1. Puentes
2. ¿Cómo intervienen las fuerzas en la construcción de un tablazón colgante?
3. Fuerza de compresión
4. Fuerza gravitatoria
5. Fuerza de cortante
6. Puente simple
7. Historia
8. Cívica y ética
9. English

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

Puentes colgantes:

Un tablazón colgante es un tablazón sostenido por un arco invertido formado por numerosos cables de acero, del que se suspende el tablero del tablazón mediante tirantes verticales. Desde la antigüedad este tipo de tablazóns 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 tablazóns 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 tablazóns colgantes deben estar anclados en cada extremo del tablazón 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 tablazón 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 tablazón 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 tablazón 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 tablazóns colgantes sean más simples de diseñar, calcular y analizar que los tablazóns atirantados, donde la pista está en compresión.

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

Donde un tablazón 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 austeridad de una estructura teniendo mucho en común a un tablazón tubular.

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

Recientes desarrollos en aerodinámica de tablazóns 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 tablazón como ocurrió con el tablazón de Tacoma Narrows.

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

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

Ejemplo Caterina

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

La ligereza de los tablazóns 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 tablazón de piedra.

Actualmente los tablazóns colgantes se utilizan casi exclusivamente para grandes luces; por ello, salvo raras excepciones, todos tienen tablero metálico.El tablazón 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 austeridad 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 tablazón 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 tablazón colgante. Su montaje debe salvar el insuficiente entre las dos torres y para ello hay que tenderlo en el vacío. Esta fase es la más complicada de la construcción de los tablazóns colgantes.Inicialmente se montan unos cables auxiliares, que son los primeros que deben salvar la luz del tablazón y llegar de contrapeso a contrapeso.

La mayoría de los grandes tablazóns 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 tablazóns es variable porque lo son las cargas de tráfico, los tablazóns colgantes en su esquema elemental son muy deformables. Este esquema elemental consiste en el cable principal, las péndolas, y un tablero sin austeridad, o lo que es lo mismo, con articulaciones en los puntos de unión con las péndolas. En la mayoría de los tablazóns colgantes, las péndolas que soportan el tablero son verticales.

El esquema clásico de los tablazóns 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 tablazóns 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 tablazóns 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 tablazóns 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 tablazón Severn en Inglaterra y de los tablazóns 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 tablazón Verrazano Narrows tienen una altura desde el nivel del mar de 210 m, y las de hormigón del tablazón Humber de 155 m.

Puente Humber.

Las torres de los tablazóns 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 tablazóns de hormigón se construyen mediante encofrados trepadores, como en el tablazón de Tancarville, o mediante encofrados deslizantes, como en el tablazón Humber.

El montaje del tablero se ha hecho en muchos de los grandes tablazóns 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 insuficiente 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 insuficiente. Así se construyó el tablazón George Washington, el Golden Gate y muchos de los tablazóns modernos japoneses.

Puente George Washington.

Puente Golden Gate

Otro sistema de montaje, que se ha utilizado en la mayoría de los últimos grandes tablazóns, 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 resuelta, y se elevan a ella desde los cables principales mediante cabrestantes; una vez situadas en su posición resuelta 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 tablazón doble de la Bahía de San Francisco, el Bay Bridge, terminado en 1936; el tablazón Verrazano Narrows en Nueva York; y los modernos: tablazón sobre el río Severn en Inglaterra, los tablazóns sobre el B´sforo en Estambul, y el tablazón sobre el estuario del Humber en Inglaterra.

Puente Bay Bridge, en la Bahía de San Francisco.

El tablazón colgante es, de por sí, una estructura de poca austeridad 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 austeridad, 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 austeridad con mínimo peso.

En este tipo de tablazóns 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 austeridad adecuada. Los cables metálicos adoptan la forma parabólica y son de gran flexibilidad, aunque sus diámetros alcanzan el metro. En el cálculo de estos tablazóns es esencial considerar el efecto del viento porque se trata de estructuras muy ligeras para las luces que salvan.

Son el tipo de tablazóns 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 tablazón 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 tablazón colgante está pensado para la estructura metálica, pero últimamente se ha aplicado el hormigón pretensado, como por ejemplo en el tablazón de Maracaibo, en Venezuela.

Puente Verrazano Bridge en Nueva York.

El tablazón más largo del mundo es el Mackinac y se encuentra en Estados Unidos.

El tablazón Lisboa es el más largo en Europa

Puente Maracaibo en Venezuela

Puentes

Los tablazóns suelen favorecer 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 tablazóns 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 tablazóns que cruzan las autopistas y las vías de tren. Un tablazón 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 tablazóns se realizaran colocando uno o más troncos para cruzar un arroyo o atando cuerdas y cables en valles estrechos. Este tipo de tablazóns todavía se utiliza. Los tablazóns 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 tablazón 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 tablazóns, 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 tablazóns con vigas de madera. La utilización de flotadores en lugar de apoyos fijos creó el tablazón de pontones. Los tablazóns de vigas de madera han sido los más utilizados desde la antigüedad, aunque según la tradición se construyó un tablazón de arco de ladrillos hacia el 1800 a.C. en Babilonia. Otros tipos de construcción, como los tablazóns colgantes y los cantilever, se han utilizado en la India, China y Tíbet. Los tablazóns 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 tablazón 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 tablazón 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 tablazóns colgantes, etc.)

El hecho de trabajar a tracción todos los componentes principales del tablazón colgante ha sido causa del escaso desarrollo que ha tenido este tipo de tablazón 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 calibre, sentido opuesto y están situadas sobre la misma recta.)

En un tablazón 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 tablazón en los anclajes (contraria sino el tablazón 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 calibre, pero de sentido contrario.

Las principales fuerzas son la carga que tiene que soportar el tablazón y el peso propio del tablazón (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 tablazón 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 percibir en las vigas ya que su efecto es menos evidente.

Ejemplo de fuerzas cortantes:

Pensemos en el tablazón hecho con un tronco de árbol. Cuando te paras a la mitad de este tablazón, 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 tablazóns 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 tablazón, y el de los objetos o personas que sostienen.

Historia

CARLOS MEDINA JAIMES

Puentes colgantes

Un tablazón colgante, es un tablazón sostenido por medio de un arco invertido formado por numerosos cables de acero, del que se suspende el tablero del tablazón mediante tirantes verticales.

El diseño actual de los tablazóns colgantes fue desarrollado a principios de siglo XIX. Los primeros ejemplos incluyen los tablazóns de Menai y Conwy (puestos en funcionamiento en 1826) en el Norte del País de Gales y el primer tablazón Hammersmith (1827) en la zona Oeste de Londres. Desde entonces tablazóns colgantes han sido construidos a lo largo de todo el mundo. Esta tipología de tablazón 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 tablazón de mayor insuficiente 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 insuficiente 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 tablazón colgante sobre el Menai, en Inglaterra, salvando un insuficiente 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 tablazón debiera ser montado por dos veces antes de su total reconstrucción en 1940, pero de todos los primeros tablazóns colgantes del mundo es el que más años ha sobrevivido.

Las cadenas fueron sustituidas por cables por primera vez en un tablazón 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 insuficientes 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 tablazón del Grand Trun, de 250 m de insuficiente, agües abajo de las cataratas de Niágara. Así se abrió el camino pare la construcción de tablazóns colgantes cada vez más largos, el cual culminó en el de Verrazano Narrows, a la entrada del puerto de Nueva York, sobre un insuficiente de 1.298 m, el más largo de América, y el de Huber, Inglaterra, con un insuficiente de 1.410 m de luz, el más largo de Europa. El tablazón colgante es, de por sí, una estructura de poca austeridad 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 austeridad, 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 austeridad con mínimo peso.

PUENTES COLGANTES.

ORÍGENES.

• Primer tablazón colgante: Jacob´s Greek en 1801.

• Longitud del insuficiente central: 21 m.

• Proyectista: James Finley.

• Primera patente sobre diseño de tablazóns colgantes en 1808.

• Propietario: James Finley.

• Primera publicación del modelo de un tablazón colgante en1810.

• Por: James Finley.

• Periódico: The Port Folio.

• Puente sobre el estrecho de Menai (U.K.) en 1826

• Longitud del insuficiente central: 177 m.

• Proyectista: Thomas Telford.

• Puente sobre el valle de Sarine en Friburgo (Suiza) en 1834

• Longitud del insuficiente central: 265 m.

• Proyectista: Joseph Chaley.

• Proyectista: Charles Ellet.

• Puente sobre el río Niágara (USA) en 1855.

• Longitud del insuficiente central: 269 m.

• Proyectista: John Roebling.

• Puente de Brooklyn, NY City (USA) en 1883.

• Longitud del insuficiente central: 523 m.

• Proyectista: John y Washington Roebling.

PUENTES COLGANTES.

JUVENTUD Y MADUREZ.

• Puente de St. Johns (Portland, USA) en 1931.

• Longitud del insuficiente central: 396 m.

• Proyectista: David B. Steinman

• Puente George Washington: (New York, USA) en 1931.

• Longitud del insuficiente 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 insuficiente central: 1298 m.

• Proyectista: O. H. Ammann.

• Puente San Francisco-Oakland, (San Francisco, USA) en 1936.

• Longitud del insuficiente central: 704 m.

• Proyectista: L. S. Moisseiff.

• Puente Golden Gate: (San Francisco, USA) en 1937.

• Longitud del insuficiente central: 1280 m.

• Proyectista: J. B. Strauss.

• Puente Bronx-Whitestone, (N. Y. City, USA) en 1939.

• Longitud del insuficiente 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 tablazóns. Los 5 tablazóns más grandes del mundo, en los cuales se ha hecho una gran obtención de ingeniería y seguridad:

1. Akashi-Kaikyo, entre Kobe y Naruto Japón

Año de terminación: 1998

Longitud: 1991m

El tablazón de Akashi-Kaikyo es considerado el tablazón 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 tablazón 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 obtención más costosa que ha hecho Dinamarca en la historia.

3. Runyang Bridge, Jiangsu China

Año de terminación: 2005

Longitud: 1490m

El tablazón de Runyang en China, es el más grande que cruza el RíoYangTse y el tablazón 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 tablazón Jangyn es el segundo tablazón más largo que cruza el río Yangtze de China. Se tiene muy poca información en línea sobre este tablazón, pero estadísticamente es el quinto más largo del mundo.

En la actualidad el tablazón 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 tablazón 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 tablazón comenzó el 5 de enero de 1933 bajo el programa Works Projects Administration (WPA), un programa de obtencións 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 tablazón 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 obtención inicial costó 35 millones de dólares.

Cívica y ética

JUAN MANUEL GUZMÁN SALAS

VENTAJAS

• El insuficiente central puede ser muy largo en relación a la cantidad de material empleado, permitiendo comunicar cañones o vías de agua muy anchos

• Pueden 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 tablazón 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 rumbos

• hace 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 elaborarlos

• Si 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 tablazóns se puede alcanzar distancias de claros muy grandes.

• Con otro tipo de tablazóns, es necesario colocar armaduras, lo cual aumentan el peso, se deben colocar pilotes para sostenerlo pero se reduce el plaza por debajo del tablazón.

• Más largos tramos principales son alcanzables que con cualquier otro tipo de tablazón

• Menos material puede ser necesario que otros tipos de tablazóns, incluso en tramos que pueden lograr, dando lugar a una reducción de costes de construcción

• Excepto 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 tablazón por encima de

• Puede ser más capaces de resistir terremotos movimientos que pueden y más rígida tablazóns más pesado

DESVENTAJAS

• Al faltar austeridad el tablazón se puede volver intransitable en condiciones de fuertes vientos o turbulencias, y requeriría cerrarlo temporalmente al tráfico. Esta falta de austeridad 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 caro

• Problemas en encuentro con carpinterías, arranque y coronación de la fachada.

• Requiere mano de obtención especializada. Es mucho más cara.

• A veces es más ancha que el muro a la capuchina.

• A falta de austeridad en el tablazón 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 tablazón vibrando bajo fuertes vientos.

• La cubierta de la austeridad relativamente baja en comparación con otros (no suspensión) tipos de tablazóns 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 tablazón 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 bridge

• Less material may be required than other bridge types, even at spans they can achieve, leading to a reduced construction cost

• Except 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 above

• May 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 winds

• The 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 occur

• Some 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

presi_1996[arroba]hotmail.com

PROYECTO INTEGRADO

Grado: 2°

Grupo: B

Fecha de entrega: 25 - Mayo – 2010

Sección: Secundaria

Ciclo escolar: 2009 - 2010