Un puente extradosado emplea una estructura que combina los elementos principales tanto de un puente de vigas cajón pretensado como de un puente atirantado . [1] [2] : 85 [3] El nombre proviene de la palabra extradós , curva exterior o superior de un arco, y hace referencia a cómo los "tirantes" de 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 del tablero. En este concepto, siguen siendo parte de (y definen el límite superior de) la superestructura del puente principal . [4] : 1
En comparación con un puente atirantado o de vigas en voladizo de luz comparable, un puente extradosado utiliza tirantes o pilones mucho más cortos que el puente atirantado, y una estructura de plataforma/vigas significativamente menos profunda que la utilizada en el puente de vigas. [2] : 85–86 Esta disposición da como resultado el típico "aspecto" extradosado de un ventilador de tirantes bajos y de ángulo poco profundo, generalmente con una pronunciada región de "ventana abierta" que se extiende desde los lados de cada torre. [4]
La forma del puente extradosado se adapta principalmente a tramos de longitud media entre 100 m (330 pies) y 250 m (820 pies), y hasta 2012 se habían construido más de cincuenta puentes de este tipo en todo el mundo. [ 4] : 16–26 Al incurrir en muchos de los costos de construcción de los tipos de puentes atirantados y de vigas, los puentes extradosados pueden generar ahorros de materiales 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
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El puente más antiguo que se sabe 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 Zurich, precedido 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 de viga voladiza de hormigón pretensado modificado, donde los tendones longitudinales de "continuidad" se elevan significativamente por encima de la altura de la plataforma en los extremos de cada tramo principal y se apoyan en torres cortas. Estos tendones están encerrados en paredes de cuchillas en forma de aletas 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
Si bien se sabe poco sobre el origen del diseño de Menn, Mathivat desarrolló una base teórica para tal 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 normalmente ubicados en la parte superior de la viga cajón con tendones "externos" que corren en un ángulo poco profundo desde la superficie de la plataforma en un tramo hasta torres cortas y de regreso al siguiente tramo. A estos los llamó tendones extradosados , ya que estaban conectados a la extradosis (o superficie superior) de la estructura transversal del puente. El ángulo poco profundo de estos tendones dio como resultado que transmitieran un gran componente de fuerza de compresión a la estructura de la plataforma del puente, lo que les permitió funcionar de manera similar al pretensado de puentes "flexible" convencional. 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 pilón. [4] : 5
El primer ejemplo de un puente construido utilizando los conceptos de Mathivat parece ser el Ponte dos Socorridos [6] de 1993 en Camara de Lobos, Portugal, con un tramo principal de 106 m (348 pies). A este le siguió rápidamente el puente Odawara Blueway en la circunvalación de Seisho , Japón, diseñado por Akio Kasuga y terminado 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 altura, cada uno de los cuales sostiene dos conjuntos de ocho tendones extradosados expuestos en una disposición de abanico modificada. [7] Estos tendones pasan sobre sillas en la parte superior de cada pilón, 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 frenar el deslizamiento. [2] : 86 Posteriormente se construyeron numerosos puentes en Japón con diseños similares, los puentes gemelos Ibigawa , de 33 m (108 pies) de ancho, y Kisogawa "Twinkle", que abarcan 271,5 m (891 pies) y 275 m (902 pies) de ancho. los ríos Ibi y Kiso respectivamente, y se completaron 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 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 pasar la autopista A43 a través del río Maurienne en Saint-Remy-de-Maurienne, Francia. A esto le siguió en 1998 el puente Sunniberg curvo de 140 m (460 pies) de tramos múltiples en Suiza, también diseñado por Christian Menn y que utiliza pilones bajos 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 respaldo de aletas de 104 m (341 pies) a través de Barton Creek cerca de Austin, Texas, para dar servicio a un desarrollo privado. Este es similar en concepto al puente Ganter original, excepto que los tirantes están encerrados dentro de paredes de aspas triangulares que conectan la plataforma 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 se extiende por 180 m (590 pies) y se completó en 2008. [12]
Desde mediados de la década de 2000, el estilo ha ganado popularidad considerablemente: en 2012 se registraron más de cincuenta puentes con características extradosadas. Se han construido en muchos países, aunque la gran mayoría de ellos están ubicados en Japón y Corea del Sur. El ejemplo de tramo más largo sigue siendo el puente Kisogawa de 2001 con 275 m (902 pies). [4] : 16-22
Visualmente, los puentes extradosados suelen tener la apariencia de un puente atirantado con torres (pilones) muy cortas, con tirantes de cable de ángulo poco profundo que pueden no extenderse a lo largo de toda la plataforma y (frecuentemente) con una superestructura de plataforma más sustancial. . Desarrollados como una estructura híbrida entre los tipos clásicos de puentes atirantados y de vigas en voladizo, pueden ofrecer oportunidades estéticas y de ahorro de costos para puentes de longitud media en el rango de luces de 100 metros (330 pies) a 250 metros (820 pies). [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 diferencia de los puentes atirantados en varias áreas, la característica principal y definitoria de los extradosados es la baja altura de las torres o pilones principales, expresada como proporción de la longitud del tramo principal . [4] : 1 Los diseños atirantados clásicos 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:luz de entre 1:8 y 1:15 (0,125 a 0,067), siendo alrededor de 1:10 (0,10) lo 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 soportan 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 lo soporta el elemento de viga longitudinal en acción transversal entre los soportes principales del puente. [2] : 92–93 Esta característica se deriva de las rigideces relativas entre los tirantes del cable y el elemento de la viga. Los diseños de tirantes normalmente incorporan estructuras de plataforma flexibles sin un elemento de viga rígido, y dichos sistemas transfieren la mayoría de las cargas aplicadas a la plataforma directamente a los tirantes más cercanos. En comparación, los diseños extradosados utilizan una estructura de plataforma/viga sustancialmente más rígida, lo que permite que la viga soporte una proporción significativa de cualquier carga de la plataforma y facilita la distribución de la carga restante entre un mayor número de elementos de tirantes individuales. [1] : 388
En tercer lugar está la magnitud de la carga de fatiga experimentada por los cables externos y su tratamiento posterior mediante códigos de diseño. A diferencia de la carga muerta casi constante de un puente , su carga viva puede ser muy variable tanto en tiempo como en posición, lo que resulta en fluctuaciones en el nivel de tensión experimentado por los elementos estructurales del puente a medida que varía la carga viva. La menor proporción de carga viva transportada por los cables extradosados da como resultado una magnitud reducida de las fluctuaciones de tensión dentro de los cables, desde típicamente 100 megapascales (15 000 psi) o más para puentes atirantados hasta alrededor de 50 megapascales (7300 psi) para diseños extradosados. . [4] : 13 Esto tiene un beneficio directo al reducir los efectos perjudiciales de la fatiga experimentados por los tirantes y sus anclajes finales, y los códigos de diseño de puentes permiten que los tirantes extradosados operen a un nivel de tensión de diseño significativamente mayor y, por lo tanto, a un nivel de eficiencia del material como un resultado. [1] : 394 [2] : 85
Como resultado de estas características, los "tirantes" en puentes extradosados no son tratados como tales por los códigos de diseño, sino que son considerados como tendones postensados externos que han sido desviados hacia arriba desde el tablero hasta las torres para aumentar la capacidad de la superestructura. capacidad de carga sobre los soportes principales. [2] : 1 Los puentes extradosados frecuentemente amplían este enfoque al hacer que los tendones extradosados sean continuos sobre las torres a través de soportes de silla y utilizando anclajes solo en las conexiones del tablero, lo que simplifica significativamente las operaciones de tensado. [4] : 33, 61
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Los Trillizos son los primeros tres puentes extradosados de hormigón en Bolivia. En 2010 se completó la construcción de una circunvalación que permitirá descongestionar el tráfico en la ciudad de La Paz. La nueva vía elevada cruza tres valles paralelos con puentes característicos. Estos tres puentes consecutivos tienen características similares y por eso se les llama los Trillizos. Todas las estructuras de tres vanos son de hormigón, con una luz máxima de 113 metros, con hormigón pretensado extradosado. [14] Las estructuras se construyen utilizando una construcción segmentaria en voladizo equilibrado. La elevación de los puentes alcanza alturas entre 40 y 60 m sobre el fondo del valle, lo que hacía inadecuada para el lugar la opción de un puente atirantado, con pilones de más de 25 m sobre el tablero. Por ello, se propuso un puente tipo extradosado, que reduce la altura del pilón, y un único plano de tirantes para permitir una visión más transparente. Los puentes fueron diseñados por PEDELTA .
El North Arm Bridge es un puente peatonal de tránsito de la línea SkyTrain Canada , 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 apertura 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 extradosados son raros en China, [17] [18] mientras que el primero fue el puente del río Wuhu Yangtze , completado en 2000, [18] aunque algunas fuentes describen el puente como atirantado. [19] Un tramo principal tiene 312 m (1024 pies) de largo. Siguieron varios puentes, incluido el puente Hongxi recientemente inaugurado con un tramo principal de 265 m (869 pies) de largo. [20] [21]
En 2006, la Línea Azul del Metro de Delhi se amplió hasta Indraprastha desde Barakhamba Road . Este tramo contaba con un Puente Extradosado entre la Corte Suprema y la Estación Indraprastha .
El primer puente extradosado para el tráfico rodado de la India, Nivedita Setu , fue completado en 2007 por Larsen & Toubro Ltd. para la corporación de peaje del segundo puente Vivekananda sobre el río Hooghly , Calcuta . Este puente tiene 880 m (2890 pies) de largo y una luz de 110 m (360 pies).
El tercer puente Narmada , que guarda similitud con el puente Golden Ears en Vancouver, Canadá, se completó en marzo de 2017 a través del río Narmada en Bharuch , Gujarat . Es el primer puente extradosado que se construye en el estado de Gujarat y su luz de 144 m (472 pies) es el más largo de la India. [22]
Unos meses más tarde, en junio de 2017, se inauguró el puente Arrah-Chhapra sobre el río Ganges que conecta 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 1.920 m (6.300 pies). [10]
El primer puente extradosado de Irlanda, el puente Rose Fitzgerald Kennedy , fue construido por BAM y Dragados y abierto 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 forma parte de la ruta principal nacional N25 . Los tramos principales del puente de 230 metros (750 pies) fueron, en 2020, los tramos de puentes de vigas cajón extradosados únicamente de hormigón más largos del mundo. Los tramos tienen la misma longitud que el tramo principal del puente Suir N25 en Waterford; y cuatro metros más corto el tramo principal del puente Foyle en Irlanda del Norte, que es 21 metros más corto en longitud total. Los dos vanos principales centrales se apoyan en un plano central de tirantes que pasan por sillas situadas sobre tres torres en los tres apoyos centrales. La característica distintiva del Puente es la diferente altura de las torres. Las torres laterales tienen una altura de 16,2m y cuentan con 8 cables pasantes y la pila 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 sólo se puede comparar con el Island Bridge que se construyó en los años 1970. Los trabajos de desarrollo del proyecto del Puente Sur comenzaron en 2002, cuando el Departamento de Desarrollo Urbano del Ayuntamiento de Riga desarrolló el proyecto de diseño del trazado del puente, que conectaría Vienības Anenue, en la margen izquierda del río Daugava, y el Slāvu. Rotonda por el margen derecho. El Puente Sur arriba representa una estructura extradosada multivano de 49,5 + 77 + 5 × 110 + 77 + 49,5 metros con seis carriles de circulación. La longitud total del puente es de 803 metros. El ancho es de 34,28 metros. Hay seis torres, cada una a una altura de 13,33 metros sobre el pavimento de la calzada. Cada torre 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]
Pakistán inauguró su primer puente extradosado para el tráfico el 21 de agosto de 2014. El puente conmemorativo del terremoto se construyó en cuatro años sobre el río Jhelum en Muzaffarabad , la capital de la región de Azad Jammu y Cachemira en Pakistán. El puente está 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 de Japón a un costo de aproximadamente 1.500 millones de rupias. El puente conecta las áreas de Naluchi y Chattar de Muzaffarabad redujo la duración del viaje en una hora.
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El puente extradosado más grande de Europa , [25] uno de los más grandes del mundo, [ cita necesaria ] es el puente 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 (2653 pies) con un tramo principal de 204 m. El puente ha sido encargado por la Dirección General de Carreteras y Autopistas Nacionales , ha sido diseñado por Transprojekt Gdanski y está construido por Budimex y Ferrovial Agroman con un coste de 90 millones de euros. [27]
El puente extradosado más ancho del mundo es el Most autostradowy w Mszanie (MA 532) en la autopista A1 (Polonia) . [ cita necesaria ]
La Autoridad de Desarrollo Vial de Sri Lanka construyó el puente sobre el 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 de Tanzanita es el primer puente extradosado en la República Unida de Tanzania . El puente de 6,23 kilómetros intentará aliviar el cuello de botella del tráfico conectando el área cercana a 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 y finalice en 2021. De la longitud total de 6,23 km, la longitud del nuevo puente es de 1,03 km. El puente principal tiene una longitud de 670 m y está diseñado como un puente extradosado con una luz máxima de 125 m. La vía consta de un tramo de 4,52 kilómetros donde se ha ampliado dos carriles a cuatro carriles y un nuevo tramo de 0,68 kilómetros. [30]
El puente Maha Chesadabodindranusorn es el primer puente extradosado en Tailandia. El puente Maha Chesadabodindranusorn, de 4,3 kilómetros de longitud, une el lado 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 Ratchaphruek Road. [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 por encima de los 30 m (98 pies). ) de ancho mediante dos pilones de 7 m (23 pies) inclinados en dirección opuesta al 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 Pearl Harbor Memorial Bridge 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 puente extradosado en los EE. UU. son tramos de carreteras secundarias de la Interestatal 35 sobre el río Brazos en Waco, Texas . La construcción comenzó en julio de 2012 y los puentes se dedicaron en julio de 2014. Son los primeros puentes extradosados que se construyen en Texas . [34] [35]
El quinto puente extradosado en 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 deteriorándose por su edad.
Los puentes extradosados son de transición entre vigas y puentes atirantados.
El nuevo puente tendrá los tramos más largos de la India