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• Josue Lujan Lopez

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CAPÍTULO 1 HISTORIA DE LOS PUENTES COLGANTES Los puentes colgantes, se originan a partir de las marañas naturales de lianas y enredaderas que cierran espacios entre árboles o barrancos. Una liana entre dos troncos es un modelo para tender una cuerda entre dos orillas y luego otras más que sirve de apoyo a manos y pies, facilitando así el paso. El rasgo que diferencia este puente es la reacción del elemento resistente, el cable, que tira de los puntos de anclaje y ejerce una tracción casi horizontal. El conocimiento de materiales de mayor resistencia a la tracción que las tradicionales cuerdas de fibra vegetal ha permitido cubrir vanos cada vez mayores, hasta llegar a ser hoy el tipo de puente que ostenta el récord de luz cubierta. Los materiales empleados en la construcción de puentes han sido sucesivamente la madera, las piedras y las fibras vegetales naturales, que fueron dando paso a los ladrillos, al hormigón, al hierro, al acero, al hormigón armado y, finalmente, al hormigón pretensado, en la actualidad el que más se emplea, atendiendo a la suma de longitudes de tramos cubiertos. 1.1 LOS PUENTES COLGANTES INCAS Los puentes colgantes eran eslabones familiares y vitales en el enorme imperio de los incas, como lo habían sido para las culturas andinas durante cientos de años antes de la llegada de los españoles, en 1532. Aunque el pueblo no había desarrollado el arco de piedra ni los vehículos con ruedas, eran unos expertos en el uso de fibras naturales para telas, botes y hondas, e incluso llevaban inventarios mediante un sistema de nudos previo a la escritura. Por lo tanto, los puentes hechos de cuerdas de fibras naturales, algunas tan gruesas como el torso de un hombre, constituían la solución tecnológica para el problema de la construcción de caminos en terreno escabroso. Según algunos cálculos, al menos 200 de esos puentes colgantes franqueaban hondonadas de ríos, en el siglo XVI. Aunque los académicos han estudiado la importancia del sistema de caminos de los incas para forjar y controlar el imperio precolombino, John A. Ochsendorf, del Instituto Tecnológico de Massachusetts, dijo: “Historiadores y arqueólogos han descuidado el papel de los puentes”.

Los mismos españoles demostraron lo apropiado que era la técnica peruana. Ochsendorf, especialista en arquitectura e ingeniería tempranas, dijo que el gobierno colonial muchas veces trató de levantar puentes de arcos europeos a través de los cañones, y cada intento terminó en fracaso hasta que se aplicaron fierro y acero a la construcción de puentes. Los peruanos, al no saber nada de arcos o metalurgia del fierro, dependieron, en cambio, de lo que mejor conocían: fibras de algodón, pastos y árboles jóvenes, y lana de llama y alpaca. Los puentes colgantes incas lograron tramos libres de al menos 50 metros, y probablemente mucho mayores. Eso representaba una distancia mayor que cualquier puente de albañilería europeo de esa época. Ochsendorf dijo que, aunque, al parecer, los peruanos inventaron sus puentes de fibras independientemente de influencias externas, no fueron los primeros en su tipo. En un reciente documento de investigación, Ochsendorf escribió: “Los incas fueron la única civilización americana antigua en desarrollar los puentes colgantes. Existían puentes similares en otras regiones montañosas del mundo, más notablemente en el Himalaya y en la China antigua, donde existieron puentes colgantes de cadenas de fierro en el siglo III antes de Cristo”.

1.1.1 MÉTODO DE CONSTRUCCIÓN Garcilaso de la Vega reportó, en 1604, sobre las técnicas de elaboración de cables. Las fibras, escribió, eran trenzadas para formar cuerdas del largo necesario para el puente. Tres de estas cuerdas eran unidas para hacer una cuerda más grande, y tres de éstas volvían a ser trenzadas para tener una todavía más grande y así sucesivamente. Los cables gruesos eran pasados de uno a otro lado del río con cuerdas pequeñas y sujetados a contrafuertes de piedra en cada lado. Tres de los cables gruesos servían como el piso del puente, otros dos servían como pasamanos y se ataban pedazos de madera al piso de cable. Finalmente, el piso era cubierto con ramas para proporcionarles mejor pisada a las bestias de carga. Más ramas y pedazos de madera eran ensartados para hacer muros a todo lo largo del puente. Los viajeros señalaron que, en muchos casos, había dos puentes colgantes lado a lado. Algunos decían que uno era para los señores feudales y nobles, el otro para los plebeyos; o uno para los hombres, y el otro para las mujeres. Recientemente, los expertos han sugerido que era más probable que un puente sirviera como reserva, si se considera la necesidad de frecuentes reparaciones de cuerdas deshilachadas o desgastadas. El último puente colgante inca que existe, en Huinchiri, cerca de Cuzco, es reconstruido prácticamente cada año durante un festival de tres días.

La parte de la fuerza y de la confiabilidad del puente vino del hecho de que cada cable fue substituido cada año por los aldeanos locales como parte de su servicio público u obligación de la mita. A veces, estos campesinos locales tenían la tarea única de

mantener y de reparar estos puentes de modo que las carreteras del inca o los sistemas del camino pudieran continuar funcionando. 1.1.2 RENOVACIÓN ANUAL DEL ÚLTIMO PUENTE INCA El ultimo puente colgante Inca que existe, en Huinchiri, cerca de Cusco, es reconstruido prácticamente cada año. Los pobladores de las aldeas de ambos lados llevan a cabo un festival de tres días y recolectan fuertes hierbas para producir más de 15,240 metros de cuerdas. Finalmente, las cuerdas son trenzadas para reemplazar más de 45 metros de cables. Después de un año completo de uso el puente pasado de la hierba-cuerda del inca cede y se debe substituir para la seguridad. Aun cuando hay un puente moderno cerca la gente en la subsistencia de la región la tradición y las habilidades antiguas vivas renovando el puente. Varios grupos de la familia tienen cada preparado un número de cuerdas que se formarán en los cables en el sitio, otros han preparado las esteras, y la reconstrucción es un esfuerzo comunal. En épocas antiguas el esfuerzo habría sido una forma de impuesto, con los participantes forzados para realizar la reconstrucción; los constructores han indicado hoy en día que el esfuerzo está realizado de honrar sus antepasados y el Pachamama. Se cargas al acontecimiento también ha sido apoyado por las producciones video para la Nova y el BBC y se está convirtiendo en una atracción turística de menor importancia, con algunos peajes pequeños para que a los turistas que utilicen el camino durante el festival para caminar el puente nuevamente terminado.

1. 2 MODERNIZACIÓN DE LOS PUENTES COLGANTES El diseño actual de los puentes colgantes fue desarrollado a principios de siglo XIX. El primer puente colgante en realidad fue construido por el ingeniero estadounidense e inventor James Finley en la cala de Jacob, en Pennsylvania, en 1801. Finlay fue el primero en incorporar todos los componentes necesarios de un puente colgante, incluyendo una cubierta suspendida del puente que colgaba por cerchas. En 1808, Finley había patentado el puente colgante y en 1810, publicó su diseño en una revista de Nueva York titulado The Folio puerto.Los primeros ejemplos incluyen los puentes de Menai y Cowny (puestos en funcionamiento en 1826) en el Norte del País de Gales y el primer puente Hammersmith (1827) en la zona Oeste de Londres. Desde entonces puentes colgantes han sido construidos a lo largo de todo el mundo. Esta tipología de puente es prácticamente la única solución posible para salvar grandes luces (superiores a un kilómetro), por ejemplo, cuando sea peligroso para el tráfico marítimo añadir apoyos centrales temporales o permanentes, o no sea viable añadir apoyos centrales. En la actualidad, el puente de mayor vano es el de Gran Puente de Akashi Kaikyō, en Japón, y mide casi dos kilómetros.

CAPÍTULO 2 DEFINICIÓN Y CARACTERÍSTICAS 2.1 DEFINICIÓN El puente es una estructura que salva un obstáculo, sea río, foso, barranco o vía de comunicación natural o artificial, y que permite el paso de peatones, animales o vehículos. Todos los puentes se basan en modelos naturales, a los que, conforme la tecnología ha ido avanzando, se han incorporado nuevas formas de resolver los mismos problemas. A partir de un tronco derribado sobre un cauce, una piedra desprendida de una ladera o una maraña de lianas y enredaderas tendidas sobre un barranco, que desde siempre han servido para salvar accidentes naturales, se ha montado una ciencia que es parte importante de las aplicaciones de la ingeniería civil: el proyecto y construcción de puentes. Un puente colgante es un puente sostenido por un arco invertido, formado por numerosos cables de acero, del que se suspende el tablero del puente mediante tirantes verticales. 2.2 CARACTERÍSTICAS Los puentes colgantes con cables hechos de alambres de acero galvanizados de alta resistencia son apropiados para las luces más largas. Por lo general, tales puentes llegan a ser económicos para luces de más de 305 metros dependiendo de las restricciones específicas del sitio. Sin embargo, muchos puentes colgantes con luces tan cortas como 92 ó 122 metros, se han construido para aprovechar sus propiedades estéticas. La característica económica básica de los puentes colgantes, resultante del uso de materiales de alta resistencia a tensión, es la ligereza, debida a la carga muerta relativamente baja. Pero esto, a su turno, conlleva la desventaja estructural de la flexibilidad, que puede conducir a grandes deflexiones bajo carga viva y sensibilidad a vibraciones. Como resultado, los puentes colgantes son más apropiados para puentes de carretera que para los más pesadamente cargados puentes de ferrocarril. No obstante, tanto para puentes de carretera como para puentes férreos, debe tenerse cuidado en el diseño para proporcionar resistencia a las oscilaciones producidas por viento o sismo, como las que causaron el colapso del puente de Tacoma Narrows en 1940.

2.2.1 MODO DE CONSTRUCCIÓN En los puente colgantes, la estructura resistente básica está formada por los cables principales, que se fijan en los extremos del vano a salvar, y tienen la flecha necesaria para soportar mediante un mecanismo de tracción pura, las cargas que actúan sobre él. El puente colgante más elemental es el puente catenaria, donde los propios cables principales sirven de plataforma de paso. Paradójicamente, la gran virtud y el gran defecto de los puentes colgantes se deben a una misma cualidad: su ligereza. La ligereza de los puentes colgantes, los hace más sensibles que ningún otro tipo al aumento de las cargas de tráfico que circulan por él, porque su relación peso propio/carga de tráfico es mínima; es el polo opuesto del puente de piedra. Actualmente los puentes colgantes se utilizan casi exclusivamente para grandes luces; por ello, salvo raras excepciones, todos tienen tablero metálico. El puente colgante es, igual que el arco, una estructura que resiste gracias a su forma; en este caso salva una determinada luz mediante un mecanismo resistente que funciona exclusivamente a tracción, evitando gracias a su flexibilidad, que aparezcan flexiones en él. El cable es un elemento flexible, lo que quiere decir que no tiene rigidez y por tanto no resiste flexiones. Si se le aplica un sistema de fuerzas, tomará la forma necesaria para que en él sólo se produzcan esfuerzos axiles de tracción; si esto lo fuera posible no resistiría. Por tanto, la forma del cable coincidirá forzosamente con la línea generada por la trayectoria de una de las posibles composiciones del sistema de fuerzas que actúan sobre él. Esta línea es el funicular del sistema de cargas, que se define precisamente como la forma que toma un hilo flexible cuando se aplica sobre él un sistema de fuerzas. La curva del cable de un puente colgante es una combinación de la catenaria, porque el cable principal pesa, y de la parábola, porque también pesa el tablero; sin embargo la diferencia entre ambas curvas es mínima, y por ello en los cálculos generalmente se ha utilizado la parábola de segundo grado.

El cable principal es el elemento básico de la estructura resistente del puente colgante. Su montaje debe salvar el vano entre las dos torres y para ello hay que tenderlo en el vacío. Esta fase es la más complicada de la construcción de los puentes colgantes. Inicialmente se montan unos cables auxiliares, que son los primeros que deben salvar la luz del puente y llegar de contrapeso a contrapeso. La mayoría de los grandes puentes colgantes están situados sobre zonas navegables, y por ello permite pasar los cables iniciales con un remolcador; pero esto no es siempre posible.

Como el sistema de cargas de los puentes es variable porque lo son las cargas de tráfico, los puentes colgantes en su esquema elemental son muy deformables. Este esquema

elemental consiste en el cable principal, las péndolas, y un tablero sin rigidez, o lo que es lo mismo, con articulaciones en los puntos de unión con las péndolas. En la mayoría de los puentes colgantes, las péndolas que soportan el tablero son verticales.El esquema clásico de los puentes colgantes admite pocas variaciones; los grandes se han hecho siempre con un cable principal en cada borde del tablero. Las torres han sido siempre los elementos más difíciles de proyectar de los puentes colgantes, porque son los que permiten mayor libertad. Por eso en ellas se han dado toda clase de variantes. En los años 20 fueron adquiriendo ya una forma propia, no heredada, adecuada a su función y a su material; la mayoría tienen dos pilares con sección cajón de alma llena, unidos por riostras horizontales, o cruces de San Andrés. En los últimos puentes colgantes europeos construidos con torres metálicas, se ha utilizado un nuevo sistema de empalme de las chapas que forman los pilares verticales. En vez de utilizar uniones roblonadas o atornilladas mediante solape de chapas, como se hizo en los puentes americanos, las uniones se hacen a tope, rectificando mediante fresado el contacto de los distintos módulos que se van superponiendo, de forma que las compresiones se transmiten directamente de chapa a chapa; la unión entre ellas se hace mediante soldadura parcial de la junta. Así se han hecho las torres del puente Severn en Inglaterra y de los puentes del Bósforo en Estambul.

Las torres no plantean problemas especiales de construcción, salvo la dificultad que supone elevar piezas o materiales a grandes alturas; las metálicas del puente Verrazano Narrows tienen una altura desde el nivel del mar de 210 m, y las de hormigón del puente Humber de 155 m.

Las torres de los puentes metálicos se montan generalmente mediante grúas trepadoras ancladas a ellas, que se van elevando a la vez que van subiendo las torres. Las de los puentes de hormigón se construyen mediante encofrados trepadores, como en el puente de Tancarville, o mediante encofrados deslizantes, como en el puente Humber El montaje del tablero se ha hecho en muchos de los grandes puentes colgantes por voladizos sucesivos, avanzando la ménsula desde una péndola a la siguiente, de la que se cuelga; el avance se hace simétricamente desde la torre hacia el centro del vano principal y hacia los extremos. Desde el propio tablero ya construido se van montando piezas más o menos grandes, elevándolas mediante grúas situados sobre él, hasta cerrar el tablero en el centro del vano. Así se construyó el puente George Washington, el Golden Gate y muchos de los puentes modernos japoneses.

Otro sistema de montaje, que se ha utilizado en la mayoría de los últimos grandes puentes, y en todos los de sección en cajón, consiste en dividir el tablero en dovelas de sección completa que se llevan por flotación bajo su posición definitiva, y se elevan a ella

desde los cables principales mediante cabrestantes; una vez situadas en su posición definitiva se cuelgan de las péndolas. La secuencia de montaje en este caso es generalmente el inverso del anterior; se empiezan a colgar las dovelas centrales, y se avanza simétricamente hasta llegar a las torres. Así se construyó el puente doble de la Bahía de San Francisco, el Bay Bridge, terminado en 1936; el puente Verrazano Narrows en Nueva York; y los modernos: puente sobre el río Severn en Inglaterra, los puentes sobre el B´sforo en Estambul, y el puente sobre el estuario del Humber en Inglaterra.

CAPÍTULO 3 PUENTES COLGANTES MÁS FAMOSOS 3.1 LOS PUENTES COLGANTE MÁS FAMOSOS DEL MUNDO 1.- El puente más largo del mundo. Nombre: Lake Pontchartrain Causeway Ubicación: Nueva Orleans, Estados Unidos Dato: Mide unos 38,6 kms. de largo y necesitó de hasta 9.000 pilares para sostenerlo.

2.- El puente de estructura más alta. Nombre: Millau en Aveyron Ubicación: Francia Dato: La estructura tiene una altura de 343 metros y está situado sobre el río Tarn. Con 7 pilares, tiene una anchura de 32 metros y una longitud de 2460.

3.- El puente con más altura desde el suelo. Nombre: Royal George Ubicación: Colorado, Estados Unidos Dato: Éste tiene una altura en estructura de 321 metros, pero hay que añadirle los 270 metros que hay desde el puente al fondo del precipicio.

4.- El puente colgante más largo del mundo. Nombre: Akashi Kaykyo Ubicación: Japón Dato: Conocido como el puente de la Perla y está considerado como el puente colgante más largo del mundo con 3911 metros de largo.

5.- El puente más fotografiado del mundo. Nombre: Golden Gate Ubicación: San Francisco, Estados Unidos Dato: Probablemente el puente más famoso del mundo. Construido y finalizado en el año 1937 y con una longitud de 1280 metros, se encuentra en suspenso desde sus dos famosas torres de 227 metros..

6.- El puente más grande de sudamerica. Nombre: Puente Angostura

Ubicación: Cd. Bolivar, Venezuela Dato: Con 1678 metros de largo y 1,46 de ancho.

3.2 PUENTE DE TACOMA Cuando los constructores subestiman el poder de las fuerzas de la Naturaleza, las consecuencias suelen ser desastrosas. El viento, la lluvia, la nieve y otros fenómenos meteorológicos pueden derribar o dañar severamente una edificación si no se toman los debidos recaudos durante la fase de planificación del proyecto. Uno de los casos emblemáticos sobre desastres de la ingeniería es el del colapso del puente de Tacoma Narrows, en el año 1940, derribado por acción del viento. Este puente colgante construido en la ciudad estadounidense de Seattle, de 1600 metros de longitud, fue uno de los de mayor extensión de su época, superado sólo por el puente de Washington de la ciudad de Nueva York y el puente Golden Gate, sobre San Francisco. Con sólo dos carriles para los vehículos, uno en cada dirección, el puente de Tacoma Narrows era notablemente más angosto que los otros grandes puentes, lo que lo volvía más liviano pero también mucho más flexible. Aunque una gran construcción debe mantener un cierto grado de flexibilidad para soportar sin problemas las tensiones que se producen sobre su estructura, en el caso del puente de Tacoma Narrows ésta era excesiva. Apenas poseía un tercio de la rigidez mínima recomendada por los manuales de ingeniería. Su flexibilidad provenía de una decisión de los constructores. Leon Moisseiff, ingeniero que había diseñado el puente Golden Gate, quiso darle un aspecto "delgado y elegante" al Tacoma Narrows. Luego de su inauguración, aparecieron los problemas. Desde que los

primeros automóviles comenzaron a atravesarlo, unas bruscas oscilaciones sacudían al puente de un extremo al otro. La acera se bamboleaba debido a que la vibración de los vehículos provocaba un efecto de resonancia mecánica capaz de amplificar esas vibraciones de manera notable. Según los cálculos de los ingenieros, a pesar de los bamboleos provocados por la resonancia, la estructura del puente no correría peligro. A pesar de las afirmaciones de sus constructores, el puente se mantuvo en pie durante sólo cuatro meses. Si bien los cálculos con respecto a las oscilaciones longitudinales eran correctos, no se tuvo en cuenta la influencia del viento cruzado sobre la estructura. El 7 de noviembre de 1940, un viento lateral de intensidad moderada (64 kilómetros por hora) fue suficiente para hacer que el puente flamease como una bandera hasta terminar partiéndose en pedazos. Al tratarse de uno de los puentes más largos de la época, no había experiencia previa en cuanto a la importancia de la aerodinámica en esta clase de estructuras. Por lo tanto, en ningún momento se consideró la resistencia al viento de la estructura del puente, y este gravísimo error, sumado a su falta de rigidez, terminó sellando el destino del Tacoma Narrows. Tras varias horas de violentas sacudidas, el tramo central, de 850 metros de largo y 11 mil toneladas de peso, se desplomó estruendosamente sobre las aguas, ante la mirada de un gran número de testigos que se habían acercado al lugar al enterarse de la clausura preventiva del puente. Poco antes del colapso, sólo quedaba un automóvil en el puente, perteneciente al fotógrafo Leonard Coatsworth, quien se vio obligado a abandonarlo junto con su perro Tubby, la única víctima del derrumbe.

CONCLUSIONES        

Los puentes colgantes para los Incas fueron un pilar muy importante para su extensión y su llegada a lugares muy recónditos en nuestro territorio. La estructura de los puentes colgante incaicos demandan de un cuidado y mantenimiento constante. El vano central puede ser muy largo en relación a la cantidad de material empleado, permitiendo comunicar cañones o vías de agua muy anchos. Pueden tener la plataforma a gran altura permitiendo el paso de barcos muy altos. No se necesitan apoyos centrales durante su construcción, permitiendo construir sobre profundos cañones o cursos de agua muy ocupados por el tráfico marítimo o de aguas muy turbulentas. Siendo relativamente flexible, puede flexionar bajo vientos severos y terremotos, donde un puente más rígido tendría que ser más grande y fuerte. Al faltar rigidez el puente se puede volver intransitable en condiciones de fuertes vientos o turbulencias, y requeriría cerrarlo temporalmente al tráfico. Esta falta de rigidez dificulta mucho el mantenimiento de vías ferroviarias. Bajo grandes cargas de viento, las torres ejercen un gran momento (fuerza en sentido curvo) en el suelo, y requieren una gran cimentación cuando se trabaja en suelos débiles, lo que resulta muy caro.