Puentes metálicos

TIPOS DE PUENTES 

Según ESTRUCTURA

PUENTES FIJOS
de vigas
de arcos
de armaduras
cantiléver
sustentados por cables
de pontones

PUENTES MÓVILES
basculante
giratorio
deslizante
elevación vert.
transbordador

 

Según MATERIAL

de cuerdas
de madera
mampostería
metálicos
de hormigón armado
de hormigón pretensado
mixtos

 

de fundición
                  de hierro forjado
                                           de acero

 

El empleo del hierro significó una transformación radical en la construcción en general, y en los puentes en particular; sus posibilidades eran mucho mayores que las de los materiales conocidos hasta entonces, y por ello se produjo un desarrollo muy rápido de las estructuras metálicas, que pronto superaron en dimensiones a todas las construidas anteriormente. Hoy en día sigue siendo el material de las grandes obras, y en especial de los grandes puentes, si bien el hierro que se utiliza ahora no es el mismo que se utilizó en los orígenes, porque el material también ha evolucionado significativamente; hay diferencia considerable de características y de calidad entre los aceros actuales, y el hierro fundido que se utilizó en un principio.
Coalbrookdale marcó el principio de una nueva era en los puentes, que dio lugar a su espectacular desarrollo en el siglo XIX. Entre la construcción del puente de Coalbrookdale, un arco de medio punto de 30 m de luz, con una estructura poco clara, y la construcción del puente de Firth of Forth, un puente cantiléver para ferrocarril con dos vanos de 521 m de luz, terminado en 1890, transcurrieron exactamente 111 años.
El rápido desarrollo a principios del s. XIX de los puentes metálicos se debió básicamente a dos causas fundamentales:

Puentes de hierro forjado

El hierro forjado es un hierro tratado a base de golpeo para aumentar su resistencia y mejorar su regularidad. Actualmente se laminan en caliente fabricando chapas y perfiles metálicos, elementos que han conformado en gran medida las estructuras metálicas.
Los primeros puentes grandes que se construyeron con hierro forjado fueron el de Conway, y el Britannia en los estrechos de Menai, dos puentes en viga cajón de grandes dimensiones para ferrocarril, hechos por Robert Stephenson, hijo del inventor de la máquina de vapor. En estas vigas el tren circulaba por su interior. El primero se terminó en 1849; es una viga simplemente apoyada de 125 m de luz. El segundo es una viga continua con cuatro vanos de 70+2x142+70 m de luz, terminado en 1850. Estos puentes han sido unos de los más innovadores de la Historia porque, además de emplear el hierro forjado por primera vez en una gran obra, fueron los primeros puentes viga de grandes dimensiones que se han construido, y también las primeras vigas cajón, es decir, vigas con sección rectangular o trapecial cuyos contornos están formados por paredes delgadas.
La construcción del puente Britannia también fue innovadora; las vigas se construyeron en tierra, se transportaron por flotación hasta la vertical de su posición definitiva, y se elevaron con gatos para situarlas a su cota.
El hierro forjado es el material de los puentes de la segunda mitad del s. XIX, la época de los grandes viaductos de ferrocarril en viga triangulada; de este material son las vigas en celosía y los arcos de Eiffel.

Puente de Coalbrookdale sobre el río Severn (GB)
Puente de Coalbrookdale


a) En primer lugar, el nuevo material tenía muchas más posibilidades que los anteriores, porque su capacidad resistente era mucho más alta.
b) En segundo lugar, se empezó a conocer con cierto rigor el comportamiento resistente de las estructuras, lo que permitió, a la hora de proyectar un puente, dimensionar sus distintos elementos cuantificando su grado de seguridad, y con ello ajustar al máximo sus dimensiones.
Los materiales derivados del hierro que se han utilizado sucesivamente en la construcción han sido, la fundición, el hierro forjado y el acero.

Puentes de fundición

Los primeros puentes metálicos se hicieron de hierro fundido; la mayoría tienen estructuras poco claras, heredadas de los de piedra y de madera. En el puente de Coalbrookdale sobre el río Severn, el primero de los puentes metálicos, construido en 1779, se aligeraron los tímpanos mediante anillos concéntricos como se había hecho en muchos puentes de madera. El puente de Buildwas, también sobre el Severn, construido en 1796, Thomas  Telford, uno de los ingenieros que más contribuyó al desarrollo de los puentes metálicos, se basó en los puentes de madera de los hermanos Grubenmann; igual que el puente de Coalbrookdale, se fabricó en la fundición de Abraham Darby III. De hierro fundido son todos los puentes arco de Thomas Telford y de John Rennie, que en 1819 construyó en Londres el puente de Southwark sobre el Támesis, con tres arcos de 64+73+64 m de luz, el mayor de todos los puentes de hierro fundido que se han construido en el mundo.

 

Puentes de acero

A finales del s. XIX, cien años después de la iniciación de los puentes metálicos, se empezó a utilizar el acero para construir puentes.
Conseguir que los materiales de construcción sean dúctiles y no frágiles, es uno de los logros importantes de su tecnología.
El acero se conocía mucho antes de que se empezara a fabricar industrialmente a finales del s. XIX, y de hecho se había utilizado en algún puente aislado; ejemplo de ello son las cadenas del puente colgante sobre el Canal del Danubio en Viena, de 95 m de luz, terminado en 1828. 
Pero era un material caro hasta que en 1856 el inglés Henry Bessemer patentó un proceso para hacer acero barato y en cantidades industriales, mediante un convertidor donde se insuflaba aire en el hierro fundido que reducía las impurezas y el contenido de carbono.
El primer gran puente cuya estructura principal es de acero es el de San Luis sobre el río Mississippi en los Estados Unidos, proyecto de James B. Eads en 1874, con tres arcos de 152+157+152 m de luz.
Los dos grandes puentes de finales del s. XIX fueron también de los primeros que se hicieron con acero: el puente de Brooklyn y el puente de Firth of Forth.
Desde finales de s. XIX el acero se impuso como material de construcción sobre el hierro, y por ello, a partir de entonces, todos los puentes se han hecho de acero.

Puente de Brooklyn sobre el río East, Nueva York (USA)
Puente de Brooklyn



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