La pila de un puente es un soporte intermedio que sujeta el tablero de la estructura. Es un soporte masivo y permanente, a diferencia del apuntalamiento , que es más ligero y proporciona un soporte temporal. [1]
Hasta la llegada del hormigón y el uso del hierro fundido y luego del acero, los puentes se hacían de mampostería. Los puentes romanos eran robustos, semicirculares y descansaban sobre gruesos pilares, con un ancho igual a aproximadamente la mitad de la luz de la bóveda . [2]
Sólo a partir de 1750, con Jean-Rodolphe Perronet , se pudo reducir el espesor de los pilares. Si bien se consideraba regla absoluta darles un espesor igual a un quinto de la luz, Perronet propuso y consiguió que se aceptaran espesores iguales a una décima parte de la luz y se aceptaron elevaciones que oscilaban entre un quinto y un séptimo. Estas reducciones redujeron significativamente el obstáculo al flujo de agua creado por la estructura. [3] [4] Con una altura de 92 metros, los pilares del viaducto de Fades en Francia, inaugurado el 10 de octubre de 1909, son los pilares de mampostería tradicional más altos jamás construidos. [5]
Luego se lograron avances considerables con la invención del cemento natural moderno descubierto en 1791 por James Parker en Inglaterra y especialmente gracias a los trabajos de Louis Vicat en Francia (1813-1818), quien sentó las bases de la industria de los aglomerantes hidráulicos y, por tanto, del hormigón. La alianza con el acero dio origen al hormigón armado, permitiendo la construcción de estructuras cada vez más atrevidas y económicas. Paul Séjourné sería el último gran teórico de los puentes de mampostería, y sus métodos y fórmulas para calcular los pilares siguen siendo relevantes en la actualidad. [6]
Luego, los muelles se volvieron más esbeltos y más altos. Ya en 1937 se alcanzó una altura considerable con el puente Golden Gate en Estados Unidos, que cuenta con pilones de 230 metros de altura.
Un nuevo salto adelante se produjo con la aparición de dos nuevas tecnologías: el hormigón pretensado desarrollado por Eugène Freyssinet en 1928 y el hormigón de altas prestaciones en los años 1980. La combinación de ambos permitió la construcción de muelles muy altos.
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En las pilas de puentes de mampostería existe una parte resistente y una parte de relleno: [6]
Las dimensiones de los soportes resultan de la consideración de cuatro criterios: estabilidad frente al vuelco, resistencia a la compresión de la mampostería de soporte, presión admisible sobre el terreno y estética.
Sin embargo, los pilares de los primeros puentes no fueron calculados y las características de las estructuras resultaron de fórmulas empíricas. Los pilares de las primeras estructuras eran muy robustos para garantizar la estabilidad del soporte durante la construcción: cada muelle era autoestable bajo el empuje de la bóveda ya construida. Posteriormente, la evolución técnica, como la construcción simultánea de bóvedas, permitió un perfeccionamiento.
El espesor de las pilas al nivel de los resortes de la bóveda viene dado por las fórmulas de Paul Séjourné . [7]
En este caso, la altura de la estructura, medida entre la parte superior del tablero y el suelo, está entre los valores a/3 y a/2, donde a denota la luz del arco, que generalmente es de medio punto o elíptico. . [7]
El espesor e de la pila depende únicamente de la luz de los arcos: a/10 < e < a/8.
La altura total de la estructura está generalmente entre 1,5 a y 2,5 a. [7]
Los arcos son de medio punto, y su espesor T depende tanto de la luz a de los arcos como de la altura H de la estructura: [7]
Si H = 2,5 a, T = 0,1 a + 0,04H
Si H < 2,5 a, T = 0,125 a + 0,04H
Sin embargo, si el claro a es pequeño (a<8 m), es preferible utilizar la siguiente fórmula para T: T = 0,15 a + 0,4. [7]
La mayoría de los pilares de los puentes modernos están hechos de hormigón armado o de hormigón pretensado para estructuras más grandes. Se encuentran principalmente dos tipos de formas: columnas o muros.
Cada soporte puede estar compuesto por una o más paredes o columnas. Las paredes de forma estándar que se pueden encontrar en la mayoría de las carreteras se representan en la ilustración de al lado.
Las columnas, al ser superficies visibles, suelen ser objeto de investigación arquitectónica. Esto puede dar como resultado una sección diferente al disco clásico o superficies específicas. A esto se le llama hormigón arquitectónico.
Algunas estructuras tienen formas de pilotes diferentes a estas dos formas clásicas de columna o muro. El tablero del Puente de Europa en Orleans está sostenido por pilares trípodes particularmente originales.
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Un pilote se considera alto cuando supera los 70 m. La esbeltez, relación entre el diámetro máximo del fuste y la altura del pilote, es generalmente inferior o igual a 1/10°. La compresión ejercida en la base del pilote se ve acentuada tanto por el peso del propio pilote como por el peso del tablero soportado, ya que generalmente la gran altura se combina, por razones arquitectónicas, con una gran luz. Por tanto, ésta es un área lógica y en ocasiones privilegiada para el uso de hormigones de altas prestaciones. [8]
Los hormigones de alto rendimiento se fabrican reduciendo la porosidad del hormigón, lo que significa reducir la relación E/C de la masa de agua con respecto a la del cemento por 1 m3 de hormigón. Una relación E/C inferior a 0,4 corresponde generalmente, en el caso de los cementos habituales, al dominio del HPC (la resistencia supera entonces los 50 MPa). En la práctica, para superar la disminución de la trabajabilidad del hormigón debida a las bajas relaciones E/C, se utilizan superplastificantes para deflocular los finos (cemento, adiciones minerales, ultrafinos). [9] [10] [11]
La composición del hormigón HPC80 utilizado para el puente Elorn fue la siguiente: [12]
Se pueden utilizar dos métodos de construcción para construir muelles altos:
Las estructuras con los pilares más altos del mundo se concentran en Europa, concretamente en Francia, Alemania y Austria. El primero de ellos es el Viaducto de Millau , que cuenta con el muelle más alto del mundo y otros dos entre los nueve primeros. La lista de los quince muelles más altos es la siguiente.
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