Un puente es una construcción que permite salvar un accidente geográfico como un río, un cañón, un valle o un cuerpo de agua, o cualquier otro obstáculo físico, como una carretera, un camino, una vía férrea. El diseño de cada puente varía dependiendo de su función y de la naturaleza del terreno sobre el que se construye.
Su proyecto y su cálculo pertenecen a la ingeniería estructural, siendo numerosos los tipos de diseños que se han aplicado a lo largo de la historia, influidos por los materiales disponibles, las técnicas desarrolladas y las consideraciones económicas, entre otros factores. Al momento de analizar el diseño de un puente, la calidad del suelo o roca donde habrá de apoyarse y el régimen del río por encima del que cruza son de suma importancia para garantizar la vida del mismo.
La necesidad humana de cruzar pequeños arroyos y ríos fue el comienzo de la historia de los puentes. Hasta el día de hoy, la técnica ha pasado desde una simple losa hasta grandes puentes colgantes que miden varios kilómetros y que cruzan bahías. Los puentes se han convertido a lo largo de la historia no solo en un elemento muy básico para una sociedad, sino en símbolo de su capacidad tecnológica.
Los puentes tienen su origen en la misma prehistoria. Posiblemente el primer puente de la historia fue un árbol que usó un ser prehistórico para conectar las dos orillas de un río. También utilizaron losas de piedra para arroyos pequeños cuando no había árboles cerca. Los siguientes puentes fueron arcos hechos con troncos o tablones y ocasionalmente con piedras, empleando un soporte simple y colocando vigas transversales. La mayoría de estos primeros puentes eran muy pobremente construidos y raramente soportaban cargas muy pesadas. Fue esta insuficiencia la que llevó al desarrollo de mejores puentes.
Un puente en arco es un puente con apoyos situados en los extremos de la luz a salvar, entre los cuales se dispone una estructura con forma de arco con la que se transmiten las cargas. El tablero puede estar apoyado o colgado de esta estructura principal, dando origen a distintos tipos de puentes arco en función de la posición relativa del tablero respecto al arco.
El arco fue usado por primera vez por el Imperio romano para puentes y acueductos, algunos de los cuales todavía se mantienen en pie. Los puentes basados en arcos podían soportar condiciones que antes habrían destruido a cualquier puente.
Un ejemplo de esto es el Puente de Alcántara, construido sobre el Río Tajo, cerca de Portugal. La mayoría de los puentes anteriores habrían sido barridos por la fuerte corriente. Los romanos también usaban cemento, que reducía la variación de la fuerza que tenía la piedra natural. Un tipo de cemento, llamado puzolana, consistía en agua, limo, arena y roca volcánica. Los puentes de ladrillo y mortero fueron retomados después de la era romana, ya que la tecnología del cemento se perdió y más tarde fue redescubierta.
Los puentes de cuerdas, un tipo sencillo de puentes suspendidos, fueron usados por la civilización Inca en los Andes de Sudamérica, justo antes de la colonización europea en el siglo XVI.
Después de esto, la construcción de puentes no sufrió cambios sustanciales durante mucho tiempo. La piedra y la madera se utilizaban prácticamente de la misma manera durante la época napoleónica que durante el reinado de Julio César, incluso mucho tiempo antes. La construcción de los puentes fue evolucionando conforme la necesidad que de ellos se sentía. Cuando Roma empezó a conquistar la mayor parte del mundo conocido, iban levantando puentes de madera más o menos permanentes; cuando construyeron calzadas pavimentadas, alzaron puentes de piedra labrada.
A la caída del Imperio romano, el arte sufrió un gran retroceso durante más de seis siglos. El hombre medieval veía en los ríos una defensa natural contra las invasiones, por lo que no consideraba necesario la construcción de los medios para salvarlos. El puente era un punto débil en el sistema defensivo feudal. Por lo tanto muchos de los que estaban construidos fueron desmantelados, y los pocos que quedaron estaban protegidos con fortificaciones.
Un tipo fue muy habitual en Europa, el de los puentes habitados, con viviendas y tiendas. Su origen tuvo una única motivación, la fiscalidad: en esos puentes vivían los pobres y los comerciantes que buscaban evadir el contrato de censo (pagable al propietario del suelo) y el peaje (concesión, pagable al señor feudal). Prácticamente han desaparecido todos.
Durante el siglo XVIII hubo muchas innovaciones en el diseño de puentes con vigas por parte de Hans Ulrich, Johannes Grubenmann y otros. El primer libro de ingeniería para la construcción de puentes fue escrito por Hubert Gautier en 1716.
Con la Revolución industrial en el siglo XIX, los sistemas de celosía de hierro forjado fueron desarrollados para puentes más grandes, pero el hierro no tenía la fuerza elástica necesaria para soportar grandes cargas. Con la llegada del acero, que tiene un alto límite elástico, fueron construidos puentes mucho más largos, en muchos casos utilizando las ideas de Gustave Eiffel.
En su aspecto técnico, la ingeniería de un puente tradicional diferencia, además de los cimientos, dos partes esenciales: la superestructura y la infraestructura, y en ellas, pueden desglosarse los siguientes componentes básicos:
En cuanto a la estructura arquitectónica, en un puente se pueden distinguir:
Existen cinco tipos principales de puentes: puentes viga, en ménsula, en arco, colgantes y atirantados. El resto son derivados de estos.
En viga (viaducto ferroviario en Stuttgart Cannstatt), trabaja a tracción en la zona inferior de la estructura y compresión en la superior, es decir, soporta un esfuerzo de flexión. No todos los viaductos son puentes viga; muchos son en ménsula.
En ménsula (puente Rosario-Victoria), trabaja a tracción en la zona superior de la estructura y compresión en la inferior. Los puentes atirantados (foto) son una derivación de este estilo.
En arco (puente de Alcántara), trabaja a compresión en la mayor parte de la estructura. Usado desde la Antigüedad.
Colgante (puente Golden Gate), trabaja a tracción en la mayor parte de la estructura.
Apuntalado (puente del General Hertzog) compuesto de elementos conectados con tensión, compresión o ambos.
Atirantado (puente del Amor, Taiwán). Su tablero está suspendido de uno o varios pilones centrales mediante obenques.
Un puente es diseñado para ferrocarriles, tráfico automovilístico o peatonal, tuberías de gas o agua para su transporte o tráfico marítimo. En algunos casos puede haber restricciones en su uso. Por ejemplo, puede ser un puente en una autopista y estar prohibido para peatones y bicicletas, o un puente peatonal, posiblemente también para bicicletas.
Las partes inferiores de los puentes alrededor de todo el mundo son puntos frecuentes de grafiti.
Un acueducto es un puente que transporta agua, asemejando a un viaducto, que es un puente que conecta puntos de altura semejante.
Para crear una imagen bella, algunos puentes son construidos mucho más altos de lo necesario. Este tipo, frecuentemente encontrado en jardines con estilo asiático oriental, es llamado «puente luna», evocando a la luna llena en ascenso.
Otros puentes de jardín pueden cruzar solo un arroyo seco de guijarros lavados, intentando únicamente transmitir la sensación de un verdadero arroyo.
Comúnmente en palacios un puente será construido sobre una corriente artificial de agua simbólicamente como un paso a un lugar o estado mental importante. Un conjunto de cinco puentes cruzan un sinuoso arroyo en un importante jardín de la Ciudad Prohibida en Pekín, China. El puente central fue reservado exclusivamente para el uso del emperador, la emperatriz y sus sirvientes.
Los puentes pueden ser clasificados por la forma en que las cuatro fuerzas de tensión, compresión, flexión y tensión cortante o cizalladura están distribuidas en toda su estructura. La mayor parte de los puentes emplea todas las fuerzas principales en cierto grado, pero solo unas pocas predominan. La separación de fuerzas puede estar bastante clara. En un puente suspendido, los elementos en tensión son distintos en forma y disposición. En otros casos las fuerzas pueden estar distribuidas entre un gran número de miembros, tal como en uno apuntalado, o no muy perceptibles a simple vista como en una caja de vigas. Los puentes también pueden ser clasificados por su linaje.
La eficiencia estructural de un puente puede ser considerada como el ratio (cociente) entre la carga que puede soportar el puente y el peso del propio puente, dado un determinado conjunto de materiales. En un desafío común, algunos estudiantes son divididos en grupos y reciben cierta cantidad de palos de madera, una distancia para construir y pegamento, y después les piden que construyan un puente que será puesto a prueba hasta destruirlo, agregando progresivamente carga en su centro. El puente que resista la mayor carga es el más eficiente. Una medición más formal de este ejercicio es pesar el puente completado en lugar de medir una cantidad arreglada de materiales proporcionados y determinar el múltiplo de este peso que el puente puede soportar, una prueba que enfatiza la economía de los materiales y la eficiencia de las ensambladuras con pegamento.
La eficiencia económica de un puente depende de su ubicación, del tráfico potencial que pueda captar y del importe de los ahorros que conlleva la construcción del puente (en lugar de, por ejemplo, un transbordador, o una ruta más larga) comparado con su coste. El costo de su vida útil está compuesto de materiales, mano de obra, maquinaria, ingeniería, costo del dinero, seguros, mantenimiento, renovación y, finalmente, demolición y eliminación de sus asociados, reciclado y reemplazamiento, menos el valor de chatarra y reutilización de sus componentes. Los puentes que emplean solo compresión, son relativamente ineficientes estructuralmente, pero pueden ser altamente eficientes económicamente donde los materiales necesarios están disponibles cerca de su emplazamiento y el costo de la mano de obra es bajo. Para puentes de tamaño medio, los apuntalados o de vigas suelen ser los más económicos, mientras que en algunos casos, la apariencia del puente puede ser más importante que su eficiencia de costo. Los puentes más grandes generalmente deben construirse suspendidos.
En una estadística realizada en 1976, sobre las causas de fallo o rotura de 143 puentes en todo el mundo, resultó:
Esto muestra que los aspectos hidráulicos son fundamentales en los puentes; un buen conocimiento de estos aspectos hará el puente más seguro y barato.
Algunos puentes pueden tener instalaciones especiales, como la torre del puente Nový Most en Bratislava, que contiene un restaurante. En otros puentes suspendidos, pueden instalarse antenas de transmisión. Un puente sobre el Arno en Florencia (Italia) tiene tiendas comerciales a ambos lados del mismo.
Un puente puede contener líneas eléctricas, como el Puente Storstrøm. Además los puentes también soportan tuberías, líneas de distribución de energía o de agua mediante una carretera o una línea férrea.
Se usan diversos materiales en la construcción de puentes. En la antigüedad, se utilizaba principalmente madera y posteriormente roca. Más recientemente se han construido los puentes metálicos, material que les da mucha mayor fuerza. Los principales materiales que se emplean para la edificación de los puentes son:
Puente atirantado de pilón contrapeso
Pasarela de acceso a aeronaves
Muelle flotante
Puente de madera que une Punta del Caimán con la playa de la Gaviota, en Isla Cristina, provincia de Huelva.
A continuación se muestran algunas de las construcciones de puentes móviles:
Puente retráctil, deslizante o de desplazamiento horizontal
Puente de elevación vertical o de levante
Puente giratorio o de oscilación
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