Un puente de arco atado es un puente de arco en el que las fuerzas horizontales hacia afuera de los arcos causadas por la tensión en los extremos del arco de una base son contrarrestadas por la tensión igual de su propia gravedad más cualquier elemento de la estructura total de la plataforma tan grande. soporte de arco(s). Los arcos tienen cuerdas reforzadas que van hasta una parte fuerte de la estructura de la plataforma o hasta tirantes independientes debajo de los extremos del arco.
Los empujes hacia abajo en el tablero de un puente de arco atado se traducen, como tensión, mediante amarres verticales entre el tablero y el arco, que tienden a aplanarlo y, por lo tanto, a empujar sus puntas hacia afuera, hacia los estribos, como ocurre con otros puentes de arco. Sin embargo, en un puente de arco atado o de cuerda, estos movimientos no están restringidos por los pilares sino por la cuerda reforzada, que une estas puntas, tomando los empujes como tensión, algo así como la cuerda de un arco que se aplana. Por lo tanto, el diseño también se denomina puente de arco de cuerda o de viga de arco . [1] [2]
La eliminación de fuerzas horizontales en los estribos permite construir puentes de arco atado con cimientos menos robustos; por tanto, pueden situarse encima de muelles elevados o en zonas de suelo inestable . [3] Además, dado que no dependen de fuerzas de compresión horizontales para su integridad, los puentes de arco atado pueden prefabricarse fuera del sitio y posteriormente flotarse, transportarse o levantarse hasta su lugar. Los puentes notables de este tipo incluyen el puente Fremont en Portland, Oregón y el primer puente "diseñado por computadora" de este tipo, el puente Fort Pitt en Pittsburgh, Pensilvania . [4]
Tanto el puente de arco atado como el puente colgante autoanclado colocan sólo cargas verticales sobre el anclaje y, por lo tanto, son adecuados donde las grandes fuerzas horizontales son difíciles de anclar.
Algunos puentes de arco atado solo unen un segmento del arco principal directamente y prolongan la cuerda reforzada para atar a los extremos superiores de los (medio)arcos auxiliares . Estos últimos suelen sostener el tablero desde abajo y unir sus pies inferiores a los del/los arco(s) principal(es). Los pilares de soporte en este punto pueden ser delgados, porque las fuerzas horizontales dirigidas hacia afuera de los extremos del arco principal y auxiliar se contrarrestan. Toda la estructura es autoanclada . Como en el caso simple, coloca exclusivamente cargas verticales en todos los soportes fijados al suelo.
Un ejemplo es el puente Fremont en Portland, Oregón, que es el segundo puente de arco atado más largo del mundo y también se clasifica como puente de arco pasante . El puente Chaotianmen en Chongqing es un puente de arco atado, arco pasante y arco de armadura .
Por el contrario, el Puente Hart utiliza un arco voladizo con armadura, está autoanclado , pero su arco no está atado. En particular, el tablero del puente está suspendido, pero no ata los extremos del arco.
Los puentes de arco atado pueden consistir en arcos atados alineados sucesivamente en lugares donde un solo vano no sea suficiente. Un ejemplo de esto es el puente en arco Godavari en Rajahmundry, India. Tiene cuatro soportes separados en cada muelle y transporta la Línea Ferroviaria Central Sur de la India. Fue diseñado para servicios ferroviarios de 250 km/h.
Al igual que en los puentes de vigas continuas de varios tramos, la cuerda de unión se extiende continuamente sobre todos los pilares. Los pies de los arcos coinciden (se fusionan) en las pilas del puente. Una buena indicación visual son los apoyos compartidos en los muelles. Las cargas dinámicas se distribuyen entre tramos.
Este tipo se puede combinar con el diseño de arco atado con hombros discutido anteriormente. Un ejemplo de esto es el puente Dashengguan en Nanjing, China. Sus dos arcos principales están soportados por cortos arcos auxiliares. Es a la vez un diseño de arco atado (rígido) y de arco armado en voladizo. Debido a que el tráfico pasa a través de la envolvente estructural, también es un puente de arco pasante. El Puente Guandu en Nuevo Taipei, Taiwán, es un ejemplo sin armadura con tres arcos principales aumentados por dos segmentos de arco auxiliares en los portales del puente.
El Puente Infinito utiliza dos arcos de diferente altura y longitud de tramo que se bifurcan antes de su vértice. Sobre su único muelle fluvial, desplazado en el medio, la plataforma se encuentra entre los arcos. Por el contrario, cada estribo en la ribera del río sostiene un único extremo del arco, en el centro del tablero. Los cordones de amarre constan de una estructura de plataforma compuesta. Cuatro cables de acero en espiral postensados, dos a cada lado de la plataforma para caminar, están bloqueados en su lugar mediante vigas de acero colocadas ortogonalmente cada 7,5 metros. Los colgadores se unen a cada una de estas vigas entre cada par de cables. Dado que las vigas se extienden a lo ancho de la plataforma de hormigón postensado, los pares de cables tensores permanecen visibles.
Un primer plano del muelle del río muestra que la carga muerta estructural está ligada por tramo: el tramo de arco más grande utiliza cables tensores más gruesos y los segmentos reflejos no están suspendidos, sino sostenidos por vigas de acero, esencialmente completando los arcos en el muelle del río. . Sin embargo, para cargas dinámicas y no uniformes no se deben descuidar las continuaciones del arco que definen visualmente. [5]
Por lo general, para un solo vano, se colocan dos arcos atados en paralelo a lo largo del tablero, de modo que el tablero quede entre los arcos. Los puentes de arco atado axial o de arco simple tienen como máximo un arco atado por tramo que generalmente está centrado en el medio del tablero del puente. [6] Un ejemplo de esto es Hoge Brug en Maastricht. Dado que tiene soportes con bisagras, también podría clasificarse como un puente de Nielsen, que tenía una patente sobre puentes de arco atado con soportes con bisagras de 1926.
Algunos diseños inclinan los arcos hacia afuera o hacia adentro con respecto al eje que corre a lo largo del tablero del puente.
En analogía con los puentes gemelos , dos puentes de arcos atados erigidos uno al lado del otro para aumentar la capacidad de tráfico, pero estructuralmente independientes, pueden denominarse puentes gemelos de arcos atados . A cambio, cada uno puede utilizar un diseño de arco atado de uno o varios tramos, discreto o continuo.
Un puente de armadura de cuerda de arco es similar en apariencia a un arco atado; sin embargo, la armadura de cuerda de arco se comporta como una armadura , no como un arco . La distinción visual es que un puente de arco atado no tendrá miembros diagonales sustanciales entre los miembros verticales.
En un aviso de 1978 emitido por la Administración Federal de Carreteras (FHWA), la FHWA señaló que los puentes de arco atado son susceptibles a problemas causados por soldaduras deficientes en la conexión entre la nervadura del arco y las vigas de tirantes, y en la conexión entre el arco y lazos verticales. Además, los problemas con las soldaduras de electroescoria , si bien no se limitan a los puentes de arco atado, resultaron en reparaciones costosas, lentas e inconvenientes. La estructura en su conjunto se describió como no redundante : la falla de cualquiera de las dos vigas de unión resultaría en la falla de toda la estructura. [7]
Bajo cargas muertas verticales y cargas impuestas uniformemente, los arcos soportan las cargas bajo pura compresión axial con los cables del borde de la plataforma actuando como tirantes horizontales.
