Cómo se construye un puente colgante

Los puentes colgantes son uno de los primeros tipos de puentes ideados por el hombre. Los diseños algo más sofisticados incorporan una superficie plana sobre la cual una persona puede caminar, con ayuda de pasamanos.

En el siglo VIII, los constructores chinos de puentes construían puentes colgantes colocando tablones entre pares de cadenas de hierro. Proporcionando esencialmente una plataforma flexible que descansaba sobre los cables.

Historia de los puentes colgantes

No todos los puentes colgantes son una maravilla de la ingeniería del acero moderno. De hecho, los primeros estaban hechos de hierba torcida.

Cuando los conquistadores españoles llegaron a Perú en 1532, descubrieron un imperio incaico conectado por cientos de puentes colgantes.

Estos puentes incaicos podían alcanzar más de 150 pies (46 metros) a través de profundas gargantas de montañas. Europa, no vería su primer puente colgante hasta casi 300 años después.

Por supuesto, los puentes colgantes hechos de hierba torcida no duran mucho tiempo. Requieren reemplazo continuo para garantizar un viaje seguro. Hoy en día, solo queda un puente de este tipo en los Andes, mide 90 pies (27 metros).

Puentes similares fueron construidos en varias partes del mundo durante los siglos posteriores. Pero la era moderna de los puentes colgantes comenzó en 1808.

Un estadounidense llamado James Finley patentó un sistema para suspender una plataforma rígida en los cables de un puente. Finley construyó más de una docena de pequeños puentes.

El primer puente importante que incorporó su técnica fue construido por Thomas Telford. Fue terminado en 1825 y estaba ubicado sobre el estrecho de Menai en Inglaterra.

Otro estadounidense, John Roebling, desarrolló dos mejoras importantes en el diseño de puentes colgantes a mediados del siglo XIX. En el sitio web Engineering and technology History Wiki encontrarás detalles de la vida de este extraordinario ingeniero.

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Las primeras innovaciones en puentes colgantes

La primera mejora fue endurecer la plataforma para hacerla más rígida. Utilizando vigas (matrices de vigas horizontales y verticales que se cruzan con vigas diagonales).

La experiencia ha demostrado que el viento o las cargas de tráfico rítmico podrían generar vibraciones intensas. Cuando las cubiertas son excesivamente rígidas las vibraciones podrían salirse de control y literalmente romper el puente.

La otra innovación importante de Roebling fue la construcción de cables especiales para el soporte del puente. En 1830, los ingenieros franceses demostraron que los cables de hilos trenzados funcionan mejor que las cadenas para suspender puentes.

Roebling desarrolló un método para "girar" o construir, los cables en el sitio, en lugar de transportar cables prefabricados. Su método todavía se usa comúnmente (aunque no exclusivamente) en nuevos puentes.

En un puente colgante, la cubierta que transporta el tráfico está sostenida por una serie de cables de acero. Estos están suspendidos de cables enormes colgados entre altas torres.

Puentes colgantes famosos

Dos de los puentes colgantes más famosos se encuentran en los Estados Unidos. El Puente de Brooklyn en Nueva York y el Puente Golden Gate en San Francisco.

El puente Akashi Kaikyo en Japón, que se completó en 1998, contiene el tramo de suspensión más largo del mundo. La distancia entre torres de apoyo es de 6,529 pies (1,991 m).

Todo el puente, incluidas las partes entre las torres y las orillas, totaliza casi 2.5 millas (4 km). La construcción del puente Akashi Kaikyo tomó diez años, a un costo de USD 3,600 millones e involucró seis lesionados.

Un siglo antes, la construcción del Puente de Brooklyn, con una longitud de 1.600 pies (490 m). Tomó 14 años y resultó en la pérdida de 27 vidas.

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Características de los puentes colgantes

Los medios y métodos de construcción de un puente dependen del tipo de puente. Valoremos algunas características del funcionamiento de los puentes colgantes.

Funcionamiento básico de un puente colgante

Los puentes colgantes mantienen la vía de tránsito suspendida por medio de cables, cuerdas o cadenas desde dos torres altas.

Estas torres soportan la mayor parte del peso cuando la compresión empuja hacia abajo en la plataforma del puente colgante. Luego sube por los cables, cuerdas o cadenas para transferir la compresión a las torres.

Las torres luego disipan la compresión directamente en la tierra. Los cables de soporte, por otro lado, reciben las fuerzas de tensión del puente. Estos cables corren horizontalmente entre los dos anclajes remotos.

Los anclajes de los puentes son esencialmente de roca sólida o bloques de hormigón macizo en los que el puente está conectado a tierra. La fuerza de tensión pasa a los anclajes y al suelo.
Además de los cables, casi todos los puentes colgantes cuentan con un sistema de armadura de soporte debajo de la plataforma del puente.
Este recibe el nombre de plataforma de cubierta, ayuda a endurecer la cubierta. También reduce la tendencia de la carretera a oscilar y ondular.

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Otras características de los puentes colgantes

Los puentes colgantes pueden cruzar fácilmente distancias entre 2,000 y 7,000 pies (610 y 2,134 metros). Esto les permite abarcar distancias más allá del alcance de otros diseños de puentes.

Sin embargo, dada la complejidad de su diseño y los materiales necesarios para construirlos, con frecuencia también son la opción de fabricación más costosa.

Las características básicas de los puentes colgantes han cambiado poco en el transcurso del tiempo. La técnica de construcción se ha mantenido, los cambios en realidad están asociados a la calidad de los materiales.

La estructura de los puentes colgantes se ha mantenido desde sus inicios debido a su robusta conformación. La mayoría de los puentes colgantes actuales tienen torres espaciadas y cables que van desde cada torre hasta el suelo.

Desde ahí continúa hasta la siguiente torre, repitiendo la estructura a cada lado del puente. Estas torres soportan la presión de los cables y la mayor parte del peso de la carretera.Construir un puente colgante requiere de ingenieros y personal especializado que calculen todos los factores involucrados para evitar su colapso.

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Diseño de un puente colgante

Cada puente colgante debe diseñarse individualmente para tener en cuenta muchos factores. Por ejemplo, la geología del sitio proporciona una base para torres y anclajes de cables, puede ser susceptible a terremotos.

La profundidad y la naturaleza del agua puenteada, por ejemplo, agua dulce o salada, y la fuerza de las corrientes; puede afectar tanto el diseño físico como la elección de materiales para los recubrimientos protectores del acero.

En aguas navegables puede requerirse proteger las torres de posibles colisiones de barcos, construyendo una isla artificial en su base.

Desde el desastre del puente Tacoma Narrows, (puedes ver más detalles sobre esta noticia en el sitio web de History). Todos los nuevos diseños de puentes se han probado colocando modelos a escala en túneles de viento. Tal como se hizo con el diseño del puente Golden Gate.

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Pasos para construir un puente colgante

La construcción de un puente colgante implica la construcción secuencial de los tres componentes principales. Las torres y los anclajes de los cables, el propio cable de soporte y la estructura de la plataforma.

Construcción de las torres

Las torres del puente colgante se construyen sobre bases de concreto. En general hay dos de ellas en cada extremo del puente y varios grupos de dos torres en todo el trayecto.

Dependiendo de la longitud del puente, adicionalmente se construyen dos pares de torres. Cada par se ubica a cada lado del puente. A una distancia de aproximadamente un tercio y dos tercios de la longitud del puente.

En total se pueden construir 8 torres a lo largo del puente. Esto permite que el cable se estire durante un tramo largo. Cuanto más altas son las torres, más longitud puede abarcar el cable.

Los cimientos de la torre se preparan excavando en una formación rocosa suficientemente firme. Algunos puentes están diseñados para que sus torres se construyan en tierra firme, lo que facilita la construcción.

Si una torre debe quedar en el agua, su construcción comienza colocando un cajón en el suelo debajo del agua. Este es un cilindro de acero y concreto que actúa como un depósito circular.

Después de extraer el agua permitirá a los trabajadores excavar una cimentación sin trabajar realmente en el agua. Cuando se completa la excavación, se forma y se vierte una base de torre de hormigón.

Construcción de los anclajes

A continuación se procede a colocar los anclajes para los cables. Los cables deben soportan la mayor parte del peso de la plataforma por tanto deben anclarse en una base sólida.

Los anclajes son por lo tanto las estructuras a las que se sujetan los extremos de los cables del puente. Son bloques de hormigón macizo unidos de forma segura a fuertes formaciones rocosas.

El cable principal debe estar anclado correctamente y el nivel de tensión debe ser monitoreado continuamente. De igual forma los elementos ornamentales deben sujetarse apropiadamente.

También en puentes de gran envergadura se utilizan enormes anclajes de concreto a cada lado del puente. Luego, estos cables se extienden hacia la roca o el concreto para distribuir el peso de manera más uniforme.

Un revestimiento de cuatro paredes, del tamaño de la base, se coloca en el agua, y el agua se bombea hacia fuera de la estructura. Este hecho permite que los obreros coloquen los soportes en su lugar y los aseguren.

Una vez posicionados los anclajes se debe verter el hormigón para los pilares. Si la construcción se hace sobre agua debe colocar formas herméticas en el canal.

Durante la construcción de los anclajes, se incrustan en el concreto unas barras de acero con un orificio circular en un extremo. Los cables se aseguran a una de las barras de ojo del anclaje.

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Diseño y acople del cable

Cuando se hayan completado torres y anclajes se debe tender una línea piloto a lo largo del recorrido del cable. Desde un anclaje a través de las torres hasta el otro anclaje.

Cuando la línea piloto está en su lugar, se construye una pasarela para toda la longitud del puente. Aproximadamente 3 pies (1 m) por debajo de la línea piloto. Servirá para que los trabajadores realicen sus tareas en el trenzado del cable.

Este cable está hecho de acero trenzado, en esencia son muchos cables de acero unidos entre sí. Los cables son el principal soporte de los puentes colgantes.

Este conjunto de cables de acero sólido individuales son muy resistentes bajo fuerzas de tensión. Éstos se tensan a través del área que ocupará el puente y la plataforma o camino que el puente sostiene.

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Ensamble de los tirantes

Estirado el cable sobre las torres y colocados en los anclajes preparados. Los cables grandes estarán ensartados entre un soporte, la base y otro soporte.

Los cables se anclan en su lugar para asegurarlos y están estirados hasta el inicio del puente en ambos lados.

El paso siguiente es conectar los tirantes al cable principal. Los cables que cuelgan del cable principal se llaman “tirantes”. Estos están unidos a las vigas que endurecen el puente para que no se doble con el viento.

También se unen cables colgantes de menor tamaño a los cables grandes; éstos soportarán la carretera. Las secciones de la carretera se izan con grúas y se unen a los cables colgantes.

Estas secciones tienen soportes de acero por debajo para añadir cierta rigidez a su superficie flexible, ayudando a soportar el peso de los vehículos.

Construcción de la plataforma

Después de conectar los cables verticales al cable de soporte principal, se puede iniciar la estructura de la plataforma.

La estructura debe construirse en ambas direcciones desde las torres de soporte a la velocidad correcta para mantener las fuerzas en las torres equilibradas en todo momento.

Posteriormente deben aplicarse las cubiertas del puente sobre las vigas. Estas pueden estar hechas de diversos materiales disponibles en el mercado. Incluyendo aluminio o nuevos materiales compuestos que resisten la corrosión.

Cuando la estructura de la cubierta está completa, se cubre con una capa base (placas de acero) y se pavimenta.

Se pintan las superficies de acero y se instalan líneas eléctricas para iluminación. Estos son ejemplos de otros pasos de acabado.

Además, comienzan los procedimientos de mantenimiento en curso. Así por ejemplo, un personal permanente de 17 trabajadores siderúrgicos y 38 pintores trabajan diariamente en el Golden Gate Bridge.

Entre sus importantes funciones están el reemplazo de remaches corroídos y otros componentes de acero, el retocando de la pintura y los recubrimientos que protegen el puente y el mantenimiento de la luminaria.