Un puente en voladizo es un puente construido con estructuras que se proyectan horizontalmente en el espacio, sostenidas por un solo extremo (llamadas ménsulas ). En el caso de los puentes peatonales pequeños , las ménsulas pueden ser simples vigas ; sin embargo, los puentes en voladizo de gran tamaño diseñados para soportar el tráfico por carretera o ferrocarril utilizan cerchas construidas con acero estructural o vigas cajón construidas con hormigón pretensado .
El puente voladizo con estructura de acero representó un gran avance en ingeniería cuando se puso en práctica por primera vez, ya que puede abarcar distancias de más de 1500 pies (450 m) y se puede construir más fácilmente en cruces difíciles gracias a que se utiliza poca o ninguna cimbra .
Los ingenieros del siglo XIX comprendieron que un puente continuo con múltiples soportes distribuiría las cargas entre ellos. Esto daría como resultado tensiones más bajas en la viga o cercha y significaría que se podrían construir tramos más largos. [1] : 57, 190 Varios ingenieros del siglo XIX patentaron puentes continuos con puntos de articulación en mitad del tramo. [2] : 75, 79 El uso de una articulación en el sistema de tramos múltiples presentó las ventajas de un sistema estáticamente determinado [3] y de un puente que pudiera manejar el asentamiento diferencial de los cimientos. [1] : 190 Los ingenieros podían calcular más fácilmente las fuerzas y tensiones con una articulación en la viga.
Heinrich Gerber fue uno de los ingenieros que obtuvo una patente para una viga articulada (1866) y es reconocido como el primero en construir una. [2] : 79 El puente Hassfurt sobre el río Meno en Alemania con un tramo central de 124 pies (38 metros) se completó en 1867 y es reconocido como el primer puente voladizo moderno. [3] : par. 2
El Puente Alto de Kentucky de C. Shaler Smith (1877), el Puente Cantilever del Niágara de Charles Conrad Schneider (1883) y el Puente Poughkeepsie de John Francis O'Rourke y Pomeroy P. Dickinson (1889) fueron todos usos tempranos importantes del diseño en voladizo. [3] : par. 3, 5 El Puente del Río Kentucky atravesó un desfiladero de 275 pies (84 metros) de profundidad y aprovechó al máximo el hecho de que no se necesita cimbra, o soporte temporal, para el tramo principal de un puente en voladizo. [3] : par. 3
El puente Forth es un ejemplo notable de un puente en voladizo temprano. Este puente mantuvo el récord de tramo más largo del mundo durante veintinueve años hasta que fue superado por el puente de Quebec . Los ingenieros responsables del puente, Sir Benjamin Baker y Sir John Fowler , demostraron los principios estructurales del tramo suspendido en voladizo sentándose en sillas y sosteniendo a su colega, Kaichi Watanabe , entre ellos, usando solo sus brazos y postes de madera. El tramo suspendido, donde se sienta Watanabe, está en el centro. Los postes de madera resisten la compresión del cordón inferior , mientras que los brazos extendidos soportan la tensión del cordón superior. La colocación de los contrapesos de ladrillo demuestra la acción de los cimientos exteriores. [3] : par. 6
Puente en voladizo.—Una estructura cuya porción al menos actúa como anclaje para sostener otra porción que se extiende más allá del pilar de soporte.
— John Alexander Low Waddell , Ingeniería de puentes [4]
Un tramo en voladizo simple está formado por dos brazos en voladizo que se extienden desde lados opuestos de un obstáculo que se va a cruzar y se encuentran en el centro. En una variante común, el tramo suspendido , los brazos en voladizo no se encuentran en el centro; en cambio, sostienen un puente de celosía central que se apoya en los extremos de los brazos en voladizo. El tramo suspendido se puede construir fuera del sitio y levantarlo hasta su lugar, o construirlo en el lugar utilizando soportes móviles especiales.
Una forma habitual de construir tramos en voladizo con vigas de acero y hormigón pretensado es equilibrar cada brazo en voladizo con otro brazo en voladizo que se proyecta en la dirección opuesta, formando un voladizo equilibrado ; cuando se fijan a una base sólida, los brazos de contrapeso se denominan brazos de anclaje . Por tanto, en un puente construido sobre dos pilares de cimentación, hay cuatro brazos en voladizo: dos que se extienden sobre el obstáculo y dos brazos de anclaje que se extienden alejándose del obstáculo. Debido a la necesidad de una mayor resistencia en los apoyos del voladizo equilibrado, la superestructura del puente a menudo [ cita requerida ] adopta la forma de torres sobre los pilares de cimentación. El puente Commodore Barry es un ejemplo de este tipo de puente en voladizo.
Los puentes voladizos de celosía de acero soportan cargas mediante la tensión de los elementos superiores y la compresión de los inferiores. Normalmente, la estructura distribuye la tensión a través de los brazos de anclaje a los apoyos más externos, mientras que la compresión se transmite a los cimientos debajo de las torres centrales. Muchos puentes voladizos de celosía utilizan uniones articuladas y, por lo tanto, están determinados estáticamente sin elementos que soporten cargas mixtas.
Los puentes voladizos equilibrados de hormigón pretensado se construyen a menudo utilizando una construcción segmentada .
Algunos puentes de arco de acero (como el puente Navajo ) se construyen utilizando tramos en voladizo puros desde cada lado, sin cimbra por debajo ni torres de soporte temporales ni cables por encima. Luego, estos se unen con un pasador, generalmente después de forzar el punto de unión para separarlo, y cuando se quitan los gatos y se agrega la plataforma del puente, el puente se convierte en un puente de arco de celosía . Este tipo de construcción sin soporte solo es posible cuando se dispone de roca adecuada para soportar la tensión en la cuerda superior del tramo durante la construcción, lo que generalmente limita este método a la extensión de cañones estrechos.
Los puentes en voladizo más largos del mundo (por tramo más largo): [5]
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