Puente construido con vigas colocadas sobre estribos y pilares de cimentación.
Un puente de vigas es un puente que utiliza vigas como medio para sostener su tablero . [1] Los dos tipos más comunes de puentes de vigas de acero modernos son los de placa y los de cajón. [ cita requerida ]
El término "viga" se utiliza a menudo indistintamente con "viga" en referencia al diseño de puentes. [2] [3] [4] [5] Sin embargo, algunos autores definen los puentes de vigas de forma ligeramente diferente a los puentes de vigas. [6]
Una viga puede estar hecha de hormigón o acero. Muchos puentes más cortos, especialmente en áreas rurales donde pueden estar expuestos a desbordamientos de agua y corrosión, utilizan vigas cajón de hormigón. El término "viga" se utiliza normalmente para referirse a una viga de acero. En un puente de vigas o de vigas, las vigas en sí mismas son el soporte principal de la plataforma y son responsables de transferir la carga hasta la base. El tipo de material, la forma y el peso afectan la cantidad de peso que puede soportar una viga. Debido a las propiedades del segundo momento de área , la altura de una viga es el factor más significativo que afecta su capacidad de carga. Los tramos más largos, más tráfico o un mayor espaciamiento de las vigas darán como resultado directamente una viga más profunda. En los puentes de estilo armadura y arco , las vigas siguen siendo el soporte principal de la plataforma, pero la carga se transfiere a través de la armadura o el arco hasta la base. Estos diseños permiten que los puentes abarquen distancias más grandes sin necesidad de que la profundidad de la viga aumente más allá de lo que es práctico. Sin embargo, con la inclusión de una armadura o arco, el puente ya no es un verdadero puente de vigas.
Historia
Los puentes de vigas existen desde hace milenios en diversas formas, dependiendo de los recursos disponibles. Los tipos de puentes más antiguos son los puentes de vigas , los de arco y los giratorios , y todavía se construyen en la actualidad. Este tipo de puentes han sido construidos por seres humanos desde la antigüedad, siendo el diseño inicial mucho más simple que el que utilizamos hoy. A medida que la tecnología avanzó, los métodos se mejoraron y se basaron en la utilización y manipulación de roca, piedra, mortero y otros materiales que servirían para ser más fuertes y más largos.
En la antigua Roma , las técnicas para construir puentes incluían la colocación de postes de madera para que sirvieran como columnas del puente y luego rellenar el espacio de las columnas con diversos materiales de construcción. Los puentes construidos por los romanos eran en su época básicos, pero muy confiables y fuertes, y cumplían una función muy importante en la vida social.
A medida que la Revolución Industrial llegó y pasó, se utilizaron nuevos materiales con propiedades físicas mejoradas, y el hierro forjado fue reemplazado por acero debido a su mayor resistencia y su mayor potencial de aplicación.
Diseño
Todos los puentes constan de dos partes principales: la subestructura y la superestructura. La superestructura es todo, desde las placas de apoyo hasta las más altas: es lo que soporta las cargas y es la parte más visible del puente. La subestructura es la base que transfiere las cargas de la superestructura al suelo. Ambas deben trabajar juntas para crear un puente resistente y duradero.
La superestructura consta de varias partes:
La plataforma es la superficie de la calzada o pasarela. En aplicaciones de calzadas, suele ser una losa de hormigón armado vertido , pero también puede ser una rejilla de acero o una plancha de madera. La plataforma incluye carriles de carretera, medianas, aceras, parapetos o barandillas y elementos diversos como drenaje e iluminación.
La estructura de soporte está formada por el sistema de acero u hormigón que sostiene la plataforma. Esto incluye las propias vigas, los diafragmas o tirantes transversales y (si corresponde) el sistema de armadura o arco. En un puente de vigas, esto incluiría solo las vigas y el sistema de arriostramiento. Las vigas son el soporte de carga principal, mientras que el sistema de arriostramiento permite que las vigas actúen juntas como una unidad y evita que las vigas se caigan.
La función de las zapatas de apoyo es permitir que la superestructura se mueva de forma algo independiente de la subestructura. Todos los materiales se expanden y contraen naturalmente con la temperatura; si un puente fuera completamente rígido, esto causaría una tensión innecesaria en la estructura y podría provocar fallas o daños. Al fijar la superestructura en un extremo, mientras se permite que el otro extremo de un tramo se mueva libremente en la dirección longitudinal, se alivian las tensiones térmicas y se aumenta la vida útil del puente.
Pilar de un puente de vigas de hormigón durante la construcción antes de la instalación de la plataforma y los parapetos del puente, que consta de múltiples pilones en ángulo para soporte (parte inferior), una tapa de hormigón horizontal (centro) y vigas (parte superior) con soportes de madera temporales.
La subestructura también consta de varias partes:
Un estribo es una base que transfiere la estructura del puente a la calzada o pasarela sobre terreno firme. Un pilar es un soporte intermedio.
La tapa es la parte que sostiene las zapatas de apoyo. Dependiendo del tipo de estructura de soporte, puede haber o no una tapa. Los pilares de pared y los estribos de apoyo no requieren tapa, mientras que un pilar de varias columnas, de cabeza de martillo o de pilotes doblados sí la tendrá.
El vástago o tocón es el cuerpo principal de la cimentación. Transfiere la carga desde la superestructura, a través de la tapa, hasta la zapata.
La zapata es la estructura que transfiere las cargas al suelo. Existen dos tipos principales de sistemas: una zapata extendida, que es una simple losa de hormigón que reposa sobre el lecho de roca; o una zapata de pilotaje, que utiliza pilotes de acero para alcanzar el lecho de roca sólido que puede estar a gran profundidad. Otro sistema utiliza cajones o "pilares" de hormigón reforzado con acero debajo del fuste.
Tipos de vigas
Los muñones en el extremo oriental del puente Dunn Memorial ofrecen una buena sección transversal de la construcción del puente de vigas.
Una viga de acero laminada es una viga que se ha fabricado laminando un cilindro de acero en bruto a través de una serie de matrices para crear la forma deseada. Estas crean formas estandarizadas de vigas en I y vigas de ala ancha [7] de hasta 100 pies de longitud.
Una viga de placa es una viga que se ha fabricado soldando placas entre sí para crear la forma deseada. El fabricante recibe placas grandes de acero del espesor deseado y luego corta las alas y el alma de la placa en la longitud y forma deseadas. Las vigas de placa pueden tener una mayor altura que las vigas de acero laminado y no están limitadas a formas estandarizadas. La capacidad de personalizar una viga para las condiciones de carga exactas permite que el diseño del puente sea más eficiente. La viga de placa se puede utilizar para tramos de entre 10 metros y más de 100 metros (33 pies a más de 330 pies). Ocasionalmente, se sueldan refuerzos entre el ala de compresión y el alma para aumentar la resistencia de la viga.
Una viga cajón o "viga de tubo" es, como su nombre lo indica, una viga con forma de caja. Consta de dos almas verticales, bridas superiores cortas en la parte superior de cada alma y una brida inferior ancha que conecta las almas entre sí. Una viga cajón es particularmente resistente a la torsión y, aunque es costosa, se utiliza en situaciones en las que una viga estándar podría sucumbir a los efectos de la torsión o el vuelco.
Véase también
Puente de vigas : el antecesor del puente de vigas de placas
