Temuco, 1 de octubre 2013 Inacap Sede Temuco
Carrera Ingeniería en Construcción
Grandes Puentes Colgantes
Integrantes: Juan Cerón B.
Joseph Frey Dennis Henríquez Carlos Vega Profesor: Fernando Suarez Asignatura: Puentes y Túneles
Introducción.
El desarrollo de ser humano ha sido exponencial en los últimos 150 años,
tanto en el ámbito de tecnologías como en el crecimiento demográfico. Este
último ha obligado inevitablemente a crear soluciones de conectividad entre
localidades separadas por ríos lagos, penínsulas, estrechos etc. Y así mejorar
la calidad de vida de localidades separadas de la urbe, este desarrollo de
tecnologías ha beneficiado en muchos ámbitos las localidades conectadas,
mejorando su economía, salud ( conexión con hospitales ), impulsando su
economía al disminuir los tiempos de recorrido de sus productos desde un
lugar a otro, es por esta y muchas mas razones la importancia de estas mega
estructuras y de cómo los gobiernos están dispuestos a la gran inversión que
significa una obra de estas características como lo son los Puentes Colgantes.
PUENTES COLGANTES Un poco de Historia…
El tipo de puente colgante más sencillo es el que se realiza con dos sogas en los lados opuestos del piso y del arco, generalmente se construye con tablones de madera y se cuelga con las sogas. A este tipo de puentes se los conoce como "Puentes colgantes simples" y los primeros se construyeron en el tercer siglo A.C. en China. Para el primer siglo D.C., los puentes colgantes chinos se construían con cadenas de metal en vez de sogas y en algunos casos incluían soportes verticales para que los arcos fueran lo suficientemente largos para el puente que quedaba fijo solamente en los extremos. Al añadir una o más torres de suspensión en el centro del arco y al usar materiales más fuertes, se pudo incrementar cada vez más el largo del puente, por lo que este tipo de construcciones resultaban muy ventajosas a comparación de los diseños tradicionales de puentes.
Si bien se siguieron construyendo puentes colgantes en China, las civilizaciones antiguas americanas construyeron puentes similares de manera independiente. En América del Sur hay evidencias de puentes colgantes Incas que datan del siglo 7.
En este caso los cables de los puentes típicamente se construían con lianas y se usaban para poder viajar por el terreno escarpado de la selva. La evolución de los puentes colgantes fue el resultado de la introducción de materiales nuevos. Las cadenas de hierro reemplazaron las sogas: se trata de un material más fuerte pero más pesado. Los cables de acero y torres de cemento lograron que los puentes colgantes fueran una opción más viable para unir distancias más largas y soportar pisos más pesados en los que se puede transportar vehículos de carga.
El diseño actual de los puentes colgantes fue desarrollado a principios del siglo XIX. Los primeros ejemplos incluyen los puentes de Menai y Cowny (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 Kaiky , en Japón, y mide casi dos kilómetros.
PUENTES COLGANTES Historia en Chile…
A partir de 1940, se diseñan y construyen algunos puentes colgantes con tablero de madera, con luces entre 40 y 50 m.
Luego de producido el terremoto que afectó al sur de Chile en mayo de 1960, en el marco de la Alianza para el Progreso, se repusieron varios puentes utilizando esta tipología.
1940-1967
Entre los años 1961 y 1966, se construye el puente colgante Presidente Ibáñez en la ciudad de Puerto Aysén, que con sus 210 metros, es hasta hoy el puente con mayor luz libre en Chile.
Luego, en la década de los 90 se construyeron otros puentes de este tipo en la Región de Aysén.
1961-1966
En la actualidad… Canal de Chacao
Maqueta virtual
El gobierno chileno abrió el proceso de licitación para la construcción de un puente
colgante de 2.600 metros de longitud sobre el Canal de Chacao, que unirá la isla de Chiloé con el continente, en el sur del país, con una inversión de US$740 millones.
La ministra de Obras Públicas, Loreto Silva, anunció que los ocho consorcios que aspiran a realizar este proyecto tienen hasta octubre del 2013 para presentar sus propuestas técnicas y de diseño del puente, que será el más largo de América Latina en su tipo.
Entre los interesados hay consorcios chinos, surcoreanos y chilenos.
La adjudicación se dará a conocer en el primer trimestre del año 2014, las obras deberían comenzar en 2015 y se espera que esté operativo en 2019.
La construcción del puente la propuso en 2005 el entonces presidente de Chile Ricardo Lagos, con una inversión de US$650 millones, pero al año siguiente fue rechazada por el gobierno de Michelle Bachelet debido a que los cálculos del coste se habían elevado a US$970 millones.
Este martes, el presidente Sebastián Piñera, durante la cuenta de su gestión presidencial, anunció que la Contraloría del país, un organismo supervisor del Estado, había dado el visto bueno a la iniciativa.
PUENTES COLGANTES
Un puente colgante es un puente sostenido por un arco invertido formado por numerosos alambres de acero (Cable principal), también llamado catenaria, del que se suspende el tablero del puente mediante tirantes verticales (Péndolas).
El puente colgante al igual que el arco es 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 el.
Las fuerzas principales en un puente 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
Rojo: Esfuerzos de Tracción Azul: Esfuerzos de Compresión
PARTES DE UN PUENTE COLGANTE 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 axiales de tracción; si esto no 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.
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.
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.
Las torres no plantean problemas especiales de construcción, salvo la dificultad que supone elevar piezas o materiales a grandes alturas
El tablero
Suele estar suspendido mediante tirantes verticales conectados al cable principal y generalmente se usan estructuras reticuladas de acero que soportan las losas o calzadas.
PUENTES COLGANTES
VENTAJAS
El vano central puede ser muy largo en relación a la cantidad de material empleado, permitiendo comunicar accidentes 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 accidentes 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.
DESVENTAJAS
Al faltar rigidez el puente se puede volver intransitable en condiciones de fuertes vientos o turbulencias.
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.
Una paradoja…
Paradójicamente, la gran virtud y el gran defecto de los puentes colgantes se deben a una misma cualidad: su ligereza.
La ligereza de los puentes 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 y carga de tráfico es mínima; es el polo opuesto del puente de piedra.
Actualmente los puentes colgantes se utilizan casi exclusivamente para grandes luces; por ello, salvo raras excepciones, todos tienen tablero metálico.
PUENTES COLGANTES Tipos de puentes colgantes
Varios arreglos de puentes colgantes se ilustran en la figura. El cable principal es continuo, sobre silletas en las torres, de anclaje a anclaje. Cuando el cable principal en las luces laterales no soporta el tablero del puente (Luces laterales soportadas en forma
independiente por pilas), la porción del cable entre la silleta y el anclaje es virtualmente recto y se hace referencia a él como un tirante extremo recto. Esto es también cierto en el caso que se ilustra en la figura a, donde no existen luces laterales.
Figura
(a) Una luz colgante, con armadura de rigidez de extremos articulados.
(b) Tres luces colgantes con armaduras de rigidez de extremos articulados.
(c) Tres luces colgantes con armadura de rigidez continua.
(d) Puente de varias luces con armaduras de rigidez de extremos articulados.
(e) Puente colgante auto anclado.
La figura d representa un puente de varias luces. Este tipo no se considera eficiente porque su flexibilidad distribuye una porción indeseable de la carga a la viga de rigidez y puede hacer necesarios tirantes horizontales en la parte superior de las torres. En varios puentes colgantes franceses del siglo XIX se usaron estos tirantes. Sin embargo, es dudoso que las torres atirantadas sean estéticamente aceptables para el público general.
Puente de Oakland
Otra alternativa para puentes colgantes de varias luces es la usada en el puente de la bahía de Oakland en San Francisco, que está compuesto esencialmente por dos puentes
colgantes de tres luces colocados uno a continuación del otro. Este sistema tiene la desventaja de requerir tres pilas en la porción central de la estructura en donde las profundidades del agua tienden a ser máximas.
