Puente en ménsula

Orígenes

Los ingenieros del siglo XIX sabían que un puente construido sobre múltiples apoyos distribuía las cargas entre ellos. Esto significaba que habría menos tensiones en la viga o cercha y que se podrían construir vanos más largos. Varios ingenieros del siglo XIX diseñaron puentes continuos con puntos de articulación a mitad del vano. El uso de una bisagra en el sistema de vanos múltiples permitía a los ingenieros calcular mejor las cargas y tensiones del puente.

Heinrich Gerber fue uno de los ingenieros que obtuvo la patente de una viga articulada (1866) y se le reconoce como el primero en construirla. El puente de Hassfurt sobre el río Meno, en Alemania, tiene una luz central de 38 metros. Terminado en 1867, fue el primer puente en voladizo moderno. Otros de los primeros puentes en voladizo fueron el High Bridge de Kentucky de C. Shaler Smith (1877), el Niagara Cantilever Bridge de Charles Conrad Schneider (1883) y el Poughkeepsie Bridge de John Francis O'Rourke y Pomeroy P. Dickinson (1889). El puente del río Kentucky atravesaba un desfiladero de 84 metros de profundidad. Se construyó con un voladizo, lo que significaba que no era necesario apoyarlo durante la construcción. El más famoso de los primeros puentes en voladizo es el Forth Rail Bridge. Este puente ostentó el récord de luz más larga del mundo durante 17 años.

Benjamin Baker mostró cómo funcionaba el sistema de voladizos en la foto de la izquierda. El vano suspendido, donde se encuentra Kaichi Watanabe, se ve en el centro. La necesidad de resistir la compresión del cordón inferior se ve en el uso de postes de madera, mientras que la tensión del cordón superior se muestra en los brazos extendidos. La acción de los cimientos exteriores como anclajes del voladizo puede verse en la colocación de los contrapesos.

Función

Puente en voladizo.-Estructura que al menos en una parte actúa como anclaje para sostener otra parte que se extiende más allá del muelle de apoyo.

- John Alexander Low Waddell, Ingeniería de Puentes

Un vano en voladizo simple está formado por dos brazos en voladizo que se extienden desde los lados opuestos del obstáculo que hay que atravesar y que se juntan en el centro. En un vano suspendido, los brazos en voladizo no se juntan en el centro, sino que soportan un puente de celosía central que se apoya en los extremos de los brazos en voladizo. El vano suspendido puede construirse fuera de la obra y levantarse en el lugar, o construirse en el lugar utilizando soportes móviles especiales.

con un voladizo equilibrado, el vano se equilibra con voladizos que van en la dirección opuesta. Si están anclados en cimientos sólidos, se denominan brazos de anclaje. En un puente construido sobre dos pilas de cimentación, hay cuatro brazos en voladizo: dos que salvan el obstáculo y dos brazos de anclaje que se alejan del mismo. Debido a la necesidad de una mayor resistencia en los apoyos del voladizo equilibrado, la superestructura del puente suele adoptar la forma de torres por encima de los pilares de cimentación. El puente Commodore Barry es un ejemplo de este tipo de puente en voladizo.

Las ménsulas de acero soportan las cargas mediante la tensión de los miembros superiores y la compresión de los inferiores. Por lo general, la estructura distribuye la tensión a través de los brazos de anclaje a los soportes más externos, mientras que la compresión se lleva a los cimientos debajo de las torres centrales.

Los puentes en voladizo equilibrados de hormigón pretensado suelen construirse por segmentos.

Un diagrama de las partes del puente conmemorativo John P. Grace

Métodos de construcción

Algunos puentes de arco de acero (como el Puente Navajo) se construyen utilizando vanos en voladizo puro de cada lado. Estos se unen con un pasador, normalmente después de forzar el punto de encuentro. Cuando se retiran las clavijas y se añade el tablero del puente, éste se convierte en un puente de arco de cercha. Este tipo de construcción sin apoyos sólo es posible si se dispone de roca adecuada para soportar la tensión en el cordón superior del vano durante la construcción, lo que suele limitar este método a la superación de cañones estrechos.

Lista por longitud

Los puentes en voladizo más largos del mundo (por su mayor luz):

1. Puente de Quebec (Quebec, Canadá) 549 m (1.800 pies)
2. Puente de Forth (Firth of Forth, Escocia) 2 x 1.710 pies (521 m)
3. Puente Minato (Osaka, Japón) 1.673 pies (510 m)
4. Puente Commodore Barry (Chester, Pensilvania, EE.UU.) 1.644 pies (501 m)
5. Crescent City Connection (doble vano) (Nueva Orleans, Luisiana, EE.UU.) 1.575 pies (480 m)
6. Puente de Howrah (Calcuta, Bengala Occidental, India) 1.500 pies (457 m)
7. Veterans Memorial Bridge (Gramercy, Luisiana, EE.UU.) 1.460 pies (445 m)
8. Puente de la Bahía de San Francisco - Oakland (East Bay Span) (San Francisco, California, EE.UU.) 1.400 pies (427 m)
9. Puente Horace Wilkinson (Baton Rouge, Luisiana, EE.UU.) 1.235 pies (376 m)
10. Puente Tappan Zee (South Nyack, Nueva York y Tarrytown, Nueva York, EE.UU.) 1.212 pies (369 m)

Ejemplos