Un puente de arco es un puente con estribos en cada extremo en forma de arco curvo . Los puentes en arco funcionan transfiriendo parcialmente el peso del puente y sus cargas a un empuje horizontal restringido por los estribos a cada lado. Se puede construir un viaducto (un puente largo) a partir de una serie de arcos, aunque hoy en día se suelen utilizar otras estructuras más económicas.
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Posiblemente el puente de arco más antiguo existente sea el puente micénico Arkadiko en Grecia, que data aproximadamente del 1300 a.C. El puente de arco en ménsula de piedra todavía es utilizado por la población local. [1] El puente helenístico Eleutherna, bien conservado, tiene un arco en ménsula triangular. [2] La pasarela de Rodas del siglo IV a. C. descansa sobre un arco de dovelas temprano . [3]
Aunque los verdaderos arcos ya eran conocidos por los etruscos y los antiguos griegos , los romanos fueron, al igual que con la bóveda y la cúpula , los primeros en aprovechar plenamente el potencial de los arcos para la construcción de puentes. [4] Una lista de puentes romanos compilada por el ingeniero Colin O'Connor incluye 330 puentes romanos de piedra para el tráfico, 34 puentes romanos de madera y 54 puentes acueductos romanos , una parte sustancial aún en pie e incluso utilizada para transportar vehículos. [5] Un estudio más completo realizado por el erudito italiano Vittorio Galliazzo encontró 931 puentes romanos, en su mayoría de piedra, en nada menos que 26 países (incluida la antigua Yugoslavia ). [6]
Los puentes de arco romano eran generalmente semicirculares , aunque algunos eran puentes de arco rebajados (como el puente de Alconétar ), un puente que tiene un arco curvo menor que un semicírculo. [7] Las ventajas del puente de arco rebajado eran que permitía que grandes cantidades de agua de inundación pasaran por debajo, lo que evitaría que el puente fuera arrastrado durante las inundaciones y el puente en sí podría ser más liviano. [8] Generalmente, los puentes romanos presentaban piedras de arco primario en forma de cuña ( dovelas ) del mismo tamaño y forma. Los romanos construyeron acueductos de un solo tramo y largos acueductos de múltiples arcos , como el Puente del Gard y el Acueducto de Segovia . Sus puentes presentaban desde tiempos remotos aberturas contra inundaciones en los pilares, por ejemplo en el puente Fabricius en Roma (62 aC), uno de los puentes más antiguos del mundo que aún se conserva en pie.
Los ingenieros romanos fueron los primeros y hasta la revolución industrial los únicos en construir puentes con hormigón , a los que llamaron Opus caementicium . El exterior solía estar recubierto de ladrillo o sillar , como en el puente de Alcántara.
Los romanos también introdujeron puentes de arco rebajado en la construcción de puentes. El puente Limyra de 330 m de largo (1080 pies) en el suroeste de Turquía presenta 26 arcos rebajados con una relación promedio entre luz y elevación de 5,3:1, [9] lo que le da al puente un perfil inusualmente plano sin igual durante más de un milenio. El puente de Trajano sobre el Danubio presentaba arcos rebajados en enjuta abiertos hechos de madera (sobre pilares de hormigón de 40 m de altura (130 pies)). Este iba a ser el puente de arco más largo en mil años, tanto en términos de longitud total como individual, mientras que el puente romano más largo que existe es el Puente Romano de 790 m de largo (2590 pies) en Mérida . El puente tardorromano Karamagara en Capadocia puede representar el puente más antiguo que se conserva con un arco apuntado. [10]
En la Europa medieval , los constructores de puentes mejoraron las estructuras romanas utilizando pilares más estrechos , arcos más delgados y mayores relaciones entre luz y elevación en los puentes. También se introdujeron arcos apuntados góticos , que redujeron los empujes laterales, y se aumentaron las luces como en el excéntrico Puente del Diablo (1282).
En particular, en el siglo XIV la construcción de puentes alcanzó nuevas alturas. Se alcanzaron luces de 40 m (130 pies), nunca antes vistas en la historia de la construcción de arcos de mampostería, en lugares tan diversos como España ( Puente de San Martín ), Italia ( Puente de Castelvecchio ) y Francia ( Puente del Diablo y Puente Grande). ) y con tipos de arco tan diferentes como arcos de medio punto, apuntados y rebajados. El puente de Trezzo sull'Adda , destruido en el siglo XV, incluso tenía un tramo de 72 m (236 pies), no igualado hasta 1796. [11]
Construcciones como el aclamado puente florentino de arco rebajado Ponte Vecchio (1345) combinaron una sólida ingeniería (relación entre luz y elevación de más de 5,3 a 1) con un atractivo estético. Los tres elegantes arcos del renacentista Ponte Santa Trinita (1569) constituyen el puente de arco elíptico más antiguo del mundo. Estas estructuras de poca altura requerían estribos macizos , que en el puente veneciano de Rialto y en el Fleischbrücke de Núremberg (relación entre luz y contrahuella de 6,4:1) se fundaron sobre miles de pilotes de madera, en parte clavados oblicuamente en el terreno para contrarrestar de forma más eficaz las corrientes laterales. empuje.
En China, el puente de arco más antiguo existente es el puente Zhaozhou del año 605 d. C., que combinaba una relación luz-altura muy baja de 5,2:1, con el uso de arcos enjuta (reforzados con soportes de hierro). El puente Zhaozhou, con una longitud de 51 m (167 pies) y una luz de 37 m (123 pies), es el primer puente de arco segmentario de enjuta abierta totalmente de piedra del mundo, lo que permite un mayor paso de las aguas de las inundaciones. [12] Los puentes con enjutas perforadas se pueden encontrar en todo el mundo, como en China ( puente Zhaozhou , siglo VII). Grecia ( Puente de Arta , siglo XVII) y Gales ( Puente Cenarth , siglo XVIII).
En tiempos más modernos, muchos ingenieros civiles continuaron construyendo arcos de piedra y ladrillo, incluidos Thomas Telford , Isambard Kingdom Brunel y John Rennie . Un pionero clave fue Jean-Rodolphe Perronet , que utilizó pilares mucho más estrechos, métodos de cálculo revisados y relaciones entre luz y elevación excepcionalmente bajas. En la construcción de puentes de arco se utilizan cada vez más diferentes materiales, como hierro fundido , acero y hormigón .
La piedra, el ladrillo y otros materiales similares son resistentes a la compresión y algo así al corte , pero no pueden resistir mucha fuerza en tensión . Como resultado, los puentes de arco de mampostería están diseñados para estar constantemente bajo compresión, en la medida de lo posible. Cada arco se construye sobre un marco de cimbra temporal , conocido como centraje . En los primeros puentes de arco de compresión, una piedra clave en el centro del puente soportaba el peso del resto del puente. Cuanto más peso se ponía sobre el puente, más fuerte se volvía su estructura. Los puentes de arco de mampostería utilizan una cantidad de material de relleno (típicamente escombros compactados) sobre el arco para aumentar este peso muerto en el puente y evitar que se produzca tensión en el anillo del arco a medida que las cargas se mueven a través del puente. Otros materiales que se utilizaron para construir este tipo de puentes fueron el ladrillo y el hormigón armado. Cuando se utiliza mampostería (piedra cortada), los ángulos de las caras se cortan para minimizar las fuerzas cortantes. Cuando se utiliza mampostería aleatoria (piedras sin cortar y sin preparar), se unen con mortero y se deja que el mortero fragüe antes de retirar la cimbra.
Los arcos de mampostería tradicionales son generalmente duraderos y algo resistentes al asentamiento o al socavamiento. Sin embargo, en comparación con las alternativas modernas, estos puentes son muy pesados y requieren cimentaciones extensas . También resulta caro construirlos allí donde los costes laborales son elevados.
El puente de arco en ménsula es un puente de mampostería o piedra donde cada hilera (capa) sucesivamente más alta se eleva ligeramente más que la hilera anterior. [13] Los escalones de la mampostería se pueden recortar para que el arco tenga una forma redondeada. [14] El arco en ménsula no produce empuje ni presión hacia afuera en la parte inferior del arco y no se considera un arco verdadero . Es más estable que un arco verdadero porque no tiene este empuje. La desventaja es que este tipo de arco no es adecuado para grandes luces. [15]
En algunos lugares es necesario atravesar un espacio amplio a una altura relativamente alta, como cuando un canal o suministro de agua debe atravesar un valle. En lugar de construir arcos extremadamente grandes o columnas de soporte muy altas (difícil con piedra), se construyen una serie de estructuras arqueadas una encima de otra, con estructuras más anchas en la base. Los ingenieros civiles romanos desarrollaron el diseño y construyeron estructuras altamente refinadas utilizando únicamente materiales, equipos y matemáticas simples. Este tipo todavía se utiliza en viaductos de canales y carreteras, ya que tiene una forma agradable, especialmente cuando atraviesa agua, ya que los reflejos de los arcos forman una impresión visual de círculos o elipses.
Este tipo de puente consta de un arco donde el tablero queda completamente por encima del arco. La zona comprendida entre el arco y el tablero se conoce como enjuta . Si la enjuta es maciza, como suele ser el caso en un puente en arco de mampostería o piedra, el puente se denomina puente en arco de tablero de enjuta cerrada . Si el tablero está sostenido por una serie de columnas verticales que se elevan desde el arco, el puente se conoce como puente de arco de tablero en enjuta abierta . El puente Alexander Hamilton es un ejemplo de puente de arco en enjuta abierta. Finalmente, si el arco sostiene el tablero sólo en la parte superior del arco, el puente se llama puente de arco catedralicio . [dieciséis]
Este tipo de puente tiene un arco cuya base está en el tablero o debajo de él, pero cuya parte superior se eleva por encima de él, por lo que el tablero pasa a través del arco. La parte central del tablero se apoya en el arco mediante cables de suspensión o tirantes, como en un puente de arco atado . Los extremos del puente pueden apoyarse desde abajo, como en el caso de un puente de arco de cubierta. Cualquier parte sostenida desde el arco inferior podrá tener enjutas cerradas o abiertas.
El Puente del Puerto de Sydney y el Puente de Bayona son un puente de arco pasante que utiliza un arco tipo armadura.
También conocido como arco de cuerda de arco, este tipo de puente en arco incorpora un lazo entre dos extremos opuestos del arco. El tirante suele ser el tablero y es capaz de soportar las fuerzas de empuje horizontales que normalmente se ejercerían sobre los estribos de un puente en arco.
La cubierta está suspendida del arco. El arco está comprimido, a diferencia de un puente colgante donde la catenaria está tensa. Un puente de arco atado también puede ser un puente de arco pasante.
Un puente en arco con bisagras incorporadas para permitir el movimiento entre elementos estructurales. Un puente de una sola bisagra tiene una bisagra en la corona del arco , un puente de dos bisagras tiene bisagras en ambos puntos de resorte y un puente de tres bisagras tiene bisagras en las tres ubicaciones. [17]
La mayoría de los puentes de arco modernos están hechos de hormigón armado . Este tipo de puente es adecuado cuando se puede erigir un centrado temporal para soportar los encofrados, el acero de refuerzo y el hormigón sin curar. Cuando el hormigón esté suficientemente fraguado se procede a retirar los encofrados y cimbras. También es posible construir un arco de hormigón armado a partir de hormigón prefabricado , donde el arco se construye en dos mitades que luego se apoyan una contra la otra.
Muchos puentes modernos, hechos de acero u hormigón armado, a menudo soportan parte de su carga por tensión dentro de su estructura. Esto reduce o elimina el empuje horizontal contra los estribos y permite su construcción en terrenos más débiles. Estructural y analíticamente no son verdaderos arcos sino más bien una viga con forma de arco. Consulte puente de arco de armadura para obtener más información sobre este tipo.
Una evolución moderna del puente de arco es el puente de arco pasante de gran luz . Esto ha sido posible gracias al uso de materiales ligeros y resistentes a la tracción, como el acero y el hormigón pretensado.
"Los romanos fueron los primeros constructores en Europa, quizás los primeros en el mundo, en apreciar plenamente las ventajas del arco, la bóveda y la cúpula".
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