¿CÓMO INTERVIENEN LAS FUERZAS EN LA CONSTRUCCIÓN

DE UN PUENTE COLGANTE?

Hecho por: Ana María Gonzalez Anaya, Fernanda Carbajal Topete, Ana Gabriela Ibarra Regalado, Ashley Ángeles Alonso, Mariana Dorantes Paulin.

PUENTEUn puente es una

estructura destinada a salvar obstáculos

naturales, como ríos, valles, lagos o brazos de mar; y obstáculos artificiales, como vías férreas o carreteras,

con el fin de unir caminos de viajeros,

animales y mercancías. 

TIPOS DE PUENTE

PUENTES DE VIGAS Formados por elementos horizontales que se apoyan en sus extremos sobre soportes o pilares.

Características: Sirve para largos tramos; una sola viga instalada da la posibilidad de avanzar para instalar una segunda y continuar así su construcción por todo largo del puente.

PUENTES DE MÉNSULA Tienen especial aplicación en tramos largos. Reciben su nombre de los brazos voladizos que se proyectan desde los pilares y que también pueden proyectarse hacia las orillas.

Características: Sirve para largos tramos, una sola viga instalada da la posibilidad de avanzar para instalar una segunda y continuar así su construcción por todo lo largo del puente. La parte alta de la estructura trabaja a tracción mientras que la parte inferior trabaja a compresión.

PUENTES DE ARCO El tablero se apoya en un estructura con forma de arco. El tablero puede ser superior (arriba), intermedio (a la mitad) o inferior (abajo) del arco.

Características: El arco transfiere el peso hacia los apoyos mediante la compresión del arco, con un empuje horizontal y una carga vertical; en consecuencia el terreno de cimentación ha de ser capaz de resistir tales esfuerzos.

PUENTES ATIRANTADOS Los cables están anclados a las torres y sostienen al tablero.

Características: Los cables proporcionan al tablero fuerzas verticales que crean equilibrio sobre los pilares que sirven de apoyo.

PUENTES COLGANTES Tienen un arco invertido formado por cables de acero que sostienen al tablero. Igual que el puente de arco, es una estructura que resiste gracias a su forma.

Características: Las fuerzas principales en un puente colgante son de tracción en los cables principales y de compresión en los pilares. Se usa para distancias largas.

PUENTES COLGANTES

DEFINICIÓN

Un puente colgante  es un puente cuyo tablero, en vez de estar apoyado sobre pilas o arcos se sujeta mediante cables  o piezas atirantadas desde una estructura a la que van sujetas.

CONSTRUCCIÓN

1.-Construir los cimientos del puente en los dos extremos que serán los soportes. Si el puente es muy largo se debe dividir en secciones soportada cada una por dos pilotes en cada extremo.

2.- Una vez realizados los cimientos se deben colocar las pilas o torres tomando en cuenta la distancia del puente. Entre más largo sea el puente mayor cantidad de pilas o torres se deben colocar para soportar la estructura total y evitar que se rompa en algún punto. Las pilas o torres se pueden construir de concreto con rocas o ladrillos según se desee.

3.- Se debe colocar las vigas que van a soportar el puente encima de las torres o pilas. Estas vigas deben ser tan largas como es la distancia entre cada pila y se debe unir para dar una mayor fuerza en la construcción. Las viguetas pueden ser de madera o metal según se desee hacer el puente.

FUERZA

Cuando hablamos de fuerza, estamos refiriendo a una magnitud física que se manifiesta de manera lineal y representa la intensidad de intercambio entre dos partículas o cuerpos

TIPOS DE FUERZA

FUERZA DE ROZAMIENTO:  Es la fuerza de contacto que surge cuando un cuerpo es deslizado sobre una superficie y se opone a este movimiento. La fuerza estática establece la fuerza mínima que se precisa para mover un cuerpo. Esta fuerza es equivalente a la fuerza que se necesite para mover un cuerpo, aunque en sentido contrario. La fuerza que se opone al movimiento de un cuerpo es la de rozamiento dinámico.

FUERZA ELÁSTICA:

 Es la que logran ejercer los resortes fuera de su posición normal, es decir, cuando están comprimidos o estirados y logran ejercer fuerza, ya sea empujando o tironeando un cuerpo.

FUERZA GRAVITATORIA: 

Es aquella fuerza de atracción que surge entre dos cuerpos. Esta fuerza está condicionada por la distancia y masa de ambos cuerpos y disminuye al cuadrado a medida que se incrementa la distancia.

FUERZA ELECTROMAGNÉTICA:  Es la que repercute sobre aquellos cuerpos que se encuentran eléctricamente cargado. Está presente en las transformaciones químicas y físicas tanto de átomos como de moléculas.

FUERZAS QUE INTERVIENEN EN LA CONSTRUCCIÓN DE PUENTES •Fuerza de tracción•Fuerza de compresión•Fuerza gravitatoria•Fuerza cortante

FUERZA DE TRACCIÓN

La fuerza de tracción es el esfuerzo a que está sometido un cuerpo por la aplicación de dos fuerzas que actúan en sentido opuesto, y tienden a estirarlo.

En un puente colgante la fuerza de tracción se localiza en los cables principales.

Un cuerpo sometido a un esfuerzo de tracción sufre deformaciones positivas (estiramientos) en ciertas direcciones por efecto de la tracción.

La fuerza de tracción es la que intenta estirar un objeto (tira de sus extremos fuerza que soportan cables de acero en puentes colgantes, etc.)

FUERZA DE COMPRESIÓN

La fuerza de compresión es la resultante de las tensiones o presiones que existe dentro de un sólido deformable o medio continuo, caracterizada porque tiende a una reducción de volumen  o un acortamiento en determinada dirección.

La fuerza de compresión es la contraria a la de tracción, intenta comprimir un objeto en el sentido de la fuerza.

La fuerza de compresión es un estado de tensión en el cual las partículas se aprietan entre sí. Una columna sobre la cual se apoya una carga, se halla sometida a una solicitación a la compresión.

Compresión es el estado de tensión en el cual las partículas se "aprietan" entre sí. Una columna sobre la cual se apoya un peso se halla sometido a compresión, por ese motivo su altura disminuye por efecto de la carga.

FUERZA GRAVITORIA La gravitación es la fuerza de atracción mutua que experimentan los cuerpos por el hecho de tener una masa determinada. La existencia de dicha fuerza fue establecida por el matemático y físico ingles Isaac Newton en el siglo XVII, quien, además, desarrolló para su formulación el llamado cálculo de fluxiones (lo que en la actualidad se conoce como cálculo integral). En un puente colgante deberá soportar el peso, a través de los cables, y habrá una tensión y deberá ser mayor del otro extremo, al del peso del puente en los anclajes (contraria sino el puente se va para abajo). El viento también se toma en cuenta. Si ya has visto fuerzas vectoriales, es ahí donde se aplican los principios  básicos. Un ejemplo si no te hundes en el piso, es porque existe una fuerza de igual dirección y magnitud, pero de sentido contrario.

FUERZA CORTANTE La tensión cortante o tensión de corte es aquella que, fijado un plano, actúa tangente al mismo. Se suele representar con la letra griega tau.    En piezas prismáticas, las tensiones cortantes aparecen en caso de aplicación de un esfuerzo cortante o bien de un momento torsor

En piezas alargadas, como vigas y pilares, el plano de referencia suele ser un paralelo a la sección transversal (i. e., uno perpendicular al eje longitudinal). A diferencia del esfuerzo normal, es más difícil de apreciar en las vigas ya que su efecto es menos evidente.

ELEMENTOS QUE COMPONEN EL PUENTE Todos los puentes se dividen en estas partes principales:

1. SUBESTRUCTURA O  INFRAESTRUCTURA.

Compuesta por estribos y pilares.

Estribos, son los apoyos extremos del puente, que transfieren la carga de éste al terreno y que sirven además para sostener el relleno de los accesos al puente.

Pilares, son los apoyos intermedios, es decir, que reciben reacciones de dos tramos de puente, transmitiendo la carga al terreno.

2. SUPERESTRUCTURA.

El tablero, está formado por la losa de concreto, enmaderado o piso metálico, el mismo descansa sobre las vigas principales en forma directa ó a través de largueros y viguetas transversales, siendo el elemento que soporta directamente las cargas.

FUNCIÓN DE LOS PUENTES

Proteger obstáculos naturales, como valles, ríos, lagos o brazos de mar: y obstáculos artificiales, como vías o carreteras, que nos permite pasar sobre el con el fin de unir caminos.

HISTORIA DE LOS PUENTES

La historia de los puentes es también la historia de la ingeniería estructural. El problema de pasar un vano construyendo una estructura fija se ha repetido a lo largo del tiempo con distintas soluciones. Según se fue avanzando en el conocimiento de los materiales y la forma en que éstos resisten y se fracturan hizo que se construyeran cada vez puentes más altos y con mayor vano y con un menor uso de materiales. La madera quizás fuese el primer material usado, después la piedra y el ladrillo, que dieron paso al acero y al hormigón en el siglo XIX.

VENTAJAS DE LOS PUENTES COLGANTES La cantidad de material empleado en la construcción es mucho menor que la necesaria para un puente apoyado porque, para la misma carga, los materiales resisten mucho mejor a tracción que a compresión (a compresión requieren mayor sección para evitar el pandeo).

El vano central puede ser muy largo en relación a la cantidad de material empleado, permitiendo atravesar cañones o vías de agua muy anchos.

Pueden tener la plataforma a gran altura permitiendo el paso de barcos muy altos.

No 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 flexibles, pueden flexionar bajo vientos violentos y terremotos, donde un puente más rígido tendría que ser más grande y fuerte.

DESVENTAJAS DE LOS PUENTES COLGANTESAl 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.

PUENTES MÁS FAMOSOS DEL MUNDO

Golden Gates (San Francisco California)

Puente Viejo (Florencia Italia)

Puente de la Torre (Londres)

Puente de Brooklyn (Nueva York)

Gran Puente de Akashi Kaikyō (Japón)

Viaducto de Millau (Francia)

Puente de Rialto (Venecia)

Puente Kintai (Iwakuni Japón)

Puente de Bósforo (Estambul Turquía)

Puente de las Cadenas (Budapest Hungría)