El pilar de un puente es un soporte intermedio que sostiene el tablero de la estructura. Es un soporte macizo 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, más tarde, del acero, los puentes se hacían de mampostería. Los puentes romanos eran robustos, de forma semicircular y descansaban sobre pilares gruesos, con una anchura igual a aproximadamente la mitad de la luz de la bóveda . [2]
Fue a partir de 1750, con Jean-Rodolphe Perronet , que se pudo reducir el espesor de los pilares. Si bien se consideraba una regla absoluta darles un espesor igual a una quinta parte de la luz, Perronet propuso y logró que se aceptaran espesores iguales a una décima parte de la luz y alturas que variaban entre una quinta y una séptima parte. 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, inaugurados el 10 de octubre de 1909, son los pilares de mampostería tradicional más altos jamás construidos. [5]
Se produjeron entonces avances considerables con la invención del cemento natural moderno descubierto en 1791 por James Parker en Inglaterra y sobre todo gracias a los trabajos de Louis Vicat en Francia (1813-1818), que 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 audaces y económicas. Paul Séjourné sería el último gran teórico de los puentes de mampostería, y sus métodos y fórmulas para el cálculo de pilares siguen siendo relevantes en la actualidad. [6]
Los pilares se fueron haciendo cada vez más esbeltos y altos. Ya en 1937 se alcanzó una altura considerable con el puente Golden Gate en Estados Unidos, que tiene pilones de 230 metros de altura.
Un nuevo avance 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 80. La combinación de ambos permitió la construcción de pilares de gran altura.
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En los pilares de puentes de mampostería existe una parte resistente y una parte de relleno: [6]
Las dimensiones de los apoyos resultan de la consideración de cuatro criterios: estabilidad al vuelco, resistencia a la compresión de la mampostería de apoyo, presión admisible sobre el terreno y estética.
Sin embargo, los pilares de los primeros puentes no estaban calculados y las características de las estructuras se determinaban a partir de fórmulas empíricas. Los pilares de las primeras estructuras eran muy robustos para garantizar la estabilidad del apoyo durante la construcción: cada pilar 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 los pilares a nivel de los arranques de la bóveda se da mediante 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 comprendida entre los valores a/3 y a/2, donde a denota la luz del arco, que generalmente es un arco semicircular o elíptico. [7]
El espesor e del pilar 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 + 0,04 H
Si H < 2,5 a, T = 0,125 a + 0,04H
Sin embargo, si el tramo 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 de mayor tamaño. Se encuentran principalmente dos tipos de encofrados: columnas o muros.
Cada soporte puede estar compuesto por uno o más muros o columnas. Los muros de forma estándar que se pueden encontrar en la mayoría de las carreteras están representados en la ilustración de la derecha.
Las columnas, al ser superficies visibles, suelen ser objeto de estudios arquitectónicos, lo que puede dar como resultado una sección diferente del disco clásico o superficies específicas, a lo que se le denomina hormigón arquitectónico.
Algunas estructuras presentan formas de pilotes diferentes a estas dos formas clásicas de columna o muro. El tablero del puente Europa de Orleans está sostenido por pilares trípodes particularmente originales.
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Un pilote se considera alto cuando supera los 70 m. La esbeltez, la 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 acentúa tanto por el peso del propio pilote como por el peso del tablero que lo soporta, ya que la gran altura suele combinarse, por razones arquitectónicas, con grandes luces. Por tanto, se trata de un ámbito lógico y a veces privilegiado para el uso de hormigones de altas prestaciones. [8]
Los hormigones de altas prestaciones se fabrican reduciendo la porosidad del hormigón, lo que significa reducir la relación E/C de la masa de agua a la de cemento por 1 m3 de hormigón. Una relación E/C inferior a 0,4 corresponde generalmente, con cementos comunes, al dominio del HPC (la resistencia supera entonces los 50 MPa). En la práctica, para superar la disminución de la trabajabilidad del hormigón debido a las bajas relaciones E/C, se utilizan superplastificantes para desflocular los finos (cemento, adiciones minerales, ultrafinos). [9] [10] [11]
La composición del hormigón HPC80 utilizado para el puente Elorn fue la siguiente: [12]
Para construir muelles altos se pueden utilizar dos métodos de construcción:
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 pilar más alto del mundo y otros dos entre los nueve primeros. La lista de los quince pilares más altos es la siguiente.
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