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Puente de acero

El viaducto de Garabit , un puente de arco metálico. Un puente metálico es un puente cuya estructura está hecha de metal, normalmente hierro , hierro fundido o acero . Historia ...

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El viaducto de Garabit , un puente de arco metálico.

Un puente metálico es un puente cuya estructura está hecha de metal, normalmente hierro , hierro fundido o acero .

Historia

El primer puente metálico fue construido con hierro fundido en Inglaterra. Conocido como el Puente de Hierro, fue construido en 1779 por Abraham Darby III sobre el río Severn en Coalbrookdale . El puente tiene una luz de 30,5 metros (100 pies) y una longitud total de 60 metros (200 pies) , elevándose 30 metros (98 pies) sobre el río. [ 1 ]   

En Francia, el primer puente metálico fue el Pont des Arts de París, construido en 1803 por Louis-Alexandre de Cessart y Jacques Dillon. La cúspide de los puentes de hierro fundido se alcanzó con el Pont du Carrousel , construido en París en 1834 por Antoine-Rémy Polonceau. [ 2 ]

Los puentes colgantes de hierro comenzaron a desarrollarse en Estados Unidos en 1810. [ 3 ] El uso generalizado de puentes metálicos creció con los avances en las técnicas de producción de acero , coincidiendo con la expansión de las redes ferroviarias. Esta época dorada de los puentes metálicos continuó hasta la Primera Guerra Mundial , a pesar de la aparición del hormigón armado en Francia en 1898. [ 4 ]

Materiales

Los aceros utilizados en la construcción de puentes son aleaciones de hierro-carbono de baja aleación . Por razones estéticas o de seguridad, se pueden utilizar otros tipos de acero, como el acero Corten o el acero inoxidable . [ 5 ]

Por motivos de seguridad, el acero en los puentes se diseña para operar muy por debajo de su límite elástico. La fatiga del material limita las tensiones a aproximadamente la mitad del límite elástico, alrededor de 120 megapascales (17 000 psi) para el acero dulce y 180 megapascales (26 000 psi) para el acero de alta resistencia. La resistencia a la fatiga es un factor crítico en los cálculos estructurales. [ 5 ] Otros factores, como la temperatura, la fisuración por corrosión bajo tensión y el comportamiento en ambientes salinos, también influyen en la selección del material. [ 6 ]  

Perfiles

Los perfiles de acero utilizados en puentes incluyen:

Los perfiles comunes incluyen hierro angular , vigas en forma de U y vigas en T. [ 7 ]

Métodos de ensamblaje

Los métodos de ensamblaje de acero incluyen el atornillado, el remachado y la soldadura. [ 2 ]

Los pernos y remaches fijan los componentes mediante fuerza de sujeción. Los pernos, instalados en frío, se utilizan para ensamblajes temporales o en casos donde los remaches no son adecuados. Un perno consta de una cabeza forjada, un vástago roscado y una tuerca móvil enroscada en la parte roscada. [ 2 ]

Históricamente, los remaches, instalados en caliente, fueron el principal método de ensamblaje en estructuras de acero . Un remache tiene una cabeza y un vástago fabricados en fábrica; la segunda cabeza se forma forjando el vástago sobresaliente en caliente, lo que crea una fuerte fuerza de sujeción al enfriarse. [ 7 ]

La soldadura une el acero fundiendo y fusionando componentes mediante varillas de acero revestidas (electrodos) que se funden bajo la alta temperatura de un arco eléctrico . Los puentes metálicos modernos suelen soldarse, y los remaches están prácticamente en desuso. Los pernos se siguen utilizando en puentes de emergencia, que se ensamblan rápidamente a partir de piezas prefabricadas. [ 6 ]

vigas metálicas

Las vigas metálicas suelen tener un perfil en forma de I, aunque se utilizan perfiles en forma de U o de sección rectangular cuando la altura es limitada. [ 5 ]

vigas de alma maciza

Las vigas de alma maciza constan de una o más almas verticales y alas horizontales (o alas ) a cada lado. Estas vigas pueden ser laminadas en caliente ( vigas en I para tamaños más pequeños) o ensambladas en frío a partir de placas planas mediante soldadura (vigas reconstituidas soldadas o PRS) o, históricamente, mediante remachado con perfiles angulares. [ 2 ]

Las bridas, con o sin ángulos de hierro, forman los cordones de la viga en estructuras soldadas o laminadas. [ 2 ]

vigas de celosía

Las vigas de celosía, o vigas trianguladas, constan de cordones conectados no por un alma sino por barras verticales o inclinadas que forman una estructura triangulada. La disposición de las barras varía según el sistema de triangulación utilizado. [ 6 ]

Los sistemas de cerchas más comunes incluyen:

Conexiones de vigas

Conexiones remachadas

Las uniones remachadas eran habituales antes de que la soldadura se generalizara. Tanto los puentes de vigas rectas como los de celosía utilizaban remaches. Una unión de celosía típica incluye elementos verticales y horizontales hechos de perfiles angulares y placas remachadas, con elementos inclinados que utilizan vigas en forma de U. Se añaden placas de refuerzo, o cartelas, en las uniones para aumentar la rigidez. [ 7 ]

Conexiones soldadas

Las uniones metálicas modernas suelen implicar soldadura, como se observa en las vigas de alma maciza. Una viga transversal, o viga de refuerzo, se suelda a una viga longitudinal, o larguero. Los rigidizadores verticales, que a menudo terminan en una cartela , refuerzan el conjunto. [ 6 ]

Tipos de puentes metálicos

puentes de vigas rectas

Según la estructura de la viga, estos incluyen puentes de viga cajón simple (con dovelas ), puentes de viga doble, puentes nervados, puentes lenticulares y puentes de celosía. [ 3 ]

puentes colgantes

En un puente colgante , la viga se llama viga de rigidización, generalmente hecha de una celosía metálica. [ 3 ]

Un puente colgante se define por tres parámetros:

  • Su luz es igual a su longitud (L) para un puente de un solo tramo sin tramos de acceso.
  • Su flecha (f), la distancia entre el punto medio de la cuerda que conecta las partes superiores del pilón y el punto medio del cable de suspensión.
  • La altura (H) de la viga de refuerzo, típicamente entre L/80 y L/100.

Para tramos pequeños a medianos, la relación entre el tramo y la flecha es generalmenteF=L9{\displaystyle f={\frac {L}{9}}}[ 8 ]

Clasificación detallada

Véase también

Referencias

  1. ^ Bruyère (1823 , págs. 3–8) 
  2. 1 2 3 4 5 Ciolina (1979a)
  3. 1 2 3 Troyano (2003)
  4. ↑ Leonhardt (1982)
  5. 1 2 3 Lebet y Hirt (2009)
  6. 1 2 3 4 Ciolina (1979b)
  7. 1 2 3 Deschamps (1908)
  8. ^ Allard, R.; Kienert, G. (1957). Notions de Travaux Publics [ Conceptos de obras públicas ] (en francés). París: Éditions Eyrolles.

Bibliografía

  • Bruyere, Louis (1823). Études relativos al arte de las construcciones, tomo 1, Recueil III, Ponts en fer [ Estudios relacionados con el arte de la construcción, volumen 1, colección III, Puentes de hierro ] (en francés). París: Bance aîné. págs. 3 a 8. 
  • Chaix, J. (1890). Traité des ponts, Deuxième partie, Ponts en charpente, métalliques et suspendus, tomo 1 [ Tratado sobre puentes, segunda parte, puentes de madera, metálicos y colgantes, volumen 1 ] (en francés). París: Fanchon et Artus.
  • Chaix, J. (1891). Traité des ponts, Deuxième partie, Ponts en charpente, métalliques et suspendus, tomo 2 [ Tratado sobre puentes, segunda parte, puentes de madera, metálicos y colgantes, volumen 2 ] (en francés). París: Fanchon et Artus.
  • Deschamps, Henri (1908). Les principes de la Construction des charpentes métalliques et leur application aux ponts à poutres droites, combles, support et chevalements [ Principios de construcción de estructuras metálicas y su aplicación a puentes, techos, soportes y estructuras de vigas rectas ] (en francés). París y Lieja: Librairie polytechnique Ch. Béranger.
  • Ciolina, François (1979a). Construction métallique, tomo 1, Conception desstructures [ Construcción metálica, Volumen 1, Diseño estructural ] (en francés). París: Éditions Eyrolles. ISBN 978-2-212-00676-6.
  • Ciolina, François (1979b). Construction métallique, tomo 2, Ouvrages d'art [ Construcción metálica, Volumen 2, Estructuras de ingeniería ] (en francés). París: Éditions Eyrolles. ISBN 978-2-212-00677-3.
  • Leonhardt, Fritz (1982). Brucken Bridges: Asthetik und Gestaltung [ Puentes Brucken: Estética y diseño ] (en alemán). Londres: The Architectural Press. ISBN 0-85139-764-6.
  • Troyano, Leonardo Fernández (2003). Ingeniería de puentes: una perspectiva global . Londres: Thomas Telford. ISBN 978-0-7277-3215-6.
  • Lebet, Manfred A.; Hirt (2009). Ponts en acier  : conception et dimensionnement des ponts métalliques et mixtes acier-béton [ Puentes de acero: diseño y dimensionamiento de puentes compuestos de acero y hormigón ] (en francés). Lausana: Presses polytechniques universitaires romandes. ISBN 978-2-88074-765-7.
  • Van Rooden, Clementina (2013). "Ponts historiques en acier" [ Puentes históricos de acero ] (PDF) . Steeldoc (en francés) (3+04/2013). Centro suizo de la construcción metálica SZS. Archivado desde el original (PDF) el 11 de abril de 2016 . Consultado el 7 de mayo de 2025 .