiste flexiones. Si se le aplica un sistema de fuerzas,
tomará la forma necesaria para que en él
sólo se produzcan esfuerzos axiles de tracción; si
esto lo fuera posible no resistiría. Por tanto, la forma
del cable coincidirá forzosamente con la línea
generada por la trayectoria de una de las posibles composiciones
del sistema de fuerzas que actúan sobre él. Esta
línea es el funicular del sistema de cargas, que se define
precisamente como la forma que toma un hilo flexible cuando se
aplica sobre él un sistema de fuerzas. La curva del cable
de un puente colgante es una combinación de la catenaria,
porque el cable principal pesa, y de la parábola, porque
también pesa el tablero; sin embargo la diferencia entre
ambas curvas es mínima, y por ello en los cálculos
generalmente se ha utilizado la parábola de segundo
grado.El cable principal es el elemento básico de la
estructura resistente del puente colgante. Su montaje debe salvar
el vano entre las dos torres y para ello hay que tenderlo en el
vacío. Esta fase es la más complicada de la
construcción de los puentes colgantes.Inicialmente se
montan unos cables auxiliares, que son los primeros que deben
salvar la luz del puente y llegar de contrapeso a
contrapeso.
La mayoría de los grandes puentes
colgantes están situados sobre zonas navegables, y por
ello permite pasar los cables iniciales con un remolcador; pero
esto no es siempre posible.Como el sistema de cargas de los
puentes es variable porque lo son las cargas de tráfico,
los puentes colgantes en su esquema elemental son muy
deformables. Este esquema elemental consiste en el cable
principal, las péndolas, y un tablero sin rigidez, o lo
que es lo mismo, con articulaciones en los puntos de unión
con las péndolas. En la mayoría de los puentes
colgantes, las péndolas que soportan el tablero son
verticales.
El esquema clásico de los puentes
colgantes admite pocas variaciones; los grandes se han hecho
siempre con un cable principal en cada borde del
tablero.
Las torres han sido siempre los
elementos más difíciles de proyectar de los puentes
colgantes, porque son los que permiten mayor libertad. Por eso en
ellas se han dado toda clase de variantes. En los años 20
fueron adquiriendo ya una forma propia, no heredada, adecuada a
su función y a su material; la mayoría tienen dos
pilares con sección cajón de alma llena, unidos por
riostras horizontales, o cruces de San Andrés.En los
últimos puentes colgantes europeos construidos con torres
metálicas, se ha utilizado un nuevo sistema de empalme de
las chapas que forman los pilares verticales. En vez de utilizar
uniones roblonadas o atornilladas mediante solape de chapas, como
se hizo en los puentes americanos, las uniones se hacen a tope,
rectificando mediante fresado el contacto de los distintos
módulos que se van superponiendo, de forma que las
compresiones se transmiten directamente de chapa a chapa; la
unión entre ellas se hace mediante soldadura parcial de la
junta. Así se han hecho las torres del puente Severn en
Inglaterra y de los puentes del Bósforo en Estambul.Las
torres no plantean problemas especiales de construcción,
salvo la dificultad que supone elevar piezas o materiales a
grandes alturas; las metálicas del puente Verrazano
Narrows tienen una altura desde el nivel del mar de 210 m, y las
de hormigón del puente Humber de 155 m.
Puente Humber.
Las torres de los puentes metálicos
se montan generalmente mediante grúas trepadoras ancladas
a ellas, que se van elevando a la vez que van subiendo las
torres. Las de los puentes de hormigón se construyen
mediante encofrados trepadores, como en el puente de Tancarville,
o mediante encofrados deslizantes, como en el puente
Humber.
El montaje del tablero se ha hecho
en muchos de los grandes puentes colgantes por voladizos
sucesivos, avanzando la ménsula desde una péndola a
la siguiente, de la que se cuelga; el avance se hace
simétricamente desde la torre hacia el centro del vano
principal y hacia los extremos. Desde el propio tablero ya
construido se van montando piezas más o menos grandes,
elevándolas mediante grúas situados sobre
él, hasta cerrar el tablero en el centro del vano.
Así se construyó el puente George Washington, el
Golden Gate y muchos de los puentes modernos
japoneses.
Puente George Washington.
Puente Golden Gate
Otro sistema de montaje, que se ha
utilizado en la mayoría de los últimos grandes
puentes, y en todos los de sección en cajón,
consiste en dividir el tablero en dovelas de sección
completa que se llevan por flotación bajo su
posición definitiva, y se elevan a ella desde los cables
principales mediante cabrestantes; una vez situadas en su
posición definitiva se cuelgan de las péndolas. La
secuencia de montaje en este caso es generalmente el inverso del
anterior; se empiezan a colgar las dovelas centrales, y se avanza
simétricamente hasta llegar a las torres. Así se
construyó el puente doble de la Bahía de San
Francisco, el Bay Bridge, terminado en 1936; el puente Verrazano
Narrows en Nueva York; y los modernos: puente sobre el río
Severn en Inglaterra, los puentes sobre el B´sforo en
Estambul, y el puente sobre el estuario del Humber en
Inglaterra.
Puente Bay Bridge, en la Bahía de
San Francisco.
El puente colgante es, de por sí,
una estructura de poca rigidez que precisa de medidas especiales
encaminadas a proporcionarle la resistencia conveniente a los
tipos de cargas que más le afectan: el viento transversal
y el ferrocarril, con sus pesadas cargas móviles
concentradas. Para conseguir esta rigidez, el tablero ha de ser
reforzado con grandes riostras en celosía, o estar formado
por vigas cajón aerodinámicas, y mediante tableros
de planchas soldadas a unas vigas cajón,
combinación que proporciona la máxima rigidez con
mínimo peso.
En este tipo de puentes el tablero cuelga
mediante unos tirantes, sometidos a tracción, de cables
sustentadores que, a su vez, son soportados por unas altas pilas
y cuyos extremos se anclan en macizos de hormigón
empotrados en el terreno. El tablero suele ser una viga
metálica de celosía metálica, para que tenga
la rigidez adecuada. Los cables metálicos adoptan la forma
parabólica y son de gran flexibilidad, aunque sus
diámetros alcanzan el metro. En el cálculo de estos
puentes es esencial considerar el efecto del viento porque se
trata de estructuras muy ligeras para las luces que
salvan.
Son el tipo de puentes indicados para
grandes luces, como en desembocaduras de ríos cuya
navegabilidad quiera conservarse. La luz máxima alcanzada
es de 1.298 m, en el Verrazano Bridge, en Nueva York; sin
embargo, el puente colgante más largo del mundo es el
Mackinac, también en Estados Unidos. En Europa, el
mayor es el de Lisboa, sobre el río Tajo. El
principio resistente del puente colgante está pensado para
la estructura metálica, pero últimamente se ha
aplicado el hormigón pretensado, como por ejemplo en el
puente de Maracaibo, en Venezuela.
Puente Verrazano Bridge en Nueva
York.
El puente más largo del mundo es
el Mackinac y se encuentra en Estados Unidos.
El puente Lisboa es el más largo
en Europa
Puente Maracaibo en Venezuela
Puentes
Los puentes suelen sustentar un camino, una
carretera o una vía férrea, pero también
pueden transportar tuberías y líneas de
distribución de energía. Los que soportan un canal
o conductos de agua se llaman acueductos. Los puentes construidos
sobre terreno seco o en un valle y formados por un conjunto de
tramos cortos se suelen llamar viaductos; se
llaman pasos elevados los puentes que
cruzan las autopistas y las vías de tren. Un puente bajo,
pavimentado, sobre aguas pantanosas o en una bahía y
formado por muchos tramos cortos se suele llamar carretera
elevada.
LOS PRIMEROS PUENTES
Es probable que los primeros puentes se realizaran
colocando uno o más troncos para cruzar un arroyo o atando
cuerdas y cables en valles estrechos. Este tipo de puentes
todavía se utiliza. Los puentes de un tramo (llamamos
tramo a la distancia entre dos apoyos) son un desarrollo de estas
formas elementales. El método de colocar piedras para
cruzar un río, mejorado con troncos situados entre las
piedras para comunicarlas, es el prototipo de puente de
múltiples tramos. Los postes de madera clavados en el
fondo del río para servir de apoyo de troncos o vigas
permitieron atravesar corrientes más anchas y caudalosas.
Estos puentes, llamados de caballete, se utilizan todavía
para atravesar valles y ríos en los que no interfieren con
la navegación. El uso de pilas de piedra como apoyo para
los troncos o maderos fue otro avance importante en la
construcción de puentes con vigas de madera. La
utilización de flotadores en lugar de apoyos fijos
creó el puente de pontones. Los puentes de vigas de madera
han sido los más utilizados desde la antigüedad,
aunque según la tradición se construyó un
puente de arco de ladrillos hacia el 1800 a.C. en Babilonia.
Otros tipos de construcción, como los puentes colgantes y
los cantilever, se han utilizado en la India, China y
Tíbet. Los puentes de pontones los utilizaban los reyes
persas Darío I y Jerjes I en sus expediciones
militares.
¿Cómo
intervienen las fuerzas en la construcción de un puente
colgante?
Fuerza de tracción
Fuerza de compresión
Fuerza gravitatoria
Fuerza cortante
Fuerza de tracción
La fuerza de tracción es el esfuerzo
a que está sometido un cuerpo por la aplicación de
dos fuerzas que actúan en sentido opuesto, y tienden a
estirarlo.
En un puente colgante la fuerza de
tracción se localiza en los cables principales.
Un cuerpo sometido a un esfuerzo de
tracción sufre deformaciones positivas (estiramientos) en
ciertas direcciones por efecto de la tracción.
La fuerza de tracción es la que
intenta estirar un objeto (tira de sus extremos fuerza que
soportan cables de acero en puentes colgantes, etc.)
El hecho de trabajar a tracción
todos los componentes principales del puente colgante ha sido
causa del escaso desarrollo que ha tenido este tipo de puente
hasta el pasado siglo; así, ha permanecido en el estado
primitivo que aun se encuentra en las zonas montañosas de
Asia y América del Sur (simples pasarelas formadas por
trenzados de fibras vegetales) hasta que se dispuso de materiales
de suficiente resistencia y fiabilidad para
sustituirlas.
Cada material posee cualidades propias que
definen su comportamiento ante la tracción. Algunas de
ellas son:
elasticidad
plasticidad
ductilidad
fragilidad
Ejemplo de fuerza de
tracción:
Cuando te columpias, los tirantes de los
que cuelga el asiento del columpio se encuentran bajo
tensión. Por un lado reciben la fuerza de tu peso hacia
abajo y por el otro, la fuerza hacia arriba de los goznes de los
que cuelga el columpio. Pero a diferencia del caso de la silla,
las dos fuerzas tienden a estirar los tirantes; a este tipo de
fuerzas se les llama de tensión (también llamados
de tracción.)
Fuerza de
compresión
La fuerza de compresión es la
resultante de las tensiones o presiones que existe dentro de un
sólido deformable o medio continuo, caracterizada porque
tiende a una reducción de volumen o un acortamiento en
determinada dirección.
La fuerza de compresión es la
contraria a la de tracción, intenta comprimir un objeto en
el sentido de la fuerza.
La fuerza de compresión es un estado
de tensión en el cual las partículas se aprietan
entre sí. Una columna sobre la cual se apoya una carga, se
halla sometida a una solicitación a la
compresión.
Compresión es el estado de
tensión en el cual las partículas se "aprietan"
entre sí. Una columna sobre la cual se apoya un peso se
halla sometido a compresión, por ese motivo su altura
disminuye por efecto de la carga.
Las deformaciones provocadas por la
compresión son de sentido contrario a las producidas por
tracción, hay un acortamiento en la dirección de la
aplicación de la carga y un ensanchamiento perpendicular a
esta dirección, esto debido a que la cantidad de masa del
cuerpo no varía. Las solicitaciones normales son aquellas
fuerzas que actúan de forma perpendicular a la
sección; por lo tanto, la compresión es una
solicitación normal a la sección ya que en las
estructuras de compresión dominante la forma de la
estructura coincide con el camino de las cargas hacia los apoyos,
de esta forma, las solicitaciones actúan de forma
perpendicular provocando que las secciones tienden a acercarse y
"apretarse".
Un ejemplo de fuerza de compresión
es cuando te sientas en una silla, sus patas se encuentran bajo
compresión. Por un lado reciben la fuerza de tu peso hacia
abajo y por el otro, la fuerza hacia arriba. Estas dos fuerzas
tienden a comprimir la pata de la silla. Normalmente las sillas
se construyen con materiales que son muy resistentes a la
compresión.
El hormigón es un material que
resiste fuertemente a compresión, pero es muy
frágil a esfuerzos de tracción.
Fuerza
gravitatoria
La gravitación es la fuerza de
atracción mutua que experimentan los cuerpos por el hecho
de tener una masa determinada. La existencia de dicha fuerza fue
establecida por el matemático y físico
inglés Isaac Newton en el siglo XVII, quien,
además, desarrolló para su formulación el
llamado cálculo de fluxiones (lo que en la actualidad se
conoce como cálculo integral).
Bien aplicando la Tercera Ley de Newton:
(por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, éste
realiza una fuerza igual pero de sentido opuesto sobre el cuerpo
que la produjo. Dicho de otra forma: Las fuerzas siempre se
presentan en pares de igual magnitud, sentido opuesto y
están situadas sobre la misma recta.)
En un puente colgante deberá
soportar el peso, a través de los cables, y habrá
una tensión y deberá ser mayor del otro extremo, al
del peso del puente en los anclajes (contraria sino el puente se
va para abajo). El viento también se toma en cuenta.Si ya
has visto fuerzas vectoriales, es ahí donde se aplican los
principios básicos. Un ejemplo si no te hundes en el piso,
es porque existe una fuerza de igual dirección y magnitud,
pero de sentido contrario.
Las principales fuerzas son la carga que
tiene que soportar el puente y el peso propio del puente (por
supuesto ahí es donde interviene la
gravedad).Después tienes la acción de los vientos,
del agua si está construido sobre ella, etc.Digamos que el
aspecto principal a tener en cuenta es que el puente debe
soportar su propio peso y la carga transmitiéndolo a los
cimientos a través de las columnas.
Se utilizan cables para soportar los tramos
horizontales y de esta manera el peso es transmitido a la
columna.La ley formulada por Newton y que recibe el nombre de ley
de la gravitación universal, afirma que la fuerza de
atracción que experimentan dos cuerpos dotados de masa es
directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente
proporcional al cuadrado de la distancia que los separa (ley de
la inversa del cuadrado de la distancia). La ley incluye una
constante de proporcionalidad (G) que recibe el nombre de
constante de la gravitación universal y cuyo valor,
determinado mediante experimentos muy precisos, es de:
Para determinar la intensidad del campo
gravitatorio asociado a un cuerpo con un radio y una masa
determinados, se establece la aceleración con la que cae
un cuerpo de prueba (de radio y masa unidad) en el seno de dicho
campo.
Mediante la aplicación de la segunda
ley de Newton tomando los valores de la fuerza de la gravedad y
una masa conocida, se puede obtener la aceleración de la
gravedad.
Dicha aceleración tiene valores diferentes dependiendo
del cuerpo sobre el que se mida; así, para la Tierra se
considera un valor de 9,8 m/s² (que equivalen a 9,8 N/kg),
mientras que el valor que se obtiene para la superficie de la
Luna es de tan sólo 1,6 m/s², es decir, unas seis
veces menor que el correspondiente a nuestro planeta, y en uno de
los planetas gigantes del sistema solar, Júpiter, este
valor sería de unos 24,9 m/s².En un sistema aislado
formado por dos cuerpos, uno de los cuales gira alrededor del
otro, teniendo el primero una masa mucho menor que el segundo y
describiendo una órbita estable y circular en torno al
cuerpo que ocupa el centro, la fuerza centrífuga tiene un
valor igual al de la centrípeta debido a la existencia de
la gravitación universal.A partir de consideraciones como
ésta es posible deducir una de las leyes de Kepler (la
tercera), que relaciona el radio de la órbita que describe
un cuerpo alrededor de otro central, con el tiempo que tarda en
barrer el área que dicha órbita encierra, y que
afirma que el tiempo es proporcional a 3/2 del radio. Este
resultado es de aplicación universal y se cumple asimismo
para las órbitas elípticas, de las cuales la
órbita circular es un caso particular en el que los
semiejes mayor y menor son iguales.
Fuerza de
cortante
La tensión cortante o
tensión de corte es aquella que, fijado un plano,
actúa tangente al mismo. Se suele representar con la letra
griega tau 
En piezas prismáticas, las tensiones
cortantes aparecen en caso de aplicación de un esfuerzo
cortante o bien de un momento torsor
En piezas alargadas, como vigas y pilares,
el plano de referencia suele ser un paralelo a la sección
transversal (i. e., uno perpendicular al eje longitudinal). A
diferencia del esfuerzo normal, es más difícil de
apreciar en las vigas ya que su efecto es menos
evidente.
Ejemplo de fuerzas cortantes:
Pensemos en el puente hecho con un tronco
de árbol. Cuando te paras a la mitad de este puente, el
tronco no se estira ni se comprime pero la fuerza de tu peso
tiende a fracturarlo en su centro. La fuerza de tu peso y las que
se generan en los dos puntos de apoyo del árbol sobre el
suelo no están alineadas. A este tipo de fuerzas que
actúan en los extremos del tronco y a la fuerza que se
imprime en su parte central, se les llama cortantes, y la
mayoría de los materiales son poco resistentes a
ellas.
Puente simple
Los puentes más simples consisten en
una trabe que descansa entre las dos orillas del claro que se
desea cubrir.
Puede ser un simple tronco de árbol
colocado entre las dos orillas de un río o un acantilado.
Sin embargo, esta técnica está limitada por la
resistencia del material y la longitud de las trabes.
El peso que soporta la trabe es transmitido
al piso en los dos puntos sobre los que está apoyada. Los
objetos que interactúan son la trabe, lo que soporta y la
Tierra. Las fuerzas que intervienen son las generadas por la
gravedad, es decir, el peso de todos los materiales que
intervienen en la construcción del puente, y el de los
objetos o personas que sostienen.
Historia
CARLOS MEDINA JAIMES
Puentes colgantes
Un puente colgante, es un puente sostenido
por medio de un arco invertido formado por numerosos cables de
acero, del que se suspende el tablero del puente mediante
tirantes verticales.
El diseño actual de los puentes
colgantes fue desarrollado a principios de siglo XIX. Los
primeros ejemplos incluyen los puentes de Menai y Conwy (puestos
en funcionamiento en 1826) en el Norte del País de Gales y
el primer puente Hammersmith (1827) en la zona Oeste de Londres.
Desde entonces puentes colgantes han sido construidos a lo largo
de todo el mundo. Esta tipología de puente es
prácticamente la única solución posible para
salvar grandes luces (superiores a un kilómetro), por
ejemplo, cuando sea peligroso para el tráfico
marítimo añadir apoyos centrales temporales o
permanentes, o no sea viable añadir apoyos centrales. En
la actualidad, el puente de mayor vano es el de Gran Puente de
Akashi Kaikyo, en Japón, y mide casi dos
kilómetros. Hay un proyecto, el Puente del estrecho de
Mesina, que permitiría unir esa zona, para ello
contará con un vano de más de tres
kilómetros, aunque este proyecto estaba a punto de
iniciarse su construcción, se ha pospuesto.
Entre 1820 y 1826, Telford construyo un
puente colgante sobre el Menai, en Inglaterra, salvando un vano
de 177 m y utilizando como elementos de suspensión dos
cadenas de eslabones de hierro forjado; cada uno de ellos fue
probado antes de montarlo y fueron tendidas de una vez ambas
cadenas, de las cuales se colgó el tablero. La falta de
arrastramiento hizo que todo el puente debiera ser montado por
dos veces antes de su total reconstrucción en 1940, pero
de todos los primeros puentes colgantes del mundo es el que
más años ha sobrevivido.
Las cadenas fueron sustituidas por cables
por primera vez en un puente francés. La dificultad para
conseguir cables de suficiente grosor y longitud que resistieran
los enormes esfuerzos de tracción originados por las
cargas en los grandes vanos fue resuelta por John Roebling,
americano de origen alemán, quien inventó, en 1841,
un procedimiento para formar in situ, a partir de la
reunión de alambres paralelos, de hierros forjados, los
cables que habían de soportar el puente del Grand Trun, de
250 m de vano, agües abajo de las cataratas de
Niágara. Así se abrió el camino pare la
construcción de puentes colgantes cada vez más
largos, el cual culminó en el de Verrazano Narrows, a la
entrada del puerto de Nueva York, sobre un vano de 1.298 m, el
más largo de América, y el de Huber, Inglaterra,
con un vano de 1.410 m de luz, el más largo de Europa. El
puente colgante es, de por sí, una estructura de poca
rigidez que precisa de medidas especiales encaminadas a
proporcionarle la resistencia conveniente a los tipos de cargas
que más le afectan: el viento transversal y el
ferrocarril, con sus pesadas cargas móviles concentradas.
Para conseguir esta rigidez, el tablero ha de ser reforzado con
grandes riostras en celosía, o estar formado por vigas
cajón aerodinámicas, y mediante tableros de
planchas soldadas a unas vigas cajón, combinación
que proporciona la máxima rigidez con mínimo
peso.
PUENTES COLGANTES.
ORÍGENES.
Primer puente colgante: Jacob´s
Greek en 1801.Longitud del vano central: 21
m.Proyectista: James Finley.
Primera patente sobre diseño de
puentes colgantes en 1808.Propietario: James Finley.
Primera publicación del modelo
de un puente colgante en1810.Por: James Finley.
Periódico: The Port
Folio.Puente sobre el estrecho de Menai
(U.K.) en 1826Longitud del vano central: 177
m.Proyectista: Thomas Telford.
Puente sobre el valle de Sarine en
Friburgo (Suiza) en 1834Longitud del vano central: 265
m.Proyectista: Joseph Chaley.
Proyectista: Charles Ellet.
Puente sobre el río
Niágara (USA) en 1855.Longitud del vano central: 269
m.Proyectista: John Roebling.
Puente de Brooklyn, NY City (USA) en
1883.Longitud del vano central: 523
m.Proyectista: John y Washington
Roebling.
PUENTES COLGANTES.
JUVENTUD Y MADUREZ.
Puente de St. Johns (Portland, USA) en
1931.Longitud del vano central: 396
m.Proyectista: David B.
SteinmanPuente George Washington: (New York,
USA) en 1931.Longitud del vano central: 1067
m.Proyectista: O. H. Ammann
Puente George Washington
(cont.)Puente de George Washington
(cont.)Puente de Verrazano, (N. York, USA) en
1964.Longitud del vano central: 1298
m.Proyectista: O. H. Ammann.
Puente San Francisco-Oakland, (San
Francisco, USA) en 1936.Longitud del vano central: 704
m.Proyectista: L. S.
Moisseiff.Puente Golden Gate: (San Francisco,
USA) en 1937.Longitud del vano central: 1280
m.Proyectista: J. B. Strauss.
Puente Bronx-Whitestone, (N. Y. City,
USA) en 1939.Longitud del vano central: 754
m.Proyectista: O. H. Ammann.
Puente de Tacoma Narrows, (Tacoma, USA)
en 1940.
Una de las construcciones más
asombrosas que existe en el mundo son los Puentes Colgantes.
Desde sus inicios siempre se pensó en esta
tecnología como una alternativa para atravesar ríos
o estrechos, y desde la tragedia del Tacoma Narrows se ha
trabajado constantemente en aumentar la seguridad en este tipo de
puentes. Los 5 puentes más grandes del mundo, en los
cuales se ha hecho una gran obra de ingeniería y
seguridad:
1. Akashi-Kaikyo, entre Kobe y
Naruto Japón
Año de terminación:
1998
Longitud: 1991m
El puente de Akashi-Kaikyo es considerado
el puente colgante más largo del mundo, su costo estimado
es de 5 billones de dólares y circulan aproximadamente
23,000 vehículos por día.
2. Great Belt Bridge, entre Zealand
y Funen Dinamarca
Año de terminación:
1998
Longitud: 1624m
El Great Belt Bridge (el gran
cinturón), el segundo puente colgante más grande
del mundo, fue construido para reemplazar el uso de Ferries para
ir entre las islas de Zealand y Fulen en Dinamarca. Tiene un
tráfico de 27,600 vehículos por día. Su
costo estimado fue de 4.1 billones de dólares, siendo la
obra más costosa que ha hecho Dinamarca en la
historia.
3. Runyang Bridge, Jiangsu
China
Año de terminación:
2005
Longitud: 1490m
El puente de Runyang en China, es el
más grande que cruza el RíoYangTse y el puente
colgante más largo de China. Terminado recientemente en el
2005, y superando el tercer puesto al Humber Bridge de
Inglaterra
4. Humber Bridge, Kingston
Inglaterra
Año de terminación:
1981
Longitud: 1410m
El Puente Humber de Inglaterra, cuando fue
terminado en 1981 era el más grande del mundo, y
así estuvo durante 17 años hasta la
construcción de los anteriormente mencionados.
5. Jangyn, Río Yangtze
China
Año de terminación:
1999
Longitud: 1385m
El puente Jangyn es el segundo puente
más largo que cruza el río Yangtze de China. Se
tiene muy poca información en línea sobre este
puente, pero estadísticamente es el quinto más
largo del mundo.
En la actualidad el puente colgante más
famoso del mundo es el Golden Gate, es un estrecho situado en
California occidental, a la entrada de la bahía de San
Francisco, a la que separa del océano Pacífico.
Tiene 7,9 km de largo. Técnicamente, la puerta está
definida por los farallones de la península de San
Francisco y la península de Marín , mientras que el
«estrecho» es el agua que fluye en el medio.
El famoso puente de Golden Gate, con un ancho de 28 metros y
2,7 kilómetros de longitud, cruza desde 1937 el estrecho
para unir San Francisco, al sur, con el condado de Marin, al
norte. La construcción del puente comenzó el 5 de
enero de 1933 bajo el programa Works Projects Administration
(WPA), un programa de obras públicas iniciado por el
gobierno de Franklin D. Roosevelt para crear empleos con fondos
federales y disminuir los efectos de la Gran Depresión. El
ingeniero jefe del proyecto fue Joseph Strauss. El puente se
finalizó en abril de 1937 y fue abierto al tráfico
peatonal el 27 de mayo a las 6:00 am, siendo inaugurado al
abrirse al tráfico rodado al día siguiente 28 de
mayo de 1937. La obra inicial costó 35 millones de
dólares.
Cívica y
ética
JUAN MANUEL GUZMÁN SALAS
VENTAJAS
El vano central puede ser muy largo en
relación a la cantidad de material empleado,
permitiendo comunicar cañones o vías de agua
muy anchosPueden tener la plataforma a gran
altura permitiendo el paso de barcos muy altos.No se necesitan apoyos centrales
durante su construcción, permitiendo construir sobre
profundos cañones o cursos de agua muy ocupados por el
tráfico marítimo o de aguas muy
turbulentas.Siendo relativamente flexible, puede
flexionar bajo vientos severos y terremotos, donde un puente
más rígido tendría que ser más
fuerte y duro.son una manera de comunicarse
países, comunidades y estados de una manera mas
rápida y eficaz de esa forma personas que viven
alejadas pueden convivir aunque vivan en diferentes
rumboshace más cortos las
distancias y es mas rápido llegar de un lugar a
otro se conectan países y así es más
barato por las cortas distancias o los materiales que
se emplean para elaborarlosSi se producen infiltraciones de agua,
es muy difícil que se moje el aislamiento.La cámara de aire permite que el
vapor de agua sea evacuado. Evita condensaciones
intersticiales.Evacuación del aire
caliente.Se favorece la independencia de
movimientos (no aparecen fisuras)Permite corregir variaciones de espesor
y permite aplomar y nivelar la hoja exterior.Impide que cualquier rotura estropee el
aislante (la cámara de aire).Se reduce el peso de los claros, se
puede aprovechar más la altura de estos con respecto
al nivel del piso y sobre todo que con estos puentes se puede
alcanzar distancias de claros muy grandes.Con otro tipo de puentes, es necesario
colocar armaduras, lo cual aumentan el peso, se deben colocar
pilotes para sostenerlo pero se reduce el espacio por debajo
del puente.Más largos tramos principales
son alcanzables que con cualquier otro tipo de
puenteMenos material puede ser necesario que
otros tipos de puentes, incluso en tramos que pueden lograr,
dando lugar a una reducción de costes de
construcciónExcepto para la instalación de
los cables temporal inicial, poco o ningún acceso
desde abajo se requiere durante la construcción, por
ejemplo, permitiendo una navegación a permanecer
abierta mientras se construya el puente por encima
dePuede ser más capaces de
resistir terremotos movimientos que pueden y más
rígida puentes más pesado
DESVENTAJAS
Al faltar rigidez el puente se puede
volver intransitable en condiciones de fuertes vientos o
turbulencias, y requeriría cerrarlo temporalmente al
tráfico. Esta falta de rigidez dificulta mucho el
mantenimiento de vías ferroviarias.Bajo grandes cargas de viento, las
torres ejercen un gran momento (fuerza en sentido curvo) en
el suelo, y requieren una gran cimentación cuando se
trabaja en suelos débiles, lo que resulta muy
caroProblemas en encuentro con
carpinterías, arranque y coronación de la
fachada.Requiere mano de obra especializada. Es
mucho más cara.A veces es más ancha que el muro
a la capuchina.A falta de rigidez en el puente puede
quedar inutilizable en condiciones de viento fuerte y
turbulento y así lo exigen el cierre temporal al
tráfico.Ser flexible en respuesta a cargas
concentradas la estructura general no se utilizan para trenes
regionales cruces, que se concentran al máximo "en
vivo" de la carga en la ubicación de la locomotora
.Bajo carga de viento fuerte, las torres
ejercen un gran par de fuerza en el suelo, y por lo tanto
requieren muy caro base de trabajo en la construcción
en terreno blando.
COMPARACION CON OTROS TIPOS DE
PUENTES
Rigidez considerable o de perfiles
aerodinámicos pueden ser necesarias para evitar la
cubierta del puente vibrando bajo fuertes vientos.La cubierta de la rigidez relativamente baja en
comparación con otros (no suspensión) tipos de
puentes hace que sea más difícil de llevar
ferrocarril de tráfico donde las altas cargas vivas se
producen concentrados.Algunos de acceso a continuación
pueden ser necesarias durante la construcción, para
levantar los cables iniciales o para levantar las unidades de
la cubierta.
Este acceso se puede evitar en el puente atirantado de la
construcción.
English
SUKI VALDEOLIVAR
Suspension bridge
A suspension bridge is a type of
bridge in which the deck (the load-bearing portion) is hung below
suspension cables on vertical suspenders. This type of bridge
dates from the early 19th century, while bridges without vertical
suspenders have a long history in many mountainous parts of the
world.
This type of bridge has cables suspended
between towers, plus vertical suspender cables that
carry the weight of the deck below, upon which traffic crosses.
This arrangement allows the deck to be level or to arc upward for
additional clearance. Like other suspension bridge types, this
type often is constructed without falsework.
The suspension cables must be anchored at
each end of the bridge, since any load applied to the bridge is
transformed into a tension in these main cables. The main cables
continue beyond the pillars to deck-level supports, and further
continue to connections with anchors in the ground. The roadway
is supported by vertical suspender cables or rods, called
hangers. In some circumstances the towers may sit on a bluff or
canyon edge where the road may proceed directly to the main span,
otherwise the bridge will usually have two smaller spans, running
between either pair of pillars and the highway, which may be
supported by suspender cables or may use a truss bridge to make
this connection. In the latter case there will be very little arc
in the outboard main cables
The first design for a bridge resembling the
modern suspension bridge in the West is attributed to Faust
Vrancic, whose 1595 book "Machinae Novae" included drawings both
for a timber and rope suspension bridge, and a hybrid suspension
and cable-stayed bridge using iron chains. However, the first
such bridge actually built was James Finley"s iron chain bridge
at Jacob"s Creek, in Westmoreland County, Pennsylvania, in 1801.
This was widely publicised from 1810 onwards, beginning a period
of rapid development of the modern suspension bridge.
Early British chain bridges included the Dryburgh Abbey Bridge
(1817) and 137 m Union Bridge (1820), with spans rapidly
increasing to 176 m with the Menai Suspension Bridge (1826). The
Clifton Suspension Bridge shown above (designed in 1831,
completed in 1864 with a 214 m central span) is one of the
longest of the parabolic arc chain type.
Wire-cable
The first wire-cable suspension bridge was the Footbridge at
Falls of Schuylkill, a modest and temporary structure built in
1816, following the collapse of the Chain Bridge at Falls of
Schuylkill, shown above. Its span was 124 m, although its deck
was only 0.45 m wide.
Wire Bridge at Fairmount (1842).
Development of wire-cable suspension bridges dates to the
temporary simple suspension bridge at Annonay built by Marc
Seguin and his brothers in 1822. It spanned only 18 m.[1] The
first permanent wire cable suspension bridge was Guillaume Henri
Dufour"s Saint Antoine Bridge in Geneva of 1823, with two 40 m
spans.[1] The first with cables assembled in mid-air in the
modern method was Joseph Chaley"s Grand Pont Suspendu in
Fribourg, in 1834.[1]
In the United States, the first major wire-cable suspension
bridge was the Wire Bridge at Fairmount in Philadelphia,
Pennsylvania. Designed by Charles Ellet, Jr. and completed in
1842, it had a span of 109 m. Ellet's Niagara Falls Suspension
Bridge (1847-48) was abandoned before completion, and used as
scaffolding for John A. Roebling's double decker railroad and
carriage bridge (1855).
The Otto Beit Bridge (1938-39) was the first modern suspension
bridge outside the United States built with parallel wire
cables.[2]
Structural analysis
The main forces in a suspension bridge of
any type are tension in the cables and compression in the
pillars. Since almost all the force on the pillars is vertically
downwards and they are also stabilized by the main cables, the
pillars can be made quite slender, as on the Severn Bridge, near
Bristol, England.
The slender lines of the Severn
Bridge
In a suspended deck bridge, cables
suspended via towers hold up the road deck. The weight is
transferred by the cables to the towers, which in turn transfer
the weight to the ground.
Assuming a negligible weight as compared to
the weight of the deck and vehicles being supported, the main
cables of a suspension bridge will form a parabola (very similar
to a catenary, the form
the unloaded cables take before the deck is added). One can see
the shape from the constant increase
of the gradient of the cable with linear
(deck) distance, this increase in gradient at each connection
with the deck providing a net upward support force. Combined with
the relatively simple constraints placed upon the actual deck,
this makes the suspension bridge much simpler to design and
analyze than a cable-stayed bridge, where the deck is in
compression.
[edit]
Advantages over other bridge types
A suspension bridge can be made out of
simple materials such as wood and common wire rope.
Longer main spans are achievable than
with any other type of bridgeLess material may be required than
other bridge types, even at spans they can achieve, leading
to a reduced construction costExcept for installation of the initial
temporary cables, little or no access from below is required
during construction, for example allowing a waterway to
remain open while the bridge is built aboveMay be better able to withstand
earthquake movements than can heavier and more rigid
bridges
Disadvantages compared with other bridge
types
Considerable stiffness or aerodynamic
profiling may be required to prevent the bridge deck
vibrating under high windsThe relatively low deck stiffness
compared to other (non-suspension) types of bridges makes it
more difficult to carry heavy rail traffic where high
concentrated live loads occurSome access below may be required
during construction, to lift the initial cables or to lift
deck units. This access can often be avoided in cable-stayed
bridge construction
Variations
Underspanned suspension bridge
Micklewood Bridge as illustrated by Charles
Drewry, 1832
In an underspanned suspension bridge, the
main cables hang entirely below the bridge deck, but are still
anchored into the ground in a similar way to the conventional
type. Very few bridges of this nature have been built, as the
deck is inherently less stable than when suspended below the
cables.
Examples include the Pont des Bergues of
1834 designed by Guillaume Henri Dufour[1];
James Smith"s Micklewood Bridge[3];
and a proposal by Robert Stevenson for a bridge over the River
Almond near Edinburgh.
Roebling's Delaware Aqueduct (begun 1847)
consists of three sections supported by cables. The timber
structure essentially hides the cables; and from a quick view, it
is not immediately apparent that it even a suspension
bridge.
Suspension cable types
Eyebar chain cables of Clifton Suspension
Bridge
Wire strand cables of Golden Gate
Bridge
The main suspension cable in older bridges
was often made from chain or linked bars, but modern bridge
cables are made from multiple strands of wire. This contributes
greater redundancy; a few flawed strands in the hundreds used
pose very little threat, whereas a single bad link or eyebar can
cause failure of the entire bridge. (The failure of a single
eyebar was found to be the cause of the collapse of the Silver
Bridge over the Ohio river). Another reason is that as spans
increased, engineers were unable to lift larger chains into
position, whereas wire strand cables can be largely prepared in
mid-air from a temporary walkway.
Deck structure types
Most suspension bridges have open truss
structures to support the roadbed, particularly owing to the
unfavorable effects of using plate girders, discovered from the
Tacoma Narrows Bridge (1940) bridge collapse. Recent developments
in bridge aerodynamics have allowed the re-introduction of plate
structures. In the picture of the Yichang Bridge, note the
very sharp entry edge and sloping undergirders in the suspension
bridge shown. This enables this type of construction to be used
without the danger of vortex shedding and consequent aeroelastic
effects, such as those that destroyed the original Tacoma Narrows
bridge.
Forces acting on suspension
bridges
Three kinds of forces operate on any
bridge: the dead load, the live load, and the dynamic load. Dead
load refers to the weight of the bridge itself. Like any other
structure, a bridge has a tendency to collapse simply because of
the gravitational forces acting on the materials of which the
bridge is made. Live load refers to traffic that moves across the
bridge as well as normal environmental factors such as changes in
temperature, precipitation, and winds. Dynamic load refers to
environmental factors that go beyond normal weather conditions,
factors such as sudden gusts of wind and earthquakes. All three
factors must be taken into consideration when building a
bridge.
Use other than road and rail
Cable-suspended footbridge at Dallas
Fort Worth Airport Terminal D
The principles of suspension used on the
large scale may also appear in contexts less dramatic than road
or rail bridges. Light cable suspension may prove less expensive
and seem more elegant for a footbridge than strong girder
supports. Where such a bridge spans a gap between two buildings,
there is no need to construct special towers, as the buildings
can anchor the cables. Cable suspension may also be augmented by
the inherent stiffness of a structure that has much in common
with a tubular bridge.
Autor:
Daniela Loreta Flores Rivera
Joaquín Alfredo Ménez
Piedra
Daniela Trinidad H. Luz
Karla Janeth Uriostegui
Medina
Mercedes Catalina Vargas
Flores
PROYECTO INTEGRADO
Grado: 2°
Grupo: B
Fecha de entrega: 25 – Mayo –
2010
Sección: Secundaria
Ciclo escolar: 2009 – 2010
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