Un puente extradosado emplea una estructura que combina los elementos principales tanto de un puente de vigas cajón pretensadas como de un puente atirantado . [1] [2] : 85 [3] El nombre proviene de la palabra extradós , la curva exterior o superior de un arco, y se refiere a cómo los "tirantes" en un puente extradosado no se consideran como tales en el diseño, sino que se tratan como tendones de pretensado externos que se desvían hacia arriba desde el tablero. En este concepto, siguen siendo parte de (y definen el límite superior de) la superestructura principal del puente . [4] : 1
En comparación con un puente atirantado o con vigas en voladizo de una longitud comparable, un puente extradosado utiliza torres atirantadas o pilonos mucho más cortos que el puente atirantado y una estructura de tablero/vigas significativamente menos profunda que la utilizada en el puente de vigas. [2] : 85–86 Esta disposición da como resultado el "aspecto" extradosado típico de un abanico de cables atirantados bajos y de ángulo poco profundo, generalmente con una región de "ventana abierta" pronunciada que se extiende desde los lados de cada torre. [4]
La forma de puente extradosado es adecuada principalmente para tramos de longitud media entre 100 m (330 pies) y 250 m (820 pies), y más de cincuenta puentes de este tipo se habían construido en todo el mundo en 2012. [4] : 16–26 Si bien incurren en muchos de los costos de construcción de los tipos de puentes atirantados y de vigas, los puentes extradosados pueden brindar ahorros de material para compensar gran parte de esta penalización. [1] : 387–388 Con frecuencia se han adoptado cuando la altura total, el espacio libre para la navegación o los requisitos estéticos han hecho que las alternativas atirantadas o de vigas sean menos factibles. [4] : 15, 135–136
.jpg/1280px-Ganterbr%C3%BCcke_(14829574022).jpg)
El puente más antiguo conocido que incorpora algunas de las características de un diseño extradosado es el Puente en Rzuchów cerca de Leżajsk , construido en Polonia en 1980. [5] El siguiente es el Puente Ganter , construido en Suiza, diseñado por Christian Menn de Zúrich, precedió por varios años la publicación de 1988 sobre la filosofía de diseño de tales puentes por Jacques Mathivat, a quien se le atribuye la invención de la terminología extradosada y sus conceptos de diseño. [4] : 3–5 El Puente Ganter es un diseño modificado de vigas en voladizo de hormigón pretensado, donde los tendones de "continuidad" longitudinales se elevan significativamente por encima de la altura del tablero en los extremos de cada tramo principal y se apoyan en torres cortas. Estos tendones están revestidos en muros de láminas en forma de aleta a cada lado de las torres para su protección, una disposición de diseño que ahora a menudo se conoce como puente de paneles de cables . [4] : 2
Aunque se sabe poco sobre el origen del diseño de Menn, Mathivat desarrolló una base teórica para dicho concepto durante 1982-83 mientras preparaba una propuesta de licitación para el viaducto de la Autopista A64 a través de Arret-Darre en Francia. El diseño de Mathivat reemplazó los tendones internos que normalmente se ubicaban en la parte superior de la viga cajón por tendones "externos" que se extendían en un ángulo poco profundo desde la superficie del tablero en un tramo hacia arriba sobre torres cortas y de regreso al siguiente tramo. A estos tendones los llamó tendones extradosados , ya que se conectaban a la extradosa (o superficie superior) de la estructura de extensión del puente. El ángulo poco profundo de estos tendones hizo que transmitieran un gran componente de fuerza de compresión a la estructura del tablero del puente, lo que les permitió funcionar de manera similar al preesfuerzo de "flexión" convencional del puente. Los tendones extradosados eran continuos sobre las torres y se tensaban desde el nivel del tablero, a diferencia de los tirantes, que normalmente terminan en la parte superior de cada pilono. [4] : 5
El primer ejemplo de un puente construido utilizando los conceptos de Mathivat parece ser el Ponte dos Socorridos de 1993 [6] en Camara de Lobos, Portugal, con un tramo principal de 106 m (348 pies). Esto fue seguido rápidamente por el Puente Odawara Blueway en la circunvalación de Seisho , Japón, diseñado por Akio Kasuga y completado en 1994. [4] : 6 Este puente tiene un tramo principal de 122 m (400 pies), un ancho de tablero de 16,2 m y utiliza cuatro pilones de 10,7 m de alto, cada uno de los cuales sostiene dos juegos de ocho tendones extradosados expuestos en una disposición de abanico modificada. [7] Estos tendones pasan sobre sillas en la parte superior de cada pilono, sin embargo, no está claro si forman un tendón continuo entre los dos tramos, ya que la documentación de los diseñadores se refiere a que están anclados fuera de cada silla para restringir el deslizamiento. [2] : 86 Posteriormente se han construido numerosos puentes en Japón con diseños similares, los puentes gemelos Ibigawa y Kisogawa "Twinkle", de 33 m (108 pies) de ancho, con una longitud de 271,5 m (891 pies) y 275 m (902 pies) sobre los ríos Ibi y Kiso respectivamente, y completados en 2001. El puente Twinkle fue el puente extradosado más largo del mundo hasta 2017, cuando el puente Arrah-Chhapra de 1.920 m (6.300 pies) de largo en la India se convirtió en el puente más largo de este tipo. [2] : 87 [8] [9] [10]
En 1996 se construyó un puente corto de 54 m (177 pies) de luz de estilo extradosado para cruzar la autopista A43 sobre el río Maurienne en Saint-Remy-de-Maurienne, Francia. A este puente le siguió en 1998 el puente Sunniberg de varios tramos, de 140 m (460 pies) de longitud , también diseñado por Christian Menn y que utiliza pilones bajos e inclinados hacia afuera para minimizar su impacto visual en el entorno. [4] : 10 [11]
En América del Norte, en 1993 se construyó un pequeño puente de hormigón pretensado con aletas de 104 m (341 ft) sobre el arroyo Barton cerca de Austin, Texas, para dar servicio a un desarrollo privado. Este puente es similar en concepto al puente Ganter original, excepto que los tirantes están revestidos con muros de láminas triangulares que conectan el tablero con las torres. [4] : 5–6 El primer diseño extradosado "verdadero" en el continente es el puente North Arm en Vancouver, Columbia Británica, Canadá, que tiene una longitud de 180 m (590 ft) y se completó en 2008. [12]
Desde mediados de la década de 2000, el estilo ha crecido considerablemente en popularidad y, hasta 2012, se han registrado más de cincuenta puentes con características extradosadas. Se han construido en muchos países, aunque la gran mayoría de ellos se encuentran en Japón y Corea del Sur. El ejemplo de mayor longitud sigue siendo el puente Kisogawa de 2001, de 275 m (902 pies). [4] : 16–22
Visualmente, los puentes extradosados suelen tener la apariencia de un puente atirantado con torres muy cortas (pilones), con tirantes de ángulo poco profundo que pueden no extenderse a lo largo de toda la longitud del tablero y (con frecuencia) con una superestructura de tablero más sustancial . Desarrollados como una estructura híbrida entre los tipos clásicos de puentes atirantados y de vigas en voladizo, pueden ofrecer ahorros de costos y oportunidades estéticas para puentes de longitud media en el rango de 100 metros (330 pies) a 250 metros (820 pies) de luz. [4] : 1, 26
Su naturaleza híbrida puede generar una complejidad adicional significativa en su diseño, ya que la respuesta del puente a las cargas aplicadas está determinada por las interacciones entre: [4] : 46–50
Aunque se diferencian de los puentes atirantados en varias áreas, la característica principal y definitoria de los puentes extradosados es la baja altura de las torres principales o pilonos, expresada como una proporción de la longitud del tramo principal . [4] : 1 Los diseños clásicos atirantados emplean una relación entre la altura de la torre y el tramo principal de alrededor de 1:5 (o 0,20). [13] : 61 En comparación, los puentes extradosados tienen torres con relaciones altura:tramo de entre 1:8 y 1:15 (0,125 a 0,067), siendo alrededor de 1:10 (0,10) la más común. [1] : 393 Esta altura de torre más baja da como resultado un ángulo de cable mucho más plano, típicamente ~ 17° con respecto a la horizontal, y una fuerza de compresión axial correspondientemente mucho mayor dentro de la superestructura del puente debido al mayor componente de fuerza horizontal dentro de cada tirante de cable. [4] : 1
Desde una perspectiva estructural , la segunda característica extradosada es la proporción reducida de carga viva de la superestructura que es transportada por los cables. En los puentes atirantados, los tirantes comúnmente soportan al menos el 80% de la carga del tráfico vehicular que actúa sobre la superestructura del puente, mientras que en los puentes extradosados, los tirantes típicamente soportan solo entre el 20% y el 60% de esta carga. En ambos casos, el resto de la carga es transportada por el elemento de viga longitudinal en acción de extensión entre los apoyos principales del puente. [2] : 92–93 Esta característica se deriva de las rigideces relativas entre los tirantes y el elemento de viga. Los diseños de tirantes típicamente incorporan estructuras de tablero flexibles sin un elemento de viga rígido, y dichos sistemas transfieren la mayoría de las cargas aplicadas al tablero directamente a los tirantes más cercanos. En comparación, los diseños extradosados utilizan una estructura de cubierta/viga sustancialmente más rígida, lo que permite que la viga soporte una proporción significativa de cualquier carga de la cubierta y facilita la distribución de la carga restante entre un mayor número de elementos de soporte individuales. [1] : 388
En tercer lugar, está la magnitud de la carga de fatiga que experimentan los cables externos y su posterior tratamiento por los códigos de diseño. A diferencia de la carga muerta casi constante de un puente , su carga viva puede ser muy variable tanto en el tiempo como en la posición, lo que da como resultado fluctuaciones en el nivel de tensión que experimentan los elementos estructurales del puente a medida que varía la carga viva. La menor proporción de carga viva soportada por los cables extradosados da como resultado una magnitud reducida de fluctuaciones de tensión dentro de los cables, que baja de los 100 megapascales (15 000 psi) o más para los puentes atirantados a alrededor de 50 megapascales (7300 psi) para los diseños extradosados. [4] : 13 Esto tiene un beneficio directo en la reducción de los efectos perjudiciales de la fatiga que experimentan los cables atirantados y sus anclajes finales, y los códigos de diseño de puentes permiten que los cables atirantados extradosados funcionen a un nivel de tensión de diseño significativamente más alto y, por lo tanto, a un nivel de eficiencia del material como resultado. [1] : 394 [2] : 85
Como resultado de estas características, los "tirantes" de los puentes extradosados no son tratados como tales por los códigos de diseño, sino que se consideran como tendones postensados externos que se han desviado hacia arriba desde el tablero hasta las torres para aumentar la capacidad de carga de la superestructura sobre los soportes principales. [2] : 1 Los puentes extradosados con frecuencia extienden este enfoque al hacer que los tendones extradosados sean continuos sobre las torres a través de soportes de silla y usar anclajes solo en las conexiones del tablero, simplificando significativamente las operaciones de tensado. [4] : 33, 61
.jpg/1280px-Puentes_Trillizos_DSC_1567_(26338130879).jpg)
Los Tripletes son los tres primeros puentes de hormigón extradosado en Bolivia. La construcción de una circunvalación que permite la descongestión del tráfico en la ciudad de La Paz se completó en 2010. La nueva carretera elevada cruza tres valles paralelos con puentes emblemáticos. Estos tres puentes consecutivos tienen características similares y, como resultado, se denominan los Tripletes. Todas las estructuras de tres tramos están hechas de hormigón, con un tramo máximo de 113 metros, con hormigón pretensado extradosado. [14] Las estructuras están construidas utilizando una construcción segmentada en voladizo equilibrado. La elevación de los puentes alcanza alturas entre 40 y 60 m sobre el fondo del valle, lo que hizo que una opción de puente atirantado, con pilonos de más de 25 m sobre el tablero, fuera inadecuada para el sitio. Por lo tanto, se propuso un tipo de puente extradosado, que reduce la altura del pilono, y un solo plano de tirantes para permitir una vista más transparente. Los puentes fueron diseñados por PEDELTA .
El puente North Arm es un puente peatonal de la línea SkyTrain de Canadá que conecta Vancouver con su suburbio de Richmond cruzando el río Fraser . El puente entró en servicio el 17 de agosto de 2009, coincidiendo con la inauguración de la línea Canadá. [15]
El puente Golden Ears , cruza el río Fraser entre los municipios de Pitt Meadows / Maple Ridge y Langley . Es el puente extradosado más largo de Norteamérica. [16] El puente se abrió al tráfico el 16 de junio de 2009.
Los puentes atirantados son raros en China, [17] [18] mientras que el primero fue el puente Wuhu sobre el río Yangtze, completado en 2000, [18] aunque algunas fuentes lo describen como atirantado. [19] Un tramo principal tiene 312 m (1024 pies) de largo. Le siguieron varios puentes, incluido el puente Hongxi, inaugurado recientemente, con un tramo principal de 265 m (869 pies) de largo. [20] [21]
En 2006, la línea azul del metro de Delhi se extendió hasta Indraprastha desde Barakhamba Road . Esta sección tenía un puente extradosado entre Supreme Court y la estación de Indraprastha .
El primer puente extradosado de la India para el tráfico por carretera, Nivedita Setu , fue completado en 2007 por Larsen & Toubro Ltd. para la segunda empresa de peaje del puente Vivekananda sobre el río Hooghly , Calcuta . Este puente tiene 880 m (2.890 pies) de largo, con un tramo de 110 m (360 pies).
El tercer puente Narmada , que tiene similitudes con el puente Golden Ears en Vancouver, Canadá, se completó en marzo de 2017 sobre el río Narmada en Bharuch , Gujarat . Es el primer puente extradosado que se construye en el estado de Gujarat y su tramo de 144 m (472 pies) es el más largo de la India. [22]
Unos meses después, en junio de 2017, se inauguró el puente Arrah-Chhapra sobre el río Ganges , conectando Arrah y Chhapra en los distritos de Bhojpur y Saran en el estado de Bihar . Es el puente extradosado de varios tramos más largo del mundo, con una longitud de puente principal de 1920 m (6300 pies). [10]
El primer puente extradosado de Irlanda, el puente Rose Fitzgerald Kennedy , fue construido por BAM y Dragados, y se abrió al tráfico en enero de 2020. Tiene 894 m de largo y 21,9 m de ancho promedio. El puente cruza el río Barrow al sur de New Ross y es parte de la ruta principal nacional N25 . Los tramos principales de 230 metros (750 pies) del puente fueron, en 2020, los tramos de puente de vigas cajón extradosadas solo de hormigón más largos del mundo. Los tramos son iguales en longitud al tramo principal del puente Suir N25 en Waterford; y cuatro metros más cortos que el tramo principal del puente Foyle en Irlanda del Norte, que es 21 metros más corto en longitud total. Los dos tramos principales centrales están sostenidos por un plano central de tirantes que pasan a través de sillas ubicadas en tres torres en los tres soportes centrales. La característica distintiva del puente es la diferente altura de las torres. Las torres laterales tienen una altura de 16,2m y disponen de 8 cables pasantes y el pilar central tiene una altura de 27,0m y 18 cables pasantes.
El Puente Sur sobre el río Daugava en Riga , Letonia , es desde 2010 el mayor proyecto de construcción en Letonia y su capital, Riga. En volumen de trabajo solo puede compararse con el Puente de la Isla que se construyó en la década de 1970. El trabajo en el desarrollo del proyecto del Puente Sur comenzó en 2002, cuando el Departamento de Desarrollo Urbano del Ayuntamiento de Riga desarrolló la tarea de diseño para la ruta del puente, que conectaría Vienības Anenue en la orilla izquierda del río Daugava y la Rotonda Slāvu en la orilla derecha. El Puente Sur representa una estructura extradosada de varios tramos de 49,5 + 77 + 5 × 110 + 77 + 49,5 metros con seis carriles de tráfico. La longitud total del puente es de 803 metros. El ancho es de 34,28 metros. Hay seis pilonos, cada uno a una altura de 13,33 metros sobre el pavimento de la calzada. Cada pilono tiene ocho pares de cables. [23]
El primer puente extradosado en Escandinavia es el puente Harpe que cruza el río noruego Gudbrandsdalslågen como parte de la autopista E6. El puente se abrió al tráfico el 17 de diciembre de 2016. Tiene 324 metros de largo y cuatro carriles de tráfico. [24]
El 21 de agosto de 2014, Pakistán inauguró su primer puente extradosado para el tráfico. El Puente Conmemorativo del Terremoto se construyó en cuatro años sobre el río Jhelum en Muzaffarabad , la capital de la región Azad Jammu Cachemira de Pakistán. El puente se encuentra a 60 metros sobre el río y tiene 246 metros de largo. El puente extradosado atirantado fue diseñado y financiado por la Agencia de Cooperación Internacional del Japón con un costo de aproximadamente 1.500 millones de rupias. El puente conecta las áreas de Naluchi y Chattar de Muzaffarabad y redujo la duración del viaje en una hora.
.jpg/1280px-Kwidzyn_most_(cropped).jpg)
El puente extradosado más grande de Europa , [25] uno de los más grandes del mundo, [ cita requerida ] es el Puente de Kwidzyn abierto al tráfico el 26 de julio de 2013 sobre el río Vístula desde Opalenie a Kwidzyn . [26] La longitud total del puente es de 808,5 metros (2.653 pies) con un tramo principal de 204 m. El puente ha sido encargado por la Dirección General de Carreteras y Autopistas Nacionales , diseñado por Transprojekt Gdanski y está siendo construido por Budimex y Ferrovial Agroman con un coste de 90 millones de euros. [27]
El puente más ancho del mundo es el Most autostradowy w Mszanie (MA 532) en la autopista A1 (Polonia) . [ cita requerida ]
La Autoridad de Desarrollo Vial de Sri Lanka construyó el puente del río New Kelani , un puente extradosado sobre el río Kelani , como parte de un proyecto destinado a mejorar las condiciones del tráfico alrededor del puente New Kelani existente. [28] El proyecto se completó en noviembre de 2021. [29]
El puente Tanzanite es el primer puente extradosado en la República Unida de Tanzanía . El puente de 6,23 kilómetros intentará aliviar el cuello de botella del tráfico conectando el área cerca de Coco Beach y el Hospital Agakan en Dar es Salaam con un puente de cuatro carriles (1 km) sobre el mar. Está previsto que la construcción comience en la segunda mitad del año para completarse en 2021. De la longitud total de 6,23 km, la longitud del nuevo puente es de 1,03 km. El puente principal en sí tiene 670 m de largo y está diseñado como un puente extradosado con un tramo máximo de 125 m. La carretera consta de una sección de 4,52 km donde se han ampliado dos carriles a cuatro carriles y una nueva sección de 0,68 km. [30]
El puente Maha Chesadabodindranusorn es el primer puente extradosado de Tailandia. El puente Maha Chesadabodindranusorn, de 4,3 kilómetros de longitud, une la parte occidental (subdistritos de Bang Krang y Bang Sri Muang) con la parte oriental de la provincia de Nonthaburi (subdistritos de Suan Yai y Talat Kwan) y una nueva carretera que conecta con la carretera Ratchaphruek. [31]
El puente Çallı, en el centro de la ciudad de Antalya, es el primer puente extradosado diseñado y construido en Turquía. El puente de 180 m (590 pies) de largo tiene un tramo principal de 80 m (260 pies) con tramos laterales de 50 m (160 pies) sostenidos por 2 x 4 juegos de 4 cables extradosados (diseño de arpa) sostenidos sobre la plataforma de 30 m (98 pies) de ancho por dos pilones de 7 m (23 pies) inclinados hacia afuera del tramo principal. El puente de 6 carriles se abrió al tráfico para la Expo 2016. [32]
El primer puente extradosado en los EE. UU. es el tramo en dirección norte del Puente Memorial Pearl Harbor que lleva la Interestatal 95 (Connecticut Turnpike) sobre el río Quinnipiac en New Haven, Connecticut , que se abrió al tráfico el 22 de junio de 2012. El tramo en dirección sur se abrió el 19 de agosto de 2015, lo que lo convierte en el cuarto puente extradosado en los EE. UU. [33]
El segundo y tercer puentes extradosados en los EE. UU. son tramos de vía de servicio de la Interestatal 35 sobre el río Brazos en Waco, Texas . La construcción comenzó en julio de 2012 y los puentes se inauguraron en julio de 2014. Son los primeros puentes extradosados que se construyen en Texas . [34] [35]
El quinto puente extradosado en los Estados Unidos es el St. Croix Crossing , que cruza el río St. Croix entre Oak Park Heights , Minnesota y St. Joseph , Wisconsin . La construcción del puente comenzó en 2014 y se abrió al tráfico el 2 de agosto de 2017. El puente reemplazó al antiguo puente Stillwater en el centro de Stillwater, Minnesota , que estaba funcionalmente obsoleto y se estaba deteriorando por su edad.
Los puentes extradosados son de transición entre los puentes de vigas y los puentes atirantados.
El nuevo puente tendrá los tramos más largos de la India