Motor Wankel
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Un puente colgante es un tipo de puente en el que el tablero se cuelga debajo de cables de suspensión en tirantes verticales. Los primeros ejemplos modernos de este tipo de puente se construyeron a principios del siglo XIX. Los puentes colgantes simples, que carecen de tirantes verticales, tienen una larga historia en muchas partes montañosas del mundo.
Además del tipo de puente más comúnmente llamado puente colgante, que se trata en este artículo, existen otros tipos de puentes colgantes. El tipo cubierto aquí tiene cables suspendidos entre torres, con cables colgantes verticales que transfieren las cargas vivas y muertas de la plataforma debajo, sobre la cual cruza el tráfico. Esta disposición permite que la plataforma esté nivelada o que se arquee hacia arriba para obtener espacio libre adicional. Al igual que otros tipos de puentes colgantes, este tipo a menudo se construye sin el uso de cimbras.
Los cables de suspensión deben estar anclados en cada extremo del puente, ya que cualquier carga aplicada al puente se transforma en una tensión en estos cables principales. Los cables principales continúan más allá de los pilares hasta los soportes a nivel de la cubierta y continúan hasta las conexiones con anclajes en el suelo. La calzada está sostenida por cables o varillas de suspensión verticales, llamados colgadores. En algunas circunstancias, las torres pueden asentarse en un risco o en el borde de un cañón donde el camino puede continuar directamente hacia el tramo principal; de lo contrario, el puente generalmente tendrá dos tramos más pequeños, que se extienden entre cualquiera de los dos pilares y la carretera, que puede estar sostenido por tirantes o su propia armadura. En este último caso, habrá muy poco arco en los cables principales externos.
Los primeros puentes colgantes eran cuerdas colgadas a través de un abismo, con una plataforma posiblemente al mismo nivel o colgada debajo de las cuerdas de modo que la cuerda tuviera forma de catenaria.
El siddha tibetano y constructor de puentes Thangtong Gyalpo originó el uso de cadenas de hierro en su versión de puentes colgantes simples. En 1433, Gyalpo construyó ocho puentes en el este de Bután. El último puente encadenado superviviente de Gyalpo fue el puente Thangtong Gyalpo en Duksum en ruta a Trashi Yangtse, que finalmente fue arrastrado por las aguas en 2004. Los puentes de cadenas de hierro de Gyalpo no incluían un puente de plataforma suspendida, que es el estándar en todos los puentes colgantes modernos en la actualidad. En cambio, tanto la barandilla como la capa para caminar de los puentes de Gyalpo usaban cables. Los puntos de tensión que llevaba la regla fueron reforzados por las cadenas de hierro. Antes del uso de cadenas de hierro, se cree que Gyalpo usaba cuerdas de sauces retorcidos o pieles de yak. Es posible que también haya usado un paño bien atado.
El primer puente colgante de cadenas de hierro del mundo occidental fue el puente Jacob's Creek (1801) en el condado de Westmoreland, Pensilvania, diseñado por el inventor James Finley. El puente de Finley fue el primero en incorporar todos los componentes necesarios de un puente colgante moderno, incluida una plataforma suspendida que colgaba de vigas. Finley patentó su diseño en 1808 y lo publicó en la revista de Filadelfia, The Port Folio, en 1810.
Los primeros puentes de cadena británicos incluyeron Dryburgh Abbey Bridge (1817) y Union Bridge de 137 m (1820), con luces que aumentaron rápidamente a 176 m con Menai Bridge (1826), "el primer puente colgante moderno importante&# 34;. El primer puente de las cadenas en los territorios de habla alemana fue el Puente de las Cadenas en Nuremberg. El puente colgante de hierro de Sagar con un tramo de 200 pies (también llamado puente Beose) fue construido cerca de Sagar, India durante 1828-1830 por Duncan Presgrave, Mint and Assay Master. El puente colgante de Clifton (diseñado en 1831, terminado en 1864 con un tramo central de 214 m), es similar al puente de Sagar. Es uno de los más largos del tipo de cadena de arco parabólico. El puente colgante de Marlow actual fue diseñado por William Tierney Clark y fue construido entre 1829 y 1832, reemplazando un puente de madera río abajo que se derrumbó en 1828. Es el único puente colgante que cruza el Támesis sin mareas. El Puente de las Cadenas Széchenyi (diseñado en 1840, inaugurado en 1849), que cruza el río Danubio en Budapest, también fue diseñado por William Clark y es una versión a mayor escala del Puente Marlow.
Una variación interesante es Thornewill y Warham's Ferry Bridge en Burton-on-Trent, Staffordshire (1889), donde las cadenas no están unidas a los pilares como es habitual, sino que están unidas a las vigas principales, que están así en compresión. Aquí, las cadenas están hechas de placas planas de hierro forjado, de ocho pulgadas (203 mm) de ancho por una pulgada y media (38 mm) de grosor, remachadas entre sí.
El primer puente colgante de alambre fue el Puente Araña en las Cataratas de Schuylkill (1816), un puente peatonal modesto y temporal construido tras el colapso del cercano Puente de las Cadenas de James Finley en las Cataratas de Schuylkill (1808). La luz de la pasarela era de 124 m, aunque su tablero sólo tenía 0,45 m de ancho.
El desarrollo de los puentes colgantes de alambre y cable se remonta al puente colgante temporal simple en Annonay construido por Marc Seguin y sus hermanos en 1822. Se extendía solo 18 m. El primer puente colgante permanente de cable de alambre fue el Puente Saint Antoine de Guillaume Henri Dufour en Ginebra de 1823, con dos vanos de 40 m. El primero con cables ensamblados en el aire con el método moderno fue el Grand Pont Suspendu de Joseph Chaley en Friburgo, en 1834.
En los Estados Unidos, el primer gran puente colgante de alambre-cable fue el Wire Bridge en Fairmount en Filadelfia, Pensilvania. Diseñado por Charles Ellet Jr. y terminado en 1842, tenía una luz de 109 m. El puente colgante de las Cataratas del Niágara de Ellet (1847–48) fue abandonado antes de su finalización. Se utilizó como andamio para el ferrocarril de dos pisos y el puente para carruajes de John A. Roebling (1855).
El puente Otto Beit (1938–1939) fue el primer puente colgante moderno fuera de los Estados Unidos construido con cables de alambre paralelos.
Dos torres/pilares, dos cables de suspensión, cuatro anclajes de cables de suspensión, múltiples cables de suspensión, la plataforma del puente.
Los cables principales de un puente colgante formarán una catenaria; en cambio, los cables formarán una parábola si se supone que tienen peso cero. Se puede ver la forma a partir del aumento constante de la pendiente del cable con la distancia lineal (plataforma), este aumento de la pendiente en cada conexión con la plataforma proporciona una fuerza neta de apoyo hacia arriba. Combinado con las restricciones relativamente simples impuestas sobre el tablero real, eso hace que el puente colgante sea mucho más simple de diseñar y analizar que un puente atirantado en el que el tablero está comprimido.
Los puentes atirantados y los puentes colgantes pueden parecer similares, pero son bastante diferentes en principio y en su construcción.
En los puentes colgantes, grandes cables principales (normalmente dos) cuelgan entre las torres y se anclan en cada extremo al suelo. Los cables principales, que pueden moverse libremente sobre los apoyos de las torres, soportan la carga del tablero del puente. Antes de instalar la plataforma, los cables están bajo tensión por su propio peso. A lo largo de los cables principales, cables o varillas más pequeños se conectan a la plataforma del puente, que se levanta en secciones. Mientras se hace esto, la tensión en los cables aumenta, al igual que la carga viva del tráfico que cruza el puente. La tensión en los cables principales se transfiere al suelo en los anclajes y por compresión hacia abajo en las torres.
En los puentes atirantados, las torres son las principales estructuras portantes que transmiten las cargas del puente al suelo. A menudo se utiliza un enfoque en voladizo para soportar la plataforma del puente cerca de las torres, pero las longitudes más alejadas de ellas están soportadas por cables que van directamente a las torres. Por diseño, todas las fuerzas horizontales estáticas del puente atirantado están equilibradas para que las torres de soporte no tiendan a inclinarse o deslizarse y, por lo tanto, solo deben resistir las fuerzas horizontales de las cargas vivas.
En un puente colgante de tramo inferior, también llamado puente atirantado bajo cubierta, los cables principales cuelgan completamente debajo de la cubierta del puente, pero aún están anclados al suelo de manera similar al tipo convencional. Se han construido muy pocos puentes de esta naturaleza, ya que el tablero es intrínsecamente menos estable que cuando está suspendido debajo de los cables. Los ejemplos incluyen el Pont des Bergues de 1834 diseñado por Guillaume Henri Dufour; el puente Micklewood de James Smith; y una propuesta de Robert Stevenson para un puente sobre el río Almond cerca de Edimburgo.
El acueducto de Delaware de Roebling (iniciado en 1847) consta de tres secciones sostenidas por cables. La estructura de madera esencialmente oculta los cables; y de una vista rápida, no es evidente de inmediato que es incluso un puente colgante.
Los principales cables de suspensión de los puentes más antiguos solían estar hechos de una cadena o barras unidas, pero los cables de los puentes modernos están hechos de varias hebras de alambre. Esto no solo agrega fuerza, sino que mejora la confiabilidad (a menudo llamada redundancia en términos de ingeniería) porque la falla de algunos hilos defectuosos en los cientos que se utilizan representa una amenaza muy pequeña de falla, mientras que un solo enlace defectuoso o barra ocular puede causar la falla de todo un puente. (Se descubrió que la falla de una sola barra ocular fue la causa del colapso del puente Silver Bridge sobre el río Ohio). formulados uno por uno en el aire desde una pasarela temporal.
Los enchufes vertidos se utilizan para hacer una terminación de cable permanente de alta resistencia. Se crean insertando el cable de suspensión (en los soportes de la plataforma del puente) en el extremo angosto de una cavidad cónica que está orientada en línea con la dirección prevista de tensión. Los cables individuales se extienden dentro del cono o "capucha", y luego se llena el cono con soldadura de plomo-antimonio-estaño fundido (Pb80Sb15Sn5).
La mayoría de los puentes colgantes tienen estructuras de armaduras abiertas para soportar el lecho de la carretera, particularmente debido a los efectos desfavorables del uso de vigas de placa, descubiertas en el colapso del puente del puente Tacoma Narrows (1940). En la década de 1960, los desarrollos en la aerodinámica de los puentes permitieron la reintroducción de estructuras de placas como vigas cajón poco profundas, vistas por primera vez en el puente Severn, construido entre 1961 y 1966. En la imagen del puente Yichang, observe el borde de entrada muy afilado y las vigas inferiores inclinadas en el puente colgante que se muestra. Esto permite utilizar este tipo de construcción sin el peligro de desprendimiento de vórtices y los consiguientes efectos aeroelásticos, como los que destruyeron el puente original de Tacoma Narrows.
En cualquier puente operan tres tipos de fuerzas: la carga muerta, la carga viva y la carga dinámica. La carga muerta se refiere al peso del propio puente. Como cualquier otra estructura, un puente tiene tendencia a colapsar simplemente debido a las fuerzas gravitatorias que actúan sobre los materiales de los que está hecho el puente. La carga viva se refiere al tráfico que se mueve a través del puente, así como a los factores ambientales normales, como los cambios de temperatura, las precipitaciones y los vientos. La carga dinámica se refiere a factores ambientales que van más allá de las condiciones climáticas normales, factores como ráfagas repentinas de viento y terremotos. Los tres factores deben tenerse en cuenta al construir un puente.
Los principios de suspensión utilizados a gran escala también aparecen en contextos menos dramáticos que los puentes de carretera o ferroviarios. La suspensión de cables livianos puede resultar menos costosa y parecer más elegante para una bicicleta o un puente peatonal que los fuertes soportes de vigas. Un ejemplo de esto es el puente Nescio en los Países Bajos, y el puente peatonal suspendido Riegelsville de 1904 diseñado por Roebling que cruza el río Delaware en Pensilvania. El puente colgante peatonal más largo, que cruza el río Paiva, Geoparque Arouca, Portugal, se inauguró en abril de 2021. El puente de 516 metros cuelga 175 metros sobre el río.
Cuando un puente de este tipo atraviesa un espacio entre dos edificios, no hay necesidad de construir torres especiales, ya que los edificios pueden anclar los cables. La suspensión por cable también puede verse aumentada por la rigidez inherente de una estructura que tiene mucho en común con un puente tubular.
Los puentes colgantes típicos se construyen usando una secuencia que generalmente se describe a continuación. Dependiendo de la longitud y el tamaño, la construcción puede demorar entre un año y medio (la construcción del puente Tacoma Narrows original tomó solo 19 meses) hasta una década (la construcción del puente Akashi-Kaikyō comenzó en mayo). 1986 y se inauguró en mayo de 1998, un total de doce años).
Los puentes colgantes generalmente se clasifican por la longitud de su tramo principal. Estos son los diez puentes con los tramos más largos, seguidos de la longitud del tramo y el año en que el puente se abrió al tráfico:
Puente | País | Duración | Año |
---|---|---|---|
Çanakkale 1915 Puente | Turquía | 2023 m (6637 pies) | 2022 |
Akashi Kaikyō Bridge | Japón | 1991 m (6532 pies) | 1998 |
Puente Yangsigang | China | 1700 m (5577 pies) | 2019 |
Puente de Xihoumen | China | 1650 m (5413 pies) | 2009 |
Great Belt Bridge | Dinamarca | 1624 m (5328 pies) | 1998 |
Puente de Osman Gazi | Turquía | 1550 m (5085 pies) | 2016 |
Yi Sun-sin bridge | Corea del Sur | 1545 m (5069 pies) | 2012 |
Runyang Bridge | China | 1490 m (4888 pies) | 2005 |
Cuarto puente de Nanjing Yangtze | China | 1418 m (4652 pies) | 2012 |
Humber Bridge | Reino Unido | 1410 m (4626 pies) | 1981 |
Yavuz Sultan Selim Bridge | Turquía | 1408 m (4619 pies) | 2016 |
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