Un puente de arco es un puente con estribos en cada extremo en forma de arco curvo . Los puentes de arco funcionan transfiriendo el peso del puente y sus cargas parcialmente en un empuje horizontal restringido por los estribos a cada lado. Se puede hacer un viaducto (un puente largo) a partir de una serie de arcos, aunque en la actualidad se utilizan normalmente otras estructuras más económicas.
Antepasado | Puente de badajo |
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Descendiente | Truss puente de arco , puente de la luna (albañilería) |
Lleva | Peatones , vehículos , tren ligero , tren pesado , agua |
Rango de alcance | corto, pero a menudo establecido de un extremo a otro para formar una gran longitud total |
Material | mampostería , hormigón , hierro forjado , hierro fundido , madera , acero estructural |
Móvil | No |
Esfuerzo de diseño | Bajo |
Se requiere trabajo en falso | sí |
Historia
Posiblemente el puente de arco más antiguo existente es el puente micénico Arkadiko en Grecia de aproximadamente 1300 a. C. El puente de arco de piedra en voladizo todavía es utilizado por la población local. [1] El puente de Eleutherna helenístico, bien conservado , tiene un arco de voladizo triangular. [2] El cuarto siglo aC Rodas Pasarela restos en una de las primeras dovelas del arco. [3]
Aunque los etruscos y los antiguos griegos ya conocían los arcos verdaderos , los romanos fueron, al igual que la bóveda y la cúpula , los primeros en darse cuenta del 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 de piedra romanos para el tráfico, 34 puentes de madera romanos y 54 puentes de 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 hasta 26 países diferentes (incluida la antigua Yugoslavia ). [6]
Los puentes de arco romano solían ser semicirculares , aunque algunos eran puentes de arco segmentados (como el Puente de Alconétar ), un puente que tiene un arco curvo menor que un semicírculo. [7] Las ventajas del puente de arco segmentario eran que permitía que pasaran grandes cantidades de agua de la inundación 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 tanto tramos únicos como largos acueductos de arco múltiple , como el Pont du Gard y el Acueducto de Segovia . Sus puentes presentaban desde una época antigua aberturas de inundación en los muelles, por ejemplo, en Pons Fabricius en Roma (62 a. C.), uno de los puentes principales más antiguos del mundo que aún se mantiene en pie.
Los ingenieros romanos fueron los primeros y hasta la revolución industrial los únicos en construir puentes con hormigón , al que llamaron Opus caementicium . El exterior se cubría habitualmente con ladrillo o sillar , como en el puente de Alcántara.
Los romanos también introdujeron puentes de arco segmentados en la construcción de puentes. El puente Limyra de 330 m de largo (1.080 pies) en el suroeste de Turquía presenta 26 arcos segmentados con una relación entre el tramo y la elevación promedio de 5.3: 1, [9] dando al puente un perfil inusualmente plano insuperable durante más de un milenio. El puente de Trajano sobre el Danubio presentaba arcos segmentarios enjutas abiertos hechos de madera (sobre pilares de hormigón de 40 m de altura). Este iba a ser el puente de arco más largo durante mil años, tanto en términos de longitud total como individual, mientras que el puente romano más largo existente es el Puente Romano de 790 m de largo (2.590 pies) de largo en Mérida . El Puente Karamagara de finales de los romanos en Capadocia puede representar el primer puente sobreviviente con un arco apuntado. [10]
En la Europa medieval , los constructores de puentes mejoraron las estructuras romanas mediante el uso de pilares más estrechos , arcos de arco más delgados y mayores proporciones de tramo a elevación en los puentes. También se introdujeron arcos apuntados góticos , reduciendo el empuje lateral, y se incrementaron los vanos como en el excéntrico Puente del Diablo (1282).
En el siglo XIV, en particular, la construcción de puentes alcanzó nuevas alturas. Tramos de 40 m (130 pies), nunca antes conocidos en la historia de la construcción de arcos de mampostería, ahora se alcanzaban en lugares tan diversos como España ( Puente de San Martín ), Italia ( Puente de Castelvecchio ) y Francia ( Puente del Diablo y Pont Grand ) y con tipos de arco tan diferentes como los de medio punto, apuntados y segmentados. El puente de Trezzo sull'Adda , destruido en el siglo XV, incluso presentaba un tramo de 72 m (236 pies) de longitud, no igualado hasta 1796. [11]
Construcciones como el aclamado puente de arco segmentario florentino Ponte Vecchio (1345) combinaron la ingeniería de sonido (relación entre el tramo y la 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. Esas estructuras de poca altura requirieron estribos macizos , que en el puente veneciano de Rialto y el Fleischbrücke en Nuremberg (relación entre el tramo y la elevación de 6.4: 1) se basaron en miles de pilotes de madera, parcialmente embutidos oblicuamente en el terreno para contrarrestar de manera más efectiva la empuje.
En China, el puente de arco existente más antiguo es el Puente de Zhaozhou del 605 d.C., que combinó una relación de tramo / elevación muy baja de 5.2: 1, con el uso de arcos enjutas (reforzados con soportes de hierro). El puente de Zhaozhou, con una longitud de 167 pies (51 m) y un tramo de 123 pies (37 m), es el primer puente de arco segmentario de enjuta abierta totalmente de piedra del mundo, lo que permite un mayor paso para 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, incluidos Thomas Telford , Isambard Kingdom Brunel y John Rennie, continuaron construyendo arcos de piedra y ladrillo . Un pionero clave fue Jean-Rodolphe Perronet , que utilizó pilares mucho más estrechos, métodos de cálculo revisados y relaciones de tramo a elevación excepcionalmente bajas. En la construcción de puentes de arco se han utilizado cada vez más diferentes materiales, como hierro fundido , acero y hormigón .
Puentes de arco de compresión simples
Ventajas de los materiales simples.
La piedra, el ladrillo y otros materiales similares son fuertes en compresión y algo así en cortante , 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 centrado . En los primeros puentes de arco de compresión, una piedra angular en el medio del puente soportó 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 (por lo general, 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 no reforzado. Cuando se utiliza mampostería (piedra cortada), los ángulos de las caras se cortan para minimizar las fuerzas de corte. Cuando se utiliza mampostería aleatoria (piedras sin cortar y sin preparar), se unen con mortero y se deja que el mortero se seque antes de quitar la cimbra.
Los arcos de mampostería tradicionales son generalmente duraderos y algo resistentes al asentamiento o al socavamiento. Sin embargo, en relación con las alternativas modernas, estos puentes son muy pesados y requieren cimientos extensos . También son costosos de construir donde los costos laborales son altos.
Secuencia de construcción
- Cuando los arcos están cimentados en el lecho de un curso de agua (en muelles o riberas), el agua se desvía para que la grava se pueda excavar primero y reemplazar con una buena base (de material resistente). A partir de estos, los pilares de los cimientos se erigen / levantan a la altura de la base prevista de los arcos, un punto conocido como el resorte .
- El centrado de cimbra (en inglés británico: armazón de arco) se fabrica, generalmente a partir de vigas y tablas. Dado que cada arco de un puente de varios arcos impondrá un empuje sobre sus vecinos, es necesario que todos los arcos del puente se eleven al mismo tiempo o que se utilicen pilares muy anchos. El empuje de los arcos extremos se introduce en la tierra mediante zapatas sustanciales (verticales) en las paredes del cañón, o mediante grandes planos inclinados que forman en cierto sentido rampas hacia el puente, que también puede estar formado por arcos.
- Los varios arcos (o arco único) se construyen sobre el centrado. Una vez que se construye cada cañón de arco básico , los arcos se estabilizan (o el arco) con mampostería de relleno por encima, que puede colocarse en hiladas de unión (capas) horizontales . Estos pueden formar dos paredes exteriores, conocidas como enjutas , que luego se rellenan con material suelto y escombros apropiados.
- El camino está pavimentado y los muros de parapeto limitan el tráfico de manera protectora al puente.
Tipos de puente de arco
Puente de arco de ménsula
Arco de ménsula construido con mampostería ciclópea , en el puente griego Arkadiko
Arco de ménsula en forma de triángulo isósceles , que soporta el puente griego Eleutherna
Un arco de voladizo con la mampostería sin recortar
Un arco de voladizo con la mampostería cortada en forma de arco
El puente de arco de voladizo es un puente de mampostería, o piedra, donde cada hilada (capa) sucesivamente más alta se eleva ligeramente más que la hilada anterior. [13] Los escalones de la mampostería se pueden recortar para que el arco tenga una forma redondeada. [14] El arco de voladizo 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]
Acueductos y viaductos de canales
Roman Pont-Saint-Martin
El acueducto romano Pont du Gard de tres pisos
El puente de arco de segmento romano en Limyra
En algunos lugares es necesario atravesar un amplio espacio 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 de usar 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 solo materiales, equipos y matemáticas simples. Este tipo todavía se utiliza en viaductos de canales y carreteras, ya que tiene una forma agradable, especialmente cuando se extiende sobre el agua, ya que los reflejos de los arcos forman una impresión visual de círculos o elipses.
Puente de arco de cubierta
Grosvenor Bridge (Chester) , un puente de arco de enjuta cerrado
Alexander Hamilton Bridge , un puente de arco de enjuta abierta
Puente Galena Creek , un puente de arco de la catedral
Este tipo de puente comprende un arco donde el tablero está completamente por encima del arco. El área entre el arco y la cubierta se conoce como enjuta . Si la enjuta es sólida, generalmente es el caso de un puente de mampostería o de arco de piedra, el puente se denomina puente de arco de cubierta de enjuta cerrada . Si la plataforma está sostenida por una serie de columnas verticales que se elevan desde el arco, el puente se conoce como puente de arco de plataforma abierta . El puente Alexander Hamilton es un ejemplo de puente de arco de enjuta abierta. Finalmente, si el arco soporta la plataforma solo en la parte superior del arco, el puente se llama puente de arco de catedral . [dieciséis]
A través del puente de arco
Este tipo de puente tiene un arco cuya base está en o debajo del tablero, pero cuya parte superior se eleva por encima de él, por lo que el tablero pasa por el arco. La parte central del tablero está sostenida por el arco a través de cables de suspensión o tirantes, como con un puente de arco atado . Los extremos del puente pueden apoyarse desde abajo, como con un puente de arco de cubierta. Cualquier parte sostenida desde el arco de abajo puede tener enjutas que estén cerradas o abiertas.
El Sydney Harbour Bridge es un puente de arco que utiliza un arco tipo truss.
Puente de arco atado
También conocido como arco de cuerda, 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 resistir las fuerzas de empuje horizontal que normalmente se ejercerían sobre los estribos de un puente en arco.
La cubierta está suspendida del arco. El arco está en compresión, a diferencia de un puente colgante donde la catenaria está en tensión. Un puente de arco atado también puede ser un puente de arco pasante.
El tablero del Puente Fremont pasa por el arco , el tramo central está suspendido y ata el arco , mientras que los tramos laterales del tablero se apoyan.
Galería
Puente de un solo arco Stari Most en Mostar en Bosnia y Herzegovina
Arco apuntado del Puente del Diablo en España
Alte Nahebrücke (c.1300) sostiene edificios en sus muelles
Krämerbrücke (1325): el puente habitado continuamente más largo de Europa.
Ponte Santa Trinita . Primer puente con arcos elípticos
Puente de Rialto sobre el Gran Canal de Venecia , Italia (2011)
Un puente de mampostería en forma de luna que muestra las rampas de acceso reforzadas que toman el empuje horizontal del arco.
Puente Fredrikstad en Fredrikstad , Noruega
El puente de la calle principal en Columbus, OH es el único puente colgante arco inclinado en América del Norte.
El puente Chaotianmen en Chongqing , China , es el puente de arco más largo del mundo .
Puente de Arta en Arta, Grecia
El viaducto de Garabit es un puente de arco de armadura de hierro forjado .
El puente de piedra seca , llamado Porta Rosa (siglo IV a.C.), en Elea , provincia de Salerno , Campania , Italia (2005)
Puente en Český Krumlov , República Checa (2004)
Grosvenor Bridge sobre el río Dee en Chester , Cheshire , Inglaterra , Reino Unido (2007)
Union Arch Bridge que lleva el Washington Aqueduct y MacArthur Boulevard (anteriormente llamado Conduit Road), Cabin John , Montgomery County , Maryland , EE. UU. (2008)
Puente conmemorativo de Arlington sobre el río Potomac en Washington, DC , EE. UU. (2007)
Francis Scott Key Bridge sobre el río Potomac en Washington, DC , EE. UU. (2006)
Puente Woodrow Wilson que lleva la Interestatal 95 (I-95) y el Capital Beltway sobre el río Potomac entre Alexandria, Virginia y Oxon Hill, Maryland , EE. UU. (2007)
Tyne Bridge sobre el río Tyne , Newcastle upon Tyne , Inglaterra , Reino Unido (2004)
Hell Gate Bridge sobre el East River , Nueva York , Nueva York , EE.
Puente de la bahía de Sídney , Sídney , Nueva Gales del Sur , Australia (2010)
Puente del milenio de Gateshead sobre el río Tyne , Newcastle upon Tyne , Inglaterra , Reino Unido (2005)
Puente del río Daxi del ferrocarril de alta velocidad Jinhua-Wenzhou
Uso de materiales modernos
La mayoría de los puentes de arco modernos están hechos de hormigón armado . Este tipo de puente es adecuado donde se puede erigir un centrado temporal para soportar las formas, el acero de refuerzo y el hormigón sin curar. Cuando el hormigón está suficientemente fraguado, se retiran los encofrados y las 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 entre sí.
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 una viga con forma de arco. Consulte el puente en arco de celosía para obtener más información sobre este tipo.
Una evolución moderna del puente de arco es la larga vida a través de puente de arco . Esto ha sido posible gracias al uso de materiales ligeros y resistentes a la tracción, como el acero y el hormigón pretensado.
Ver también
- Cubierta (puente)
- Lista de puentes de arco por longitud
- Lista de los tramos de puentes de arco de mampostería más largos
- Arco natural
- Arco parabólico
- Puente romano
- Arco inclinado
- A través del puente de arco
- Puente de arco atado
- Puente de arco de celosía
Notas al pie
- ^ Ministerio helénico de cultura: puente micénico en Kazarma. Archivado el 8 de abril de 2008 en la Wayback Machine.
- ^ Nakassis, Athanassios (2000): "Los puentes de la antigua Eleutherna", The Annual of the British School at Athens , Vol. 95, págs. 353–365
- ^ Galliazzo 1995 , p. 36; Boyd 1978 , pág. 91
- ^ Robertson, DS: Arquitectura griega y romana, 2a ed., Cambridge 1943, p.231:
"Los romanos fueron los primeros constructores de Europa, quizás los primeros del mundo, en apreciar plenamente las ventajas del arco, la bóveda y la cúpula".
- ^ Colin O'Connor: "Puentes romanos", Cambridge University Press 1993, p. 187ff. ISBN 0-521-39326-4
- ↑ Galliazzo, Vittorio (1994), I ponti romani. Catalogo generale, vol. 2, Treviso: Edizioni Canova, ISBN 88-85066-66-6 , cf. Indice
- ^ Beall, Christine (1988). "Diseño del arco segmentario" (PDF) . ebuild.com . Consultado el 8 de mayo de 2010 .[ enlace muerto permanente ]
- ^ Templo, Robert. El genio de China: 3.000 años de ciencia, descubrimiento e invención. Nueva York: Touchstone, 1986.
- ^ Colin O'Connor: "Puentes romanos", Cambridge University Press 1993, p. 126 ISBN 0-521-39326-4
- ^ Galliazzo 1995 , págs.92 , 93 (figura 39)
- ^ Leonardo Fernández Troyano: Ingeniería de puentes. Una perspectiva global, Thomas Telford Publishing, Londres 2003, ISBN 0-7277-3215-3 , página 49
- ^ Needham, José. La ciencia y la civilización más breves en China . Prensa de la Universidad de Cambridge, 1994. ISBN 0-521-29286-7 . Páginas 145-147.
- ^ Richman, Steven M. (2005), Los puentes de Nueva Jersey , Rutgers University Press, pág. 23, ISBN 978-0-8135-3510-4
- ^ Harris, Cyril M. (1983), Diccionario ilustrado de arquitectura histórica , Publicaciones Courier Dover, p. 137, ISBN 978-0-486-24444-0
- ^ Simpson, Frederick Moore (1913), Una historia del desarrollo arquitectónico , Longmans, Green y Co., p. 25
- ^ Durski, Brad F. (invierno de 2010). "Puente Galena Creek de Nevada" (PDF) . Aspire . Instituto del Hormigón Prefabricado / Pretensado. Archivado desde el original (PDF) el 16 de febrero de 2010 . Consultado el 18 de junio de 2012 .
Referencias
- Boyd, Thomas D. (1978), "El arco y la bóveda en la arquitectura griega", American Journal of Archaeology , 82 (1): 83-100 (91), doi : 10.2307 / 503797
- Galliazzo, Vittorio (1995), I ponti romani , vol. 1, Treviso: Edizioni Canova, ISBN 88-85066-66-6
|volume=
tiene texto extra ( ayuda ) - Galliazzo, Vittorio (1994), ponti romani. Catalogo generale , vol. 2, Treviso: Edizioni Canova, ISBN 88-85066-66-6
|volume=
tiene texto extra ( ayuda ) - O'Connor, Colin (1993), Roman Bridges , Cambridge University Press, pág. 129, ISBN 0-521-39326-4
- Proske, Dirk (2009), Seguridad de los puentes de arco de piedra históricos , Springer, p. 336, ISBN 978-3-540-77616-1
enlaces externos
- NOVA Online - Super Bridge - Puentes en arco
- Matsuo Bridge Co. - Puentes en arco
- Puentes históricos del medio oeste
- Puentes de ferrocarril de arco histórico en el oeste de Massachusetts