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Articulo de referencia

Puente extradosado

Un puente extradosado emplea una estructura que combina los elementos principales de un puente de viga cajón pretensada y un puente atirantado . [ 1 ] [ 2 ] : 85 [ 3 ] El nombre...

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Un puente extradosado emplea una estructura que combina los elementos principales de un puente de viga cajón pretensada y un puente atirantado . [ 1 ] [ 2 ] : 85 [ 3 ] El nombre proviene de la palabra extrados , la curva exterior o superior de un arco, y se refiere a cómo los "cables de atirantamiento" en un puente extradosado no se consideran como tales en el diseño, sino que se tratan como tendones de pretensado externos que se desvían hacia arriba desde el tablero. En este concepto, siguen siendo parte de (y definen el límite superior de) la superestructura principal del puente . [ 4 ] : 1

En comparación con un puente atirantado o de vigas en voladizo de luz similar, un puente extradosado utiliza torres o pilones de atirantamiento mucho más cortos que el puente atirantado, y una estructura de tablero/viga significativamente menos profunda que la utilizada en el puente de vigas. [ 2 ] : 85–86 Esta disposición da como resultado el aspecto típico extradosado de un abanico de cables de atirantamiento bajos y de ángulo poco profundo, generalmente con una región de "ventana abierta" pronunciada que se extiende desde los lados de cada torre. [ 4 ]

La forma de puente extradosado es más adecuada para tramos de longitud media entre 100 m (330 pies) y 250 m (820 pies) , y en 2012 se habían construido más de cincuenta puentes de este tipo en todo el mundo. [ 4 ] : 16–26 Si bien conllevan muchos de los costos de construcción de los puentes atirantados y de vigas, los puentes extradosados ​​pueden generar ahorros de materiales que compensan gran parte de este costo. [ 1 ] : 387–388 Se han adoptado con frecuencia cuando la altura total, el gálibo para la navegación o los requisitos estéticos han hecho que las alternativas atirantadas o de vigas sean menos viables. [ 4 ] : 15, 135–136    

Historia

Puente Ganter , Suiza. Tramo principal de 174 m, 1980.
Puente Odawara BlueWay, Japón. Tramo principal de 122 m, 1994.
Puente de Sunniberg , Suiza. Tramo principal de 140 m, 1998.
Puente conmemorativo de Pearl Harbor , New Haven , Connecticut , EE. UU. Tramo principal de 157 m, 2012-2015

El primer puente conocido que incorpora algunas de las características de un diseño extradosado es un puente en Rzuchów , cerca de Leżajsk , construido en Polonia en 1980. [ 5 ] A continuación se encuentra el puente Ganter , construido en Suiza, diseñado por Christian Menn de Zúrich, que precedió en varios años a la publicación de 1988 sobre la filosofía de diseño de este tipo de puentes por Jacques Mathivat, a quien se le atribuye la invención de la terminología extradosada y sus conceptos de diseño. [ 4 ] : 3–5 El puente Ganter es un diseño modificado de viga en voladizo de hormigón pretensado, donde los tendones longitudinales de "continuidad" se elevan significativamente por encima de la altura del tablero en los extremos de cada tramo principal y se apoyan en torres cortas. Estos tendones están revestidos con muros de láminas en forma de aleta a cada lado de las torres para su protección, una disposición de diseño que ahora se conoce a menudo como puente de paneles de cables . [ 4 ] : 2

Aunque se sabe poco del origen del diseño de Menn, Mathivat desarrolló una base teórica para dicho concepto entre 1982 y 1983 mientras preparaba una propuesta para la licitación del viaducto de la Autoroute A64 sobre el Arret-Darre en Francia. El diseño de Mathivat sustituyó los tendones internos, normalmente ubicados en la parte superior de la viga cajón, por tendones "externos" que discurrían con un ángulo poco pronunciado desde la superficie del tablero en un tramo, pasando por encima de torres cortas y volviendo al siguiente tramo. A estos los denominó tendones extradosados , ya que se conectaban al extradós (o superficie superior) de la estructura del puente. El ángulo poco pronunciado de estos tendones hacía que transmitieran una gran fuerza de compresión a la estructura del tablero del puente, lo que les permitía funcionar de manera similar al pretensado "flexural" convencional de los puentes. Los tendones extradosados ​​eran continuos sobre las torres y se tensaban desde el nivel del tablero, a diferencia de los tirantes, que normalmente terminan en la parte superior de cada pilón. [ 4 ] : 5

El primer ejemplo de un puente construido utilizando los conceptos de Mathivat parece ser el Ponte dos Socorridos de 1993 [ 6 ] en Camara de Lobos, Portugal, con un tramo principal de 106 m (348 pies) . A este le siguió rápidamente el puente Odawara Blueway en el Seisho Bypass , Japón, diseñado por Akio Kasuga y completado en 1994. [ 4 ] : 6 Este puente tiene un tramo principal de 122 m (400 pies) , un ancho de tablero de 16,2 m y utiliza cuatro pilones de 10,7 m de altura cada uno que soporta dos conjuntos de ocho tendones extradosados ​​expuestos en una disposición de abanico modificada. [ 7 ] Estos tendones pasan sobre sillas en la parte superior de cada pilón, sin embargo, no está claro si forman un tendón continuo entre los dos tramos, ya que la documentación de los diseñadores se refiere a que están anclados fuera de cada silla para restringir el deslizamiento. [ 2 ] : 86 Posteriormente se han construido numerosos puentes en Japón con diseños similares, los puentes gemelos Ibigawa y Kisogawa "Twinkle", de 33 m (108 pies) de ancho , que abarcan 271,5 m (891 pies) y 275 m (902 pies) sobre los ríos Ibi y Kiso respectivamente, y que se completaron en 2001. El puente Twinkle fue el puente extradosado más largo del mundo hasta 2017, cuando el puente Arrah-Chhapra de 1920 m (6300 pies) de largo en India se convirtió en el puente más largo de este tipo. [ 2 ] : 87 [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]            

En 1996, se construyó un puente corto de 54 m (177 pies) de longitud, de estilo extradosado, para cruzar la autopista A43 sobre el río Maurienne en Saint-Rémy-de-Maurienne, Francia. A este le siguió en 1998 el puente Sunniberg , de varios tramos y curvado, de 140 m (460 pies) , en Suiza, también diseñado por Christian Menn y que utiliza pilones bajos inclinados hacia afuera para minimizar su impacto visual en el entorno. [ 4 ] : 10 [ 11 ]    

En Norteamérica, en 1993 se construyó un pequeño puente de hormigón pretensado con respaldo de aletas de 104 m (341 pies) sobre el arroyo Barton, cerca de Austin, Texas, para dar servicio a un proyecto urbanístico privado. Su concepto es similar al del puente Ganter original, salvo que los cables de sujeción están encerrados dentro de muros triangulares que conectan el tablero con las torres. [ 4 ] : 5–6 El primer diseño extradosado «verdadero» del continente es el puente North Arm en Vancouver, Columbia Británica, Canadá, que tiene una longitud de 180 m (590 pies) y se completó en 2008. [ 12 ]    

Desde mediados de la década de 2000, este estilo ha ganado notable popularidad, registrándose más de cincuenta puentes con características extradosadas hasta 2012. Se han construido en numerosos países, aunque la gran mayoría se encuentran en Japón y Corea del Sur. El ejemplo de mayor envergadura sigue siendo el puente Kisogawa de 2001, con 275 m (902 pies) . [ 4 ] : 16–22  

Características de diseño

Puente Ibigawa, Nagoya, Japón. Tramo principal: 271,5 m, 2001.
Puente Shinmeisai, Japón. Tramo principal: 124 m. Año de construcción: 2003.

Visualmente, los puentes extradosados ​​suelen tener la apariencia de un puente atirantado con torres (pilones) muy cortas, con tirantes de ángulo poco pronunciado que pueden no extenderse a lo largo de toda la longitud del tablero y (frecuentemente) con una superestructura de tablero más robusta . Desarrollados como una estructura híbrida entre los tipos clásicos de puentes atirantados y de vigas en voladizo, pueden ofrecer ahorros de costos y oportunidades estéticas para puentes de longitud media en el rango de 100 metros (330 pies) a 250 metros (820 pies) de luz. [ 4 ] : 1, 26  

Su naturaleza híbrida puede generar una complejidad adicional significativa en su diseño, ya que la respuesta del puente a las cargas aplicadas está determinada por las interacciones entre: [ 4 ] : 46–50

  • la rigidez a la flexión de la superestructura de la losa/viga;
  • la rigidez axial de los tirantes del cable;
  • la altura y la rigidez longitudinal de las torres/pilares;
  • las longitudes de los tramos adyacentes y de los tramos posteriores;
  • el grado de fijación entre la superestructura, las torres y la subestructura;
  • la rigidez a la flexión de los pilares de soporte principales.

Aunque se diferencian de los puentes atirantados en varias áreas, la característica extradosada principal y definitoria es la baja altura de las torres o pilones principales, expresada como una proporción de la longitud del tramo principal . [ 4 ] : 1 Los diseños clásicos de puentes atirantados emplean una relación altura de torre/tramo principal de alrededor de 1:5 (o 0,20). [ 13 ] : 61 En comparación, los puentes extradosados ​​tienen torres con relaciones altura:tramo de entre 1:8 y 1:15 (0,125 a 0,067), siendo alrededor de 1:10 (0,10) la más común. [ 1 ] : 393 Esta menor altura de la torre resulta en un ángulo de cable mucho más plano, típicamente ~ 17° con respecto a la horizontal, y una fuerza de compresión axial correspondientemente mucho mayor dentro de la superestructura del puente debido al mayor componente de fuerza horizontal dentro de cada tirante. [ 4 ] : 1

Desde una perspectiva estructural , la segunda característica extradosada es la menor proporción de carga viva de la superestructura que soportan los cables. En los puentes atirantados, los tirantes suelen soportar al menos el 80 % de la carga del tráfico vehicular que actúa sobre la superestructura del puente, mientras que en los puentes extradosados, los cables de los tirantes suelen soportar solo entre el 20 % y el 60 % de esta carga. En ambos casos, el resto de la carga es soportado por el elemento de viga longitudinal en acción de tramo entre los apoyos principales del puente. [ 2 ] : 92–93 Esta característica se deriva de las rigideces relativas entre los tirantes y el elemento de viga. Los diseños de puentes atirantados suelen incorporar estructuras de tablero flexibles sin un elemento de viga rígido, y dichos sistemas transfieren la mayor parte de las cargas aplicadas al tablero directamente a los tirantes más cercanos. En comparación, los diseños extradosados ​​utilizan una estructura de tablero/viga sustancialmente más rígida, lo que permite que la viga soporte una proporción significativa de las cargas del tablero y facilita la distribución de la carga restante entre un mayor número de elementos de tirante individuales. [ 1 ] : 388

En tercer lugar, se encuentra la magnitud de la carga de fatiga que experimentan los cables externos y su posterior tratamiento por parte de los códigos de diseño. A diferencia de la carga muerta casi constante de un puente , su carga viva puede ser altamente variable tanto en el tiempo como en la posición, lo que resulta en fluctuaciones en el nivel de tensión que experimentan los elementos estructurales del puente a medida que varía la carga viva. La menor proporción de carga viva soportada por los cables extradosados ​​resulta en una magnitud reducida de fluctuaciones de tensión dentro de los cables, que disminuye de típicamente 100 megapascales (15 000 psi) o más para puentes atirantados a alrededor de 50 megapascales (7300 psi) para diseños extradosados. [ 4 ] : 13 Esto tiene un beneficio directo al reducir los efectos perjudiciales de la fatiga que experimentan los cables de atirantamiento y sus anclajes extremos, y los códigos de diseño de puentes permiten que los cables de atirantamiento extradosados ​​operen a un nivel de tensión de diseño significativamente más alto y, por lo tanto, a un nivel de eficiencia del material como resultado. [ 1 ] : 394 [ 2 ] : 85  

Como resultado de estas características, los cables de sujeción en puentes extradosados ​​no se tratan como tales en los códigos de diseño, sino que se consideran tendones de postensado externos que se han desviado hacia arriba desde el tablero hasta las torres para aumentar la capacidad de carga de la superestructura sobre los apoyos principales. [ 2 ] : 1 Los puentes extradosados ​​frecuentemente extienden este enfoque haciendo que los tendones extradosados ​​sean continuos sobre las torres a través de apoyos de silla de montar y utilizando anclajes solo en las conexiones del tablero, lo que simplifica significativamente las operaciones de tensado. [ 4 ] : 33, 61

Por país

Australia

El puente de tráfico de Fremantle se convertirá en el primer puente extradosado de Australia [ 14 ] , ubicado en Fremantle, Australia Occidental. Entregado como parte del proyecto Swan River Crossings , este proyecto de más de 400 millones de dólares reemplaza una antigua estructura de madera de 1939 con un puente más seguro, más duradero y con una vida útil de 100 años que mejorará el acceso marítimo, peatonal y vehicular. [ 15 ] Gran parte de la construcción se ha realizado con el puente original en servicio. El puente original se cerró al tráfico en febrero de 2026 para permitir su demolición, seguida de la instalación de las vigas del tablero y las superficies de tráfico. Se espera que la finalización del puente y su reapertura al público se completen en febrero de 2027. [ 16 ]

Bolivia

Puentes Trillizos: Los puentes de las Mellizas

Los Tripletes son los tres primeros puentes de hormigón extradosado en Bolivia. La construcción de una circunvalación que permite descongestionar el tráfico en la ciudad de La Paz se completó en 2010. La nueva carretera elevada cruza tres valles paralelos con puentes emblemáticos. Estos tres puentes consecutivos tienen características similares y por eso se llaman los Tripletes. Todas las estructuras de tres tramos están hechas de hormigón, con un tramo máximo de 113 metros, con hormigón pretensado extradosado. [ 17 ] Las estructuras están construidas usando construcción segmentada de voladizo equilibrado. La elevación de los puentes alcanza alturas entre 40 y 60  m sobre el fondo del valle, lo que hizo que una opción de puente atirantado, con pilones más altos de 25  m sobre el tablero, fuera inapropiada para el sitio. Por lo tanto, se propuso un tipo de puente extradosado, que reduce la altura del pilón, y un solo plano de tirantes para permitir una vista más transparente. Los puentes fueron diseñados por PEDELTA .

Canadá

Puente North Arm , Canadá, 2009

El puente North Arm es un puente peatonal y de transporte público de la línea Canada Line del SkyTrain , que conecta Vancouver con su suburbio de Richmond , cruzando el río Fraser . El puente entró en servicio el 17 de agosto de 2009, coincidiendo con la inauguración de la Canada Line. [ 18 ]

El puente Golden Ears cruza el río Fraser entre los municipios de Pitt Meadows / Maple Ridge y Langley . Es el puente extradosado más largo de Norteamérica. [ 19 ] El puente se inauguró al tráfico el 16 de junio de 2009.

Porcelana

Los puentes extradosados ​​son raros en China, [ 20 ] [ 21 ] mientras que el primero fue el puente Wuhu sobre el río Yangtze, completado en 2000, [ 21 ] aunque algunas fuentes lo describen como atirantado. [ 22 ] Un tramo principal tiene 312 m (1024 pies) de longitud. Le siguieron varios puentes, incluido el puente Hongxi, inaugurado recientemente, con un tramo principal de 265 m (869 pies) de longitud. [ 23 ] [ 24 ]    

India

Nivedita Setu. Puente principal 880 m (2890 pies)  

En 2006, la Línea Azul del Metro de Delhi se extendió desde Barakhamba Road hasta Indraprastha . Este tramo contaba con un puente elevado entre la Corte Suprema y la estación de Indraprastha .

El primer puente extradosado de la India para el tráfico rodado, el Nivedita Setu , fue completado en 2007 por Larsen & Toubro Ltd. para la corporación de peaje del Segundo Puente Vivekananda sobre el río Hooghly , en Calcuta . Este puente tiene 880 m (2890 pies) de longitud y un tramo de 110 m (360 pies) .    

El tercer puente Narmada , que guarda similitud con el puente Golden Ears de Vancouver, Canadá, se completó en marzo de 2017 sobre el río Narmada en Bharuch , Gujarat . Es el primer puente extradosado construido en el estado de Gujarat y su tramo de 144 m (472 pies) es el más largo de la India. [ 25 ]  

Unos meses más tarde, en junio de 2017, se inauguró el puente Arrah-Chhapra sobre el río Ganges , que conecta Arrah y Chhapra en los distritos de Bhojpur y Saran , en el estado de Bihar . Es el puente extradosado de varios tramos más largo del mundo, con una longitud del puente principal de 1920 m (6300 pies) . [ 10 ]  

Irlanda

El primer puente extradosado de Irlanda, el puente Rose Fitzgerald Kennedy , fue construido por BAM y Dragados y se inauguró en enero de 2020. Tiene 894 m de longitud y un ancho medio de 21,9 m. El puente cruza el río Barrow al sur de New Ross y forma parte de la ruta nacional principal N25 . Los tramos principales del puente, de 230 metros (750 pies), eran, en 2020, los tramos de puentes de vigas cajón extradosadas de hormigón más largos del mundo. Estos tramos tienen la misma longitud que el tramo principal del puente N25 Suir en Waterford; y son cuatro metros más cortos que el tramo principal del puente Foyle en Irlanda del Norte, que es 21 metros más corto en longitud total. Los dos tramos principales centrales están sostenidos por un plano central de cables de sujeción que pasan a través de soportes ubicados en tres torres en los tres apoyos centrales. La característica distintiva del puente es la diferente altura de las torres. Las torres laterales tienen una altura de 16,2 m y cuentan con 8 cables de paso, mientras que el pilar central tiene una altura de 27,0 m y 18 cables de paso.

Letonia

El Puente Sur sobre el río Daugava en Riga , Letonia , es, a fecha de 2010, el mayor proyecto de construcción de Letonia y de su capital, Riga. En cuanto a volumen de obra, solo se puede comparar con el Puente de la Isla , construido en la década de 1970. El desarrollo del proyecto del Puente Sur comenzó en 2002, cuando el Departamento de Desarrollo Urbano del Ayuntamiento de Riga elaboró ​​el diseño del trazado del puente, que conectaría Vienības Anenue en la margen izquierda del río Daugava con la rotonda de Slāvu en la margen derecha. El Puente Sur es una estructura extradosada de varios tramos de 49,5 + 77 + 5 × 110 + 77 + 49,5 metros con seis carriles de circulación. La longitud total del puente es de 803 metros. El ancho es de 34,28 metros. Hay seis pilones, cada uno a una altura de 13,33 metros sobre el pavimento de la calzada. Cada pilón tiene ocho pares de cables. [ 26 ]

Noruega

El primer puente extradosado de Escandinavia es el puente Harpe, que cruza el río Gudbrandsdalslågen en Noruega como parte de la autopista E6. El puente se inauguró al tráfico el 17 de diciembre de 2016. Tiene 324 metros de longitud y cuatro carriles de circulación. [ 27 ]

Pakistán

Pakistán inauguró su primer puente extradosado para el tráfico el 21 de agosto de 2014. El Puente Conmemorativo del Terremoto se construyó en cuatro años sobre el río Jhelum en Muzaffarabad , capital de la región de Azad Jammu y Cachemira . El puente se eleva 60 metros sobre el río y tiene una longitud de 246 metros. Este puente extradosado atirantado fue diseñado y financiado por la Agencia de Cooperación Internacional de Japón (JICA) con un costo aproximado de 1.500 millones de rupias. El puente conecta las zonas de Naluchi y Chattar en Muzaffarabad, reduciendo el tiempo de viaje en una hora.

Polonia

Puente de 808 metros cerca de Kwidzyn que cruza el Vístula
El puente de 402 metros de longitud en Mszana , cerca de Wodzisław Śląski, es el puente extradosado más ancho del mundo.

El puente extradosado más grande de Europa , [ 28 ] uno de los más grandes de Europa, [ 29 ] es el puente de Kwidzyn , inaugurado al tráfico el 26 de julio de 2013 sobre el río Vístula, desde Opalenie hasta Kwidzyn . [ 30 ] La longitud total del puente es de 808,5 metros (2653 pies), con un tramo principal de 204 m. El puente fue encargado por la Dirección General de Carreteras y Autopistas Nacionales , diseñado por Transprojekt Gdanski y construido por Budimex y Ferrovial Agroman a un costo de 90 millones de euros. [ 31 ] 

El puente extradosado más ancho del mundo es el Most autostradowy w Mszanie (MA 532) en la autopista A1 (Polonia) .

Sri Lanka

La Autoridad de Desarrollo Vial de Sri Lanka construyó el Nuevo Puente sobre el río Kelani , un puente extradosado sobre el río Kelani , como parte de un proyecto destinado a mejorar las condiciones del tráfico alrededor del Puente Nuevo Kelani existente. [ 32 ] La longitud total del puente es de 380 m con un tramo principal de 180 m y dos tramos laterales de 100 m. El proyecto se completó en noviembre de 2021. [ 33 ]

Tanzania

El puente Tanzanite es el primer puente extradosado de la República Unida de Tanzania . Este puente de 6,23 kilómetros busca aliviar la congestión vehicular conectando la zona cercana a Coco Beach y el Hospital Agakan en Dar es Salaam con un puente de cuatro carriles (1  km) sobre el mar. Se prevé que la construcción comience en la segunda mitad del año y finalice en 2021. De la longitud total de 6,23  km, 1,03 km corresponden al nuevo puente  . El puente principal tiene 670 m de longitud y está diseñado como un puente extradosado con una luz máxima de 125 m. La carretera consta de un  tramo de 4,52 km donde se ampliaron dos carriles a cuatro y un nuevo  tramo de 0,68 km. [ 34 ]

Tailandia

El puente Maha Chesadabodindranusorn es el primer puente extradosado de Tailandia. Con una longitud de 4,3 kilómetros, el puente Maha Chesadabodindranusorn conecta la zona occidental (subdistritos de Bang Krang y Bang Sri Muang) con la zona oriental de la provincia de Nonthaburi (subdistritos de Suan Yai y Talat Kwan) y una nueva carretera que enlaza con la carretera Ratchaphruek. [ 35 ]

Pavo

El puente Çallı, en el centro de la ciudad de Antalya, es el primer puente extradosado diseñado y construido en Turquía. El puente, de 180 m (590 pies) de longitud, tiene un tramo principal de 80 m (260 pies ) con tramos laterales de 50 m (160 pies) sostenidos por 2 x 4 conjuntos de 4 cables extradosados ​​(diseño de arpa) apoyados sobre la calzada de 30 m (98 pies) de ancho por dos pilones de 7 m (23 pies) inclinados hacia afuera del tramo principal. El puente de 6 carriles se inauguró al tráfico para la Expo 2016. [ 36 ]          

Estados Unidos

El primer puente extradosado en los EE. UU. es el tramo en dirección norte del Puente Conmemorativo de Pearl Harbor que transporta la Interestatal 95 (Connecticut Turnpike) sobre el río Quinnipiac en New Haven, Connecticut , que se abrió al tráfico el 22 de junio de 2012. El tramo en dirección sur se abrió el 19 de agosto de 2015, convirtiéndose así en el cuarto puente extradosado en los EE. UU. [ 37 ]

Los segundos y terceros puentes extradosados ​​en los EE. UU. son tramos de la vía de servicio de la Interestatal 35 sobre el río Brazos en Waco, Texas . La construcción comenzó en julio de 2012 y los puentes fueron inaugurados en julio de 2014. Son los primeros puentes extradosados ​​que se construyeron en Texas . [ 38 ] [ 39 ]

El quinto puente extradosado de Estados Unidos es el St. Croix Crossing , que cruza el río St. Croix entre Oak Park Heights , Minnesota y St. Joseph , Wisconsin . La construcción del puente comenzó en 2014 y se inauguró al tráfico el 2 de agosto de 2017. El puente sustituyó al antiguo puente Stillwater, en el centro de Stillwater, Minnesota , que estaba obsoleto y deteriorado por el paso del tiempo.

Referencias

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