puente atirantado -Cable-stayed bridge

Puente suspendido en cables
El puente Russky en Vladivostok tiene una luz central de 1104 metros.  Es el puente atirantado más largo del mundo.
El puente Russky en Vladivostok tiene una luz central de 1104 metros. Es el puente atirantado más largo del mundo.
Antepasado Puente colgante
Relacionado Puente extradosado
Descendiente Puente atirantado de larguero lateral , puente colgante autoanclado , puente atirantado de larguero en voladizo
lleva Peatones , bicicletas , automóviles , camiones , tren ligero
rango de alcance Medio a Largo
Material Cuerda de acero , vigas cajón de hormigón postensado , pilones de acero o de hormigón
Móvil No
Esfuerzo de diseño medio
Se requiere cimbra Normalmente ninguno

Un puente atirantado tiene una o más torres (o pilones ), desde las cuales los cables sostienen el tablero del puente. Una característica distintiva son los cables o tirantes , que van directamente desde la torre hasta el tablero, normalmente formando un patrón en forma de abanico o una serie de líneas paralelas. Esto contrasta con el puente colgante moderno , donde los cables que soportan el tablero están suspendidos verticalmente del cable principal, anclados en ambos extremos del puente y corriendo entre las torres. El puente atirantado es óptimo para luces más largas que los puentes en voladizo y más cortas que los puentes colgantes. Este es el rango dentro del cual los puentes en voladizo se volverían rápidamente más pesados ​​y el cableado de los puentes colgantes sería más costoso.

Los puentes atirantados se diseñaron y construyeron a fines del siglo XVI, y la forma encontró un amplio uso a fines del siglo XIX. Los primeros ejemplos, incluido el Puente de Brooklyn , a menudo combinaban características de los diseños suspendidos y atirantados. Los diseños atirantados cayeron en desgracia a principios del siglo XX, ya que los espacios más grandes se salvaron utilizando diseños de suspensión puros y los más cortos utilizando varios sistemas construidos con hormigón armado . Volvió a la prominencia a fines del siglo XX cuando la combinación de nuevos materiales, maquinaria de construcción más grande y la necesidad de reemplazar puentes más antiguos redujeron el precio relativo de estos diseños.

Historia

Puente atirantado del erudito renacentista Fausto Veranzio , de 1595/1616. Antes de la fabricación industrial de cables pesados ​​(cables de acero), los puentes suspendidos o atirantados se construían primero con varillas unidas (cadenas).

Los puentes atirantados datan de 1595, donde se encontraron diseños en Machinae Novae , un libro del inventor croata - veneciano Fausto Veranzio . Muchos de los primeros puentes colgantes eran construcciones atirantadas, incluido el puente peatonal Dryburgh Abbey Bridge de 1817 , el puente Victoria patentado de James Dredge , Bath (1836) y el posterior Albert Bridge (1872) y el puente de Brooklyn (1883). Sus diseñadores descubrieron que la combinación de tecnologías creaba un puente más rígido. John A. Roebling aprovechó esto especialmente para limitar las deformaciones debidas a las cargas ferroviarias en el puente colgante de las Cataratas del Niágara .

El ejemplo sobreviviente más antiguo conocido de un verdadero puente atirantado en los Estados Unidos es el puente colgante Bluff Dale de acero o hierro en gran parte intacto de EE Runyon con largueros de madera y plataforma en Bluff Dale, Texas (1890), o sus semanas antes pero arruinado Barton Creek Puente entre Huckabay, Texas y Gordon, Texas (1889 o 1890). En el siglo XX, los primeros ejemplos de puentes atirantados incluyen el inusual puente Cassagnes de A. Gisclard (1899), en el que la parte horizontal de las fuerzas del cable se equilibra con un cable de amarre horizontal separado, lo que evita una compresión significativa en el tablero, y G Puente de Leinekugel le Coq en Lézardrieux en Bretaña (1924). Eduardo Torroja diseñó un acueducto atirantado en Tempul en 1926. El puente atirantado con cubierta de hormigón de Albert Caquot de 1952 sobre el canal Donzère-Mondragon en Pierrelatte es uno de los primeros de tipo moderno, pero tuvo poca influencia en el desarrollo posterior. . El puente Strömsund con cubierta de acero diseñado por Franz Dischinger (1955) es, por lo tanto, más citado como el primer puente atirantado moderno.

Puente Abdoun , Amman, Jordania, ejemplo de un puente extradosado

Otros pioneros clave fueron Fabrizio de Miranda , Riccardo Morandi y Fritz Leonhardt . Los primeros puentes de este período usaban muy pocos tirantes, como en el Puente Theodor Heuss (1958). Sin embargo, esto implica costos de construcción sustanciales y las estructuras más modernas tienden a usar muchos más cables para garantizar una mayor economía.

Comparación con puente colgante

Puente Ada al anochecer en Belgrado ( Serbia )
Prins Clausbrug cruzando el canal Ámsterdam-Rin en Utrecht

Los puentes atirantados pueden parecer similares a los puentes colgantes , pero son bastante diferentes en principio y en su construcción. En los puentes colgantes, grandes cables principales (normalmente dos) cuelgan entre las torres y se anclan en cada extremo al suelo. Esto puede ser difícil de implementar cuando las condiciones del suelo son malas. Los cables principales, que pueden moverse libremente sobre los apoyos de las torres, soportan la carga del tablero del puente. Antes de instalar la plataforma, los cables están bajo tensión por su propio peso. A lo largo de los cables principales, cables o varillas más pequeños se conectan a la plataforma del puente, que se levanta en secciones. Mientras se hace esto, la tensión en los cables aumenta, al igual que la carga viva del tráfico que cruza el puente. La tensión en los cables principales se transfiere al suelo en los anclajes y por compresión hacia abajo en las torres.

En los puentes atirantados, las torres son las principales estructuras portantes que transmiten las cargas del puente al suelo. A menudo se utiliza un enfoque en voladizo para soportar la plataforma del puente cerca de las torres, pero las longitudes más alejadas de ellas están soportadas por cables que van directamente a las torres. Eso tiene la desventaja, a diferencia del puente colgante, de que los cables tiran hacia los lados en lugar de directamente hacia arriba, lo que requiere que la plataforma del puente sea más fuerte para resistir las cargas de compresión horizontales resultantes, pero tiene la ventaja de no requerir anclajes firmes. para resistir el tirón horizontal de los cables principales del puente colgante. Por diseño, todas las fuerzas horizontales estáticas del puente atirantado están equilibradas para que las torres de soporte no tiendan a inclinarse o deslizarse y, por lo tanto, solo deben resistir las fuerzas horizontales de las cargas vivas.

Las siguientes son ventajas clave de la forma atirantada:

  • rigidez mucho mayor que el puente colgante, por lo que se reducen las deformaciones del tablero bajo cargas vivas
  • se puede construir en voladizo desde la torre: los cables actúan como soportes temporales y permanentes para la plataforma del puente
  • para un puente simétrico (en el que los vanos a ambos lados de la torre son iguales), no se requiere el equilibrio de fuerzas horizontales ni grandes anclajes al suelo

diseños

Hay cuatro clases principales de aparejos en puentes atirantados: mono , arpa , abanico y estrella .

  • El diseño mono utiliza un solo cable desde sus torres y es uno de los ejemplos menos utilizados de la clase.
  • En el diseño de arpa o paralelo , los cables son casi paralelos de modo que la altura de su unión a la torre es proporcional a la distancia desde la torre hasta su montaje en la cubierta.
  • En el diseño del ventilador , todos los cables se conectan o pasan por encima de las torres. El diseño del ventilador es estructuralmente superior con un momento mínimo aplicado a las torres, pero, por razones prácticas, se prefiere el ventilador modificado (también llamado semiventilador), especialmente donde se necesitan muchos cables. En la disposición de ventilador modificada, los cables terminan cerca de la parte superior de la torre, pero están lo suficientemente separados entre sí para permitir una mejor terminación, una mejor protección ambiental y un buen acceso a los cables individuales para el mantenimiento.
  • En el diseño de estrella , otro diseño relativamente raro, los cables están separados en la torre, como el diseño de arpa, pero se conectan a un punto o varios puntos muy próximos en la cubierta.
Todas las disposiciones de siete columnas de un puente atirantado.

También hay siete arreglos principales para columnas de soporte: simple , doble , portal , en forma de A, en forma de H , en forma de Y invertida y en forma de M. Los últimos tres son arreglos híbridos que combinan dos arreglos en uno.

Según el diseño, las columnas pueden ser verticales o en ángulo o curvas en relación con la plataforma del puente.

variaciones

Puente atirantado de viga lateral

Puente de la Unidad , uniendo San Pedro Garza García y Monterrey , un puente atirantado Cantilever spar

Un puente atirantado de larguero lateral utiliza una torre central apoyada solo en un lado. Este diseño permite la construcción de un puente curvo.

Puente atirantado de mástil en voladizo

Mucho más radical en su estructura, el Puente del Alamillo (1992) utiliza un solo larguero en voladizo en un lado del tramo, con cables en un lado solo para soportar el tablero del puente. A diferencia de otros tipos atirantados, este puente ejerce una fuerza de vuelco considerable sobre su base y el larguero debe resistir la flexión causada por los cables, ya que las fuerzas de los cables no están equilibradas por los cables opuestos. El larguero de este puente en particular forma el gnomon de un gran reloj de sol de jardín . Los puentes relacionados del arquitecto Santiago Calatrava incluyen el Puente de la Mujer (2001), el Puente Sundial (2004), el Puente Chords (2008) y el Puente Assut de l'Or (2008).

Puente atirantado de varios vanos

El puente Zhivopisny en Moscú es un diseño de varios tramos.

Los puentes atirantados con más de tres vanos implican diseños significativamente más desafiantes que las estructuras de 2 o 3 vanos.

En un puente atirantado de 2 o 3 vanos, las cargas de los vanos principales normalmente se anclan cerca de los estribos de los extremos mediante tirantes en los vanos de los extremos. Para más luces, este no es el caso y la estructura del puente es menos rígida en general. Esto puede crear dificultades tanto en el diseño del tablero como de los pilones. Ejemplos de estructuras de tramos múltiples en las que este es el caso incluyen el puente Ting Kau , donde se utilizan soportes de 'arriostramiento transversal' adicionales para estabilizar las torres; Viaducto de Millau y Puente de Mezcala , donde se utilizan torres de dos patas; y el Puente General Rafael Urdaneta , donde se adoptaron torres de entramado muy rígido de varias patas. Una situación similar con un puente colgante se encuentra tanto en el Gran Puente Seto como en el Puente de la Bahía de San Francisco-Oakland, donde se requieren pilares de anclaje adicionales después de cada juego de tres tramos colgantes; esta solución también se puede adaptar para puentes atirantados.

Puente extradosado

El Twinkle-Kisogawa es un diseño extradosado, con espacios largos entre las secciones soportadas por cable.

Un puente extradosado es un puente atirantado con un tablero de puente más sólido que, al ser más rígido y resistente, permite omitir los cables cerca de la torre y que las torres sean más bajas en proporción a la luz. Los primeros puentes extradosados ​​fueron el Puente Ganter y el Puente Sunniberg en Suiza. El primer puente extradosado en los Estados Unidos, el Pearl Harbor Memorial Bridge, se construyó para llevar la I-95 a través del río Quinnipiac en New Haven, Connecticut, y se inauguró en junio de 2012.

Puente atirantado con sistema de cuna

Un sistema de cuna transporta los torones dentro de los tirantes desde tablero de puente a tablero de puente, como un elemento continuo, eliminando los anclajes en los pilones. Cada hilo de acero revestido con epoxi se transporta dentro de la cuna en un tubo de acero de una pulgada (2,54 cm). Cada hebra actúa de forma independiente, lo que permite la extracción, inspección y sustitución de hebras individuales. Los primeros dos puentes de este tipo son el Puente Penobscot Narrows , terminado en 2006, y el Veterans' Glass City Skyway , terminado en 2007.

Tipos de puentes relacionados

Puente colgante autoanclado

Un puente colgante autoanclado tiene cierta similitud en principio con el tipo atirantado en que las fuerzas de tensión que evitan que el tablero se caiga se convierten en fuerzas de compresión verticalmente en la torre y horizontalmente a lo largo de la estructura del tablero. También está relacionado con el puente colgante por tener cables principales arqueados con cables de suspensión, aunque el tipo autoanclado carece de los anclajes de cables pesados ​​del puente colgante ordinario. A diferencia de un puente atirantado o un puente colgante, el puente colgante autoanclado debe estar soportado por una cimbra durante la construcción y, por lo tanto, es más costoso de construir.

Puentes atirantados notables

Puente Erasmus, Erasmusbrug , en Róterdam , Países Bajos
  • Puente Erasmus cruza el Nieuwe Maas en Rotterdam , Países Bajos . El tramo sur del puente tiene un puente basculante de 89 metros (292 pies) para barcos que no pueden pasar por debajo del puente. El puente basculante es el más grande y pesado de Europa occidental y tiene el panel más grande de su tipo en el mundo.
Una vista del Puente del Metro del Cuerno de Oro , con la Torre Galata en el extremo izquierdo del marco, Estambul , Turquía
  • El puente del metro Golden Horn , conecta la antigua península de Estambul con el distrito de Gálata y es el primer puente atirantado de Turquía .
  • El Puente Internacional Gordie Howe actualmente en construcción, que conecta Detroit, Michigan con Windsor, Ontario, tendrá dos torres en forma de "A" construidas a orillas del río Detroit, seis carriles para el tráfico de automóviles y un sendero para bicicletas y peatones. Tendrá 2,5 kilómetros (1,6 millas) de largo. Una vez completado en 2024, tendrá el tramo principal más largo de cualquier puente atirantado en América del Norte con 853 metros (2799 pies).
  • Puente marítimo de Jiaxing-Shaoxing , provincia de Zhejiang , China. El puente es una estructura de ocho carriles que se extiende 10.100 metros (6,3 millas) a través de la bahía de Hangzhou , conectando Jiaxing y Shaoxing , dos ciudades de la provincia de Zhejiang. Fue inaugurado el 23 de julio de 2013 y actualmente es el puente atirantado más largo del mundo.
  • Puente John James Audubon (río Mississippi) : el puente atirantado más largo del hemisferio occidental, que cruza el río Mississippi entre New Roads, Louisiana y St. Francisville, Louisiana .
  • Puente Kap Shui Mun : puente atirantado de carretera y ferrocarril con el tramo más largo cuando se abre
  • Puente Kosciuszko : conecta los distritos de Brooklyn y Queens en la ciudad de Nueva York, reemplazando un puente de celosía del mismo nombre. El primer tramo atirantado (que tiene temporalmente tres carriles en cada dirección) se abrió al tráfico en abril de 2017. Un segundo tramo, casi idéntico, se abrió el 29 de agosto de 2019.
Puente Margaret Hunt Hill sobre el río Trinity en Dallas , Texas , EE. UU. (2012)
  • Puente Margaret Hunt Hill en Dallas , Texas , EE. UU., que se inauguró en 2012 y atraviesa el río Trinity . En 2012, el puente recibió un Premio al Logro Sobresaliente en Ingeniería Civil de la sección de Texas de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles . El puente también recibió un premio de la Convención Europea para la Construcción de Acero para Puentes de Acero de 2012.
  • Viaducto de Millau , el puente con los pilares más altos del mundo: 341 metros (1119 pies) de altura y calzada de 266 metros (873 pies) de altura, que cruza el río Tarn en Francia. Con una longitud total de 2.460 metros (8.070 pies) y siete torres, también tiene la cubierta suspendida atirantada más larga del mundo.
Most SNP (Puente del Levantamiento Nacional Eslovaco): el puente atirantado más largo del mundo que tiene una torre y un plano atirantado (Bratislava, Eslovaquia, 1967-1972).
  • Most SNP (Nový most), el puente atirantado más largo del mundo en su categoría con una torre y un plano atirantado, que cruza el Danubio en Bratislava , Eslovaquia . El tramo principal es de 303 metros (994 pies), con una longitud total de 430,8 metros (1413 pies). El único miembro de la Federación Mundial de Grandes Torres que se utiliza principalmente como puente. Alberga un restaurante con platillo volador en la parte superior del pilón de 85 metros (279 pies) de altura.
  • El puente Octavio Frias de Oliveira cruza el río Pinheiros en São Paulo , 2008. Tiene un pilón de 138 metros (453 pies) de altura bajo el cual se cruzan dos caminos atirantados que giran 90 ° hacia la orilla opuesta del río.
  • Puente de Oresund , un puente de carretera de cuatro carriles y ferrocarril de dos vías combinado con un tramo principal de 490 metros (1.610 pies) y una longitud total de 7,85 kilómetros (4,88 millas), que cruza el Öresund entre Malmö , Suecia, y la capital danesa región _
El puente Pelješac conecta el enclave croata del sureste con el resto del país.
  • Puente Pelješac , condado de Dubrovnik-Neretva , Croacia. Es un puente de carretera de 2.404 metros (7.887 pies) de largo y 98 metros (322 pies) de altura que conecta el semi-enclave del sureste con el resto del país, atravesando el canal marítimo entre Komarna y Pelješac .
  • Puente y observatorio de Penobscot Narrows , un puente de carretera con un observatorio en la parte superior de una de las torres y un tramo de 2120 pies (646 m).
  • Ponte Morandi , parte del cual se derrumbó durante una tormenta el 14 de agosto de 2018
  • Pont de Normandie , cruza el Sena en Normandía , Francia (1988 - 1995) – brevemente el puente atirantado más largo del mundo.
  • Queensferry Crossing (anteriormente Forth Replacement Crossing) es un puente de carretera en Escocia. Está construido junto con el puente colgante existente de Forth Road a través del Firth of Forth y, una vez finalizado en 2017, se convirtió en el puente atirantado de tres torres más largo del mundo con 2700 m.
  • Pont de Brotonne , primer puente atirantado moderno de este tipo, abierto al tráfico en 1977.
  • El puente de Rande en España, cerca de Vigo, es el puente atirantado de carretera con el tramo más largo y delgado del mundo en el momento de su construcción (1973-1977). Tres vanos largos de 148 metros (486 pies) + 400 metros (1300 pies) + 148 metros (486 pies). Pilones de hormigón, viga de acero.
  • El puente Rio-Antirio cruza el Golfo de Corinto cerca de Patras , Grecia. Con una longitud total de 2.880 metros (9.450 pies) y cuatro torres, tiene el segundo tablero suspendido atirantado más largo del mundo (2.258 metros (7.408 pies) de largo), con solo el tablero del viaducto de Millau en el sur de Francia siendo más largo a 2.460 metros (8.070 pies). Sin embargo, dado que este último también está soportado por apoyos en los pilones además de los tirantes, el tablero del puente Río-Antirrio podría considerarse el tablero totalmente suspendido atirantado más largo del mundo.
  • Puente Russky , el puente atirantado con el tramo más largo del mundo, con 1.104 metros (3.622 pies) metros. Vladivostok , Rusia .
El Puente Río Negro , con 3.595 metros (11.795 pies), es el puente atirantado más largo de Brasil .

Referencias

Otras lecturas

  • De Miranda F., et al., (1979), "Problemas básicos en puentes atirantados de grandes luces", Rep. n. 25, Dipartimento di Strutture – Università di Calabria – Arcavacata (CS) Italia, (242 pagg.) Septiembre 1979.
  • Gregorio, Frank Hutson; Freeman, Ralph Anthony (1987). El puente atirantado de Bangkok . Consultores de ingeniería 3F, Bangkok. ISBN 974-410-097-4.
  • Podolni, Walter; Scalzi, John B. (1986). Construcción y diseño de puentes atirantados (2ª ed.). Nueva York: Wiley. ISBN 0471826553.*
  • Walther, René; et al. (1999). Puentes atirantados (2ª ed.). Tomás Telford. ISBN 0-7277-2773-7.

enlaces externos