3. TABLEROS DE PUENTES COLGANTES A) DESCRIPCION DE LOS TABLEROS El tablero se puede definir como la estructura rígida longitudinalmente del puente por la que transitan los vehículos a través del puente, esta estructura puede ser de madera, acero, hormigón de acuerdo al tipo de puente.
Imagen 1. Ubicacion del tablero en un puente colgante Fuente: technology1d - Wikispaces
La mayoría de los puentes colgantes usan estructuras de acero reticuladas para soportar la calzada o tablero (en consideración a los efectos desfavorables que muestran los puentes con placas laterales verticales, como se vio en el desastre del puente de Tacoma Narrows). Recientes desarrollos en aerodinámica de puentes han permitido la reintroducción de estructuras laterales en la plataforma. En la imagen que se muestra al final de este párrafo se puede observar la forma muy aguzada en el borde y la pendiente en la parte inferior del tablero. Esto posibilita la construcción de este tipo sin el peligro de que se generen remolinos de aire (cuando sopla el viento) que hagan retorcerse a la estructura como ocurrió con el ya citado puente de Tacoma Narrows.
B) FUNCION DE LOS TABLEROS El tablero cuelga mediante unos tirantes, sometidos a tracción, de cables sustentadores que, a su vez, son soportados por unas altas pilas y cuyos extremos se anclan en macizos de hormigón empotrados en el terreno. El tablero suele ser una viga metálica de celosía metálica, para que tenga la rigidez adecuada. Los cables metálicos adoptan la forma parabólica y son de gran flexibilidad, aunque sus diámetros alcanzan el metro. En el cálculo de estos puentes es esencial considerar el efecto del viento porque se trata de estructuras muy ligeras para las luces que salvan. En resumen, los tableros o pisos del puente, soporta directamente las cargas dinámicas (tráfico) y por medio de las armaduras transmite sus tensiones a los cables, que, a su vez, las hacen llegar a las torres, ya las torres hacen el trabajo final de disipar las cargas dinámicas en la roca o en el terreno circundante. Esta estructura está compuesto por: - Planchas - Vigas longitudinales o largueros sobre los que se apoya el piso - Vigas transversales que soportan a los largueros
Imagen 2. Representación de las fuerzas actuantes en un puente colgante Fuente: puentes colgantes - blogger
C) TABLEROS DE PUENTES COLGANTES A TRAVES DE LA HISTORIA c.1) TABLEROS SIN RIGIDEZ En la gran mayoría de los puentes colgantes del siglo XIX, los tableros eran de madera, sin rigidez longitudinal, y ello lo hacía excesivamente deformable al paso de las cargas e inestable al viento; por esta razón, la inmensa mayoría de los puentes colgantes de la primera generación han desaparecido, bien porque se cayeron, o bien porque se sustituyeron. De los innumerables puentes colgantes de luces medias o pequeñas que se construyeron en Europa y Estados Unidos durante la primera mitad del siglo XIX, actualmente no queda ninguno. En nuestro país no ha quedado rastro de los innumerables puentes colgantes que había en nuestras carreteras en el siglo XIX y principios del XX, sin que se conserve más que la memoria local de algunos de ello.
Imagen 3. Puente de Menjíbar (Jaén, 1843) N IV sobre el Guadalquivir. Destruido en 1930 Fuente: (Jaén, 1843)
El puente de Brooklyn (1883) fue uno de los primeros puentes donde se utilizó el acero en la estructura resistente del tablero. Estos puentes colgantes del siglo XIX eran puentes colgantes flexibles en los que la estructura resistente era únicamente el cable, con un tablero de rigidez mínima o nula, mediante articulaciones en los puntos de cuelgue de las péndolas.
c.2) INCREMENTO DE REGIDEZ DE LOS TABLEROS Una primera solución para aumentar la rigidez del tablero era aumentar la sección transversal; como el ancho está determinado por la funcionalidad del puente, la solución es aumenta el canto del tablero. Esta es la solución que adoptó ROEBLING en el puente para el ferrocarril del Niágara(1855): dos plataformas de tráfico superpuestas y unidas entre sí formando una sola viga, la plataforma superior para el ferrocarril y la inferior para la carretera.
Otra solución era rigidizar los cables principales, los cuales son elementos de los puentes colgantes con estructura rígida, la rigidez de los cables se lograría sustituyendo estos cabe por piezas triangulares con canto suficiente para resistir flexiones, como los vanos laterales del puente de la Torre (Tower Bridge) de Londres.
Imagen 4. Puente de la Torre Fuente: (Tower Bridge) (Londres, 1894)
c.3) RIGIDEZ DIFINITIVA DEL TABLERO Finalmente, la solución más usada para rigidizar el tablero fue la de complementar los cables principales con tirantes. Para aumentar la capacidad de deformación del conjunto tablero-cables principales caben dos soluciones: bien rigidizar el cable principal, atirantándolo desde la unión de la torre con el tablero, mediante tirantes radiales (tirantes negativos), o bien atirantar el tablero en las zonas próximas a la torre, mediante tirantes que parten de la cabeza superior de esta (tirantes positivos). La solución de tirantes negativos reduce significativamente las flexiones en el tablero a costa de aumentar la carga en el cable principal.
Imagen 5. Pasarela de Saint Georges, 87 m de luz. Tirante negativo Fuente: (Lyon, 1852)
MONTAJE DE TABLEROS EN PUENTES COLGANTES 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.
D. LA AERODINÁMICA DEL TABLERO DEL PUENTE El peso, la rigidez contra la torsión, y en especial la forma de la sección transversal del tablero de un puente colgante determinan su estabilidad cuando hay vientos fuertes. Los cambios sutiles que se hacen en la sección transversal del puente tienen un gran efecto en la estabilidad del puente cuando hay vientos fuertes. La importancia que tiene la forma de la sección transversal en la estabilidad del puente cuando el viento se hizo evidente en 1940, cuando el recién terminado puente Tacoma Narrows del estado de Washington, se derrumbó cuando soplaban vientos moderados de alrededor de 40 millas (64 kilómetros) por hora. Uno de los modelos en exhibición es un modelo a escala del tablero del puente de Tacoma Narrows que se derrumbó.
El otro modelo es un diseño moderno en el que se aplican los conocimientos actuales de la aerodinámica. Ambos modelos a escala de los tableros de los puentes tienen la misma robustez en la sección transversal, así como la misma altura y el mismo ancho. Sin embargo, si el viento sopla, el modelo de la izquierda (el puente Tacoma Narrows) probablemente se torcerá, a veces con violencia; por otro lado, el modelo de la derecha tiene una forma que permanece estable con el viento, por lo que podrá rebotar un poco a causa de las ráfagas, pero rápidamente se "tranquilizará". Aun cuando empuje el modelo de la derecha, este volverá a su posición original. Estos modelos muestran cómo las diferencias sutiles en las formas de los tableros de los puentes pueden tener un efecto significativo en el comportamiento de los puentes ante la presencia de vientos fuertes.
Debido a su pequeña escala, estos modelos simulan (con cierta exageración) el comportamiento de los tableros de los puentes de gran tamaño cuando se exponen a una velocidad del viento aproximadamente 10 veces mayor. Por ejemplo, cuando la velocidad del viento es de 5 millas (8 kilómetros) por hora, los modelos simulan el efecto que sufren los tableros de los puentes de gran tamaño cuando se exponen a vientos de 50 millas (80 kilómetros) por hora.
TORRES 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. BIBLIOGRAFIA Fernández Troyano, Leonardo (2004) Tierra sobre el agua. Tomo I. 2ª edición. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Colección Ciencia, Humanidades e Ingeniería. Madrid (222, 236, 178, 234, 176, 177, 244)
