Puente de Bretaña

Puente Britannia (galés: Pont Britannia) es un puente en Gales que cruza el estrecho de Menai entre la isla de Anglesey y la ciudad de Bangor. Fue diseñado y construido originalmente por el destacado ingeniero ferroviario Robert Stephenson como un puente tubular de tramos rectangulares de sección en caja de hierro forjado para transportar el tráfico ferroviario. Su importancia era formar un enlace crítico de la ruta del ferrocarril Chester y Holyhead, permitiendo que los trenes viajaran directamente entre Londres y el puerto de Holyhead, facilitando así un enlace marítimo con Dublín, Irlanda.

Décadas antes de la construcción del Puente Britannia, se había completado el Puente Colgante Menai, pero esta estructura llevaba una carretera en lugar de una vía; No había conexión ferroviaria con Anglesey antes de su construcción. Después de muchos años de deliberaciones y propuestas, el 30 de junio de 1845, un proyecto de ley parlamentario que cubría la construcción del Puente Britannia recibió la aprobación real. Ante la insistencia del Almirantazgo, se exigió que los elementos del puente fueran relativamente altos para permitir el paso de un buque de guerra completamente equipado. Para cumplir con los diversos requisitos, Stephenson, el ingeniero jefe del proyecto, estudió en profundidad el concepto de puentes tubulares. Para el diseño detallado de las vigas de la estructura, Stephenson contó con la ayuda del distinguido ingeniero William Fairbairn. El 10 de abril de 1846 se colocó la primera piedra del puente Britannia. El método de construcción utilizado para los tubos de hierro forjado remachados se derivó de las prácticas de construcción naval contemporáneas; La misma técnica que se utilizó para el puente Britannia también se utilizó en el puente ferroviario de Conwy, más pequeño. El 5 de marzo de 1850, el propio Stephenson colocó el último remache de la estructura, marcando la finalización oficial del puente.

El 3 de marzo de 1966, el Puente Britannia recibió el estatus de Listado de Grado II.

Un incendio en mayo de 1970 causó grandes daños al puente Britannia. La investigación posterior determinó que el daño a los tubos era tan extenso que no eran realmente reparables. El puente fue reconstruido con una configuración bastante diferente, reutilizando los pilares y empleando nuevos arcos para soportar no uno sino dos tableros, ya que el nuevo Puente Britannia iba a funcionar como un puente combinado de carretera y ferrocarril. El puente fue reconstruido en fases, reabriendo inicialmente en 1972 como un puente de arco de armadura de acero de un solo nivel, que transporta únicamente tráfico ferroviario. Durante los siguientes ocho años se reemplazó más estructura, lo que permitió que circularan más trenes y se completara un segundo nivel. El segundo nivel se abrió para dar cabida al tráfico rodado en 1980. El puente estuvo sujeto a un programa de mantenimiento en profundidad de cuatro meses y cuatro millones de libras esterlinas durante 2011. Desde la década de 1990, se ha hablado de aumentar la capacidad de las carreteras sobre el estrecho de Menai, ya sea ampliando el tablero de la carretera del puente existente o mediante la construcción de un tercer puente.

Diseño

La apertura del puente Menai en 1826, a una milla (1,6 km) al este de donde más tarde se construyó el puente Britannia, proporcionó el primer enlace por carretera fijo entre Anglesey y el continente. La creciente popularidad de los viajes en tren pronto requirió un segundo puente para proporcionar un enlace ferroviario directo entre Londres y el puerto de Holyhead, el Chester and Holyhead Railway.

Se propusieron otros proyectos ferroviarios, incluido uno en 1838 para cruzar el puente Menai existente de Thomas Telford. Se invitó al pionero del ferrocarril George Stephenson a comentar sobre esta propuesta, pero expresó su preocupación por la reutilización de una sola calzada del puente colgante, ya que los puentes de este tipo no eran adecuados para el uso de locomotoras. En 1840, un comité del Tesoro decidió ampliamente a favor de las propuestas de Stephenson; sin embargo, el consentimiento final para la ruta, incluido el Puente Britannia, no se otorgaría hasta el 30 de junio de 1845, fecha en la que el proyecto de ley parlamentario correspondiente recibió la aprobación real.. Casi al mismo tiempo, el hijo de Stephenson, Robert Stephenson, fue nombrado ingeniero jefe del proyecto.

Ante la insistencia del Almirantazgo, cualquier puente tendría que permitir el paso del estrecho a un buque de guerra completamente equipado. Por lo tanto, Stephenson tenía la intención de cruzar el estrecho a un nivel alto, más de 30 m (100 pies), por un puente con dos tramos principales de tubos de hierro rectangulares de 140 m (460 pies de largo), cada uno con un peso de 1.500 toneladas largas (1.500 toneladas).; 1.700 toneladas cortas), sostenido por muelles de mampostería, el central de los cuales se construiría en Britannia Rock. Dos tramos adicionales de 70 m (230 pies) de longitud completarían el puente, formando una viga continua de 461 m (1,511 pies) de largo. Los trenes debían circular dentro de los tubos (dentro de las vigas cajón). Hasta entonces, el tramo de hierro forjado más largo había sido de 9,60 m (31 pies y 6 pulgadas), apenas una quinceava parte de los tramos del puente de 140 m (460 pies). Como lo concibió originalmente Stephenson, la construcción tubular daría una estructura suficientemente rígida para soportar la pesada carga asociada con los trenes, pero los tubos no serían completamente autoportantes, ya que parte de su peso tendría que ser soportado por cadenas de suspensión.

Para el diseño detallado de las vigas, Stephenson consiguió la ayuda del distinguido ingeniero William Fairbairn, un viejo amigo de su padre y descrito por Stephenson como "bien conocido por su profundo conocimiento práctico en tales asuntos".. Fairbairn comenzó una serie de experimentos prácticos con varias formas de tubos y contó con la ayuda de Eaton Hodgkinson "distinguido como la primera autoridad científica en la resistencia de las vigas de hierro" A partir de los experimentos de Fairbairn se hizo evidente que, sin precauciones especiales, el modo de fallo del tubo bajo carga sería el pandeo de la placa superior en compresión, cuyo análisis teórico planteó a Hodgkinson algunas dificultades. Cuando Stephenson informó a los directores del ferrocarril en febrero de 1846, adjuntó informes tanto de Hodgkinson como de Fairbairn. A partir de su análisis de la resistencia al pandeo de los tubos con placas superiores simples, Hodgkinson creía que se necesitaría una placa superior impracticablemente gruesa (y por lo tanto pesada) para hacer que los tubos fueran lo suficientemente rígidos como para soportar su propio peso, y recomendó una suspensión auxiliar mediante cadenas de eslabones..

Sin embargo, los experimentos de Fairbairn habían pasado de los cubiertos por la teoría de Hodgkinson a incluir diseños en los que la placa superior se endurecía mediante 'corrugación' (la incorporación de tubos cilíndricos). Los resultados de estos experimentos posteriores le parecieron muy alentadores; Si bien todavía estaba por determinar cuál debería ser la forma óptima de la viga tubular, "me atrevería a afirmar que se puede construir un puente tubular con potencias y dimensiones que satisfagan, con perfecta seguridad, los requisitos del ferrocarril". tráfico a través del Estrecho" aunque podría requerir más materiales de los previstos originalmente y sería necesario sumo cuidado en su construcción. Creía que sería "muy impropio" hacerlo. confiar en las cadenas como soporte principal del puente.

Bajo cada circunstancia, tengo la opinión de que los tubos deben ser suficientemente fuertes para sostener no sólo su propio peso, sino además de esa carga de 2000 toneladas distribuidas por igual sobre la superficie de la plataforma, una carga diez veces mayor de la que se les pedirá que apoyen. De hecho, debe ser una enorme viga hueca de hierro, de suficiente fuerza y rigidez para sostener esos pesos; y, siempre que las partes estén bien proporcionadas y las placas debidamente rematadas, puede despojarse de las cadenas y tenerlo como un monumento útil de la empresa y la energía de la época en que se construyó.

El informe de Stephenson llamó la atención sobre la diferencia de opinión entre sus expertos, pero aseguró a los directores que el diseño de los pilares de mampostería permitía dar soporte de suspensión a los tubos y que aún no era necesario tomar una decisión sobre la necesidad de ello, que se resolvería mediante nuevos experimentos. Se construyó y probó un modelo de 23 m (75 pies) de luz en el astillero Millwall de Fairbairn y se utilizó como base para el diseño final. Stephenson, que no había asistido anteriormente a ninguno de los experimentos de Fairbairn, estuvo presente en uno que involucraba este "tubo modelo" y, en consecuencia, quedó convencido de que las cadenas auxiliares eran innecesarias. No se colocaron cadenas. Como el único propósito de los pilares (por encima del nivel del actual tablero de la carretera) era soportar las cadenas, estos pilares nunca han tenido ningún uso práctico. Aunque Stephenson había presionado para que los tubos tuvieran una sección elíptica, se adoptó la sección rectangular preferida de Fairbairn. Fairbairn fue responsable tanto de la construcción celular de la parte superior de los tubos como de desarrollar el refuerzo de los paneles laterales. Cada tramo principal pesaba aproximadamente 1.830 toneladas.

Construcción y uso

El 10 de abril de 1846, se colocó la primera piedra del Puente Britannia, marcando el inicio oficial de los trabajos de construcción en el lugar. El ingeniero residente para la construcción de la estructura fue el ingeniero civil Edwin Clark, quien anteriormente había ayudado a Stephenson a realizar los complejos cálculos de tensión estructural involucrados en su proceso de diseño. Los primeros elementos importantes de la estructura a construir fueron los tubos laterales, este trabajo se realizó in situ, utilizando plataformas de madera como soporte. El método de construcción utilizado para los tubos de hierro se deriva de las prácticas de construcción naval contemporáneas y se compone de placas de hierro forjado remachadas 5⁄< abarcan class="den">8 pulgadas (16 mm) de espesor, completo con lados enchapados y techos y bases celulares. La misma técnica que se utilizó para el puente Britannia también se utilizó en el puente ferroviario de Conwy, más pequeño, que se construyó aproximadamente al mismo tiempo. El 10 de agosto de 1847 se colocó el primer remache.

Trabajando en paralelo al proceso de construcción en el sitio, las dos secciones centrales del tubo, que pesaban 1.800 toneladas largas (1.830 toneladas) cada una, se construyeron por separado en la cercana costa de Caernarfon. Una vez que estuvieron completamente ensamblados, cada uno de los tubos centrales se hizo flotar, uno a la vez, hacia la calzada y directamente debajo de la estructura. Las secciones in situ fueron elevadas gradualmente hasta su lugar mediante potentes cilindros hidráulicos; solo se elevaban unos pocos centímetros a la vez, después de lo cual se construían soportes debajo de la sección para mantenerla en su lugar. Este aspecto de la construcción del puente era novedoso en aquel momento. Según se informa, el proceso innovador había sido responsable de costarle a Stephenson varias noches de sueño en una etapa del proyecto. El trabajo no salió bien; En un momento dado, uno de los tubos supuestamente estuvo a punto de ser arrastrado mar adentro antes de ser recapturado y finalmente devuelto a su lugar. Los tubos se colocaron en su lugar entre junio de 1849 y febrero de 1850.

Una vez en su lugar, los tramos separados de tubo se unieron para formar estructuras continuas pretensadas paralelas, cada una de las cuales poseía una longitud de 460,6 m (1511 pies) y pesaba 5350 toneladas (5270 toneladas largas). El proceso de pretensado aumentó la capacidad de carga de la estructura y redujo la deflexión. Los tubos tenían un ancho de 4,5 m (15 pies) y diferían entre 7 m (23 pies) y 9,1 m (30 pies) de profundidad total, aunque también tenían un espacio de 3 m (10 pies) entre ellos; estaban sostenidos por una serie de vigas de hierro fundido de 4,6 m (15 pies) de largo que estaban incrustadas en la mampostería de las torres. Para proteger mejor el hierro de las inclemencias del tiempo, se construyó un techo de madera arqueado para cubrir ambos tubos; Tenía aproximadamente 39 pies (12 m) de ancho, era continuo en toda su longitud y estaba cubierto con arpillera alquitranada. Sobre el techo había una pasarela central de 3,7 m (12 pies) de ancho con el fin de producir acceso de mantenimiento.

El 5 de marzo de 1850, el propio Stephenson colocó el último remache de la estructura, marcando la finalización oficial del puente. En total, la construcción del puente tardó más de tres años. El 18 de marzo de 1850 se abrió al tráfico ferroviario un único tubo. El 21 de octubre de ese año ambos tubos estaban abiertos al tráfico.

Para su época, el Puente Britannia era una estructura de "magnitud y singular novedad", que superaba con creces en longitud a los puentes contemporáneos de vigas fundidas o de vigas de placas. Se afirma que el destacado ingeniero Isambard Kingdom Brunel, rival profesional y amigo personal de Stephenson, le comentó: "Si su puente tiene éxito, entonces los míos han sido todos fracasos magníficos". El 20 de junio de 1849, Brunel y Stephenson observaron cómo el primero de los tubos del puente flotaba sobre sus pontones. Las técnicas de construcción empleadas en el Puente Britannia obviamente influyeron en Brunel, ya que más tarde utilizó el mismo método de secciones de puente flotante durante la construcción del Puente Royal Albert sobre el río Tamar en Saltash.

Originalmente había una estación de ferrocarril ubicada en el lado este del puente en la entrada del túnel, administrada por la compañía Chester and Holyhead Railway, que daba servicio al tráfico ferroviario local en ambas direcciones. Sin embargo, esta estación se cerró después de sólo 8+1 ⁄2 años de funcionamiento debido al bajo volumen de pasajeros. En la actualidad, quedan pocos restos de esta estación, aparte de los restos del edificio de la estación de nivel inferior. Poco después se inauguró una nueva estación llamada Menai Bridge.

Leones

El puente estaba decorado con cuatro grandes leones esculpidos en piedra caliza por John Thomas, dos en cada extremo. Cada uno fue construido con 11 piezas de piedra caliza. Miden 7,6 m (25 pies) de largo, 3,7 m (12 pies) de alto y pesan 30 toneladas.

Estos fueron inmortalizados en la siguiente rima galesa del bardo John Evans (1826–1888), que nació en el cercano puente Menai:

Pedwar tew
Heb ddim blow
Dau 'ochr yma
Un dau 'ochr dibujado

Cuatro leones gordos
Sin pelo
Dos en este lado
Y dos allí.

Los leones no se pueden ver desde la A55, que cruza el puente moderno en el mismo sitio, aunque se pueden ver desde los trenes de la línea de la costa norte de Gales que se encuentran debajo. Los activistas locales han sugerido de vez en cuando la idea de elevarlos al nivel de la carretera.

Incendio y reconstrucción

Durante la tarde del 23 de mayo de 1970, el puente sufrió graves daños cuando unos niños que jugaban dentro de la estructura dejaron caer una antorcha encendida, incendiando el techo de madera recubierto de alquitrán de los tubos. A pesar de los mejores esfuerzos de los cuerpos de bomberos de Caernarfonshire y Anglesey, la altura del puente, la construcción y la falta de un suministro de agua adecuado impidieron que pudieran controlar el incendio, que se extendió desde el continente hasta el Lado de Anglesey. Una vez extinguido el fuego, el puente seguía en pie. Sin embargo, la integridad estructural de los tubos de hierro se había visto gravemente comprometida por el intenso calor; se habían abierto visiblemente en las tres torres y habían comenzado a hundirse. Se reconoció que todavía existía peligro de que la estructura se derrumbara. Como consecuencia, el puente quedó inutilizable sin que se realizaran importantes trabajos de restauración.

A la luz de los acontecimientos, el ingeniero civil jefe de British Railways' Región de London Midland, W.F. Beatty, buscó asesoramiento estructural de la empresa consultora de ingeniería Husband & Co. Tras una investigación en profundidad del sitio realizada por la empresa, se determinó que las vigas de hierro fundido dentro de las torres habían sufrido importantes grietas e inclinación, lo que significa que los tubos requerían soporte inmediato en las tres torres. Los Ingenieros Reales acudieron rápidamente para salvar el puente, desplegando rápidamente unidades verticales del puente Bailey para llenar las ranuras de elevación originales en las torres de mampostería. A finales de julio de 1970 se habían construido en total ocho torres de acero del puente Bailey, cada una de las cuales podía soportar una carga vertical de unas 200 toneladas.

Un análisis más detallado mostró que los tubos de hierro forjado estaban demasiado dañados para conservarlos. A la luz de este descubrimiento, se decidió desmontar los tubos para sustituirlos por una nueva plataforma al mismo nivel que las vías originales. Con la excepción de la subestructura de piedra original, la estructura fue completamente reconstruida por Cleveland Bridge & Compañía de ingeniería. La superestructura del nuevo puente incluiría dos pisos: un piso inferior sostenido por arcos de acero y un piso superior construido con hormigón armado, para llevar un nuevo cruce de carretera sobre el estrecho. Se construyeron soportes de hormigón debajo de los tramos de acceso y arcos de acero debajo de los tramos largos a ambos lados de la Torre Britannia central. Los dos largos vanos están sostenidos por arcos, lo que no había sido una opción para la estructura original debido al espacio libre necesario para los buques de mástiles altos; Los requisitos de navegación modernos requieren mucho menos espacio libre.

El puente fue reconstruido por etapas. La primera etapa consistió en erigir los nuevos arcos de acero debajo de los dos tubos originales de hierro forjado. Se completaron los arcos y el 30 de enero de 1972 se restableció el funcionamiento de una sola línea en el ferrocarril reutilizando uno de los tubos. El siguiente paso fue desmontar y retirar el otro tubo y sustituirlo por una plataforma de hormigón para la otra vía. Luego, la obra de una sola línea se trasladó a la nueva vía (en el lado oeste); esto permitió retirar el otro tubo y reemplazarlo con una plataforma de concreto (que se usa solo para acceso de servicio) en 1974. Finalmente se instaló la plataforma superior de la carretera y en julio de 1980, más de 10 años después del incendio, se construyó el nuevo cruce de la carretera. completado e inaugurado formalmente por el Príncipe de Gales, que lleva un tramo de calzada única de la carretera A5 (ahora A55).

Durante 2011, el propietario de la infraestructura ferroviaria nacional Network Rail, el Gobierno de la Asamblea de Gales y la Agencia de Carreteras Inglesa emprendieron un programa conjunto de £4 millones para fortalecer la estructura de 160 años y mejorar su confiabilidad. Los trabajos implicaron la sustitución de la estructura de acero erosionada, la reparación del sistema de drenaje, la restauración de los parapetos y la mampostería y la pintura de los portales de acceso de acero del puente. El programa incluyó una inspección detallada de las cámaras internas de las tres torres y la construcción de una pasarela especial para permitir un acceso más fácil y seguro a la estructura para futuras inspecciones de los pilares de mampostería; Los esfuerzos de protección especiales adoptados para el trabajo incluyeron el uso de pintura especial que minimiza la contaminación y la descontaminación de todos los equipos antes de llevarlos al lugar.

Mejora propuesta del puente

En noviembre de 2007, se inició un ejercicio de consulta pública sobre la "Mejora del puente Britannia A55". Los problemas percibidos declarados incluyen:

• Es la única sección no-dual-carriageway a lo largo del A55
• Congestión durante la mañana y la tarde
• Congestión del tráfico de temporada y ferry desde Holyhead
• Queuing at the junctions at either end
• Se espera que el tráfico aumente significativamente en los próximos diez años o así

En el documento se presentan cuatro opciones, cada una con sus pros y sus contras:

• No hagas nada. La congestión aumentará a medida que aumenten los niveles de tráfico.
• Ancho puente existente. Para hacer esto, las torres tendrían que ser removidas para hacer espacio para las carriles extra. Este es un problema ya que el puente es una estructura lista de grado 2 y es propiedad de Network Rail. Las carriles adicionales tendrían que ser de menor ancho ya que la estructura existente no es capaz de soportar cuatro carriles de ancho completo.
• Nuevo puente de caja de hormigón multipágina junto. La construcción de un puente separado permitiría que el puente existente se utilizara como normal durante la construcción. El puente requeriría pilares de apoyo en el Estrecho Menai, que es una cuestión ambiental ya que el estrecho es una Zona Especial de Conservación. El impacto visual sería bajo ya que los pilares y la superficie vial estarían alineados con el puente actual.
• Nuevo puente con soporte de cable. Esto eliminaría la necesidad de pilares en el Estrecho, pero el puente tendría un gran impacto en el paisaje debido a la altura de los pilares de soporte de cable. Esta es también la opción más costosa.

Los encuestados se mostraron abrumadoramente a favor de ver algunas mejoras, y el 70 por ciento estuvo a favor de la solución de construir otro puente.

Puentes similares

Se construyeron muy pocos puentes de hierro tubular, ya que pronto se desarrollaron diseños de puentes más económicos. El más notable de los otros puentes tubulares fue el puente ferroviario de Conwy de Stephenson entre Llandudno Junction y Conwy, el primer puente del ferrocarril Grand Trunk de Sainte-Anne-de-Bellevue (Québec), que fue el prototipo del puente Victoria que cruzaba el Río San Lorenzo en Montreal.

El puente ferroviario de Conwy sigue en uso y es el único puente tubular que queda; sin embargo, se han agregado pilares intermedios para fortalecerlo. El puente se puede ver de cerca desde el adyacente puente colgante Conwy de 1826 de Thomas Telford.

El Puente Victoria fue el primer puente que cruzó el río San Lorenzo y fue el puente más largo del mundo cuando se completó en 1859. Fue reconstruido como un puente de armadura en 1898.