Materiales Utilizados en la Construcción de Puentes

Construcción de puentes

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Materiales de construcción de puentes:

Los materiales de construcción tradicionales para puentes son piedras, madera y acero, y más recientemente hormigón reforzado y pretensado. Para elementos especiales se utiliza aluminio y sus aleaciones y algunos tipos de plásticos. Estos materiales tienen diferentes cualidades de resistencia, trabajabilidad, durabilidad y resistencia a la corrosión. También difieren en su estructura, textura y color o en las posibilidades de tratamiento de superficies con diferentes texturas y colores. Para los puentes se debe utilizar el material que resulte en el mejor puente en cuanto a forma, calidad técnica, economía y compatibilidad con el medio ambiente.

1. Piedra:

Los grandes puentes antiguos de los etruscos, los romanos, los Fratres Pontifices de la edad Media (desde alrededor de 1100) y de los maestros constructores posteriores se construyeron con mampostería de piedra. Los arcos y los pilares han durado miles de años cuando se utilizó piedra dura y los cimientos se construyeron en terreno firme. Con piedra se pueden construir puentes que son hermosos, duraderos y de gran envergadura (hasta 150 m).

Desafortunadamente, los puentes de piedra se han vuelto muy caros. Sin embargo, durante un largo período, los puentes de piedra, que están bien diseñados y bien construidos, tal vez resulten ser los más baratos, porque son duraderos y casi no necesitan mantenimiento durante siglos a menos que sean atacados por una contaminación atmosférica extrema.

La piedra se limita hoy en día a las superficies, las piedras se preestablecen o se fijan como revestimiento para pilares, pilares o arcos. Por supuesto, se debe elegir piedra sólida resistente a la intemperie, y las rocas fundamentales como granito, gneis, pórfido, diabas o piedra caliza cristalizada son especialmente adecuadas. Es necesario tener cuidado con las areniscas, ya que solo la arenisca silícea es duradera. La elección de colores de la piedra también es relevante. El granito de un color gris uniforme y la superficie aserrada pueden verse tan opacos como el hormigón liso simple. Una mezcla armoniosa de diferentes colores y superficies ligeramente en relieve puede parecer muy animada, incluso cuando las áreas de mampostería son extensas. Las superficies también se pueden animar rellenando juntas brillantes u oscuras. Los tamaños de los bloques de piedra y la rugosidad de sus superficies deben armonizarse con el tamaño de la estructura, los pilares, los pilares, etc. El relieve grueso no se adapta a un pequeño muelle de solo 1 m de espesor y 5 m de altura, pero la mampostería de sillares de gran tamaño es adecuada para puentes en arco grandes como el Saalebrucke Jena o el Lahntalbrucke Limburg. La mampostería de granito se prefirió para los pilares de los puentes a través del río Rin, porque resiste la erosión por el agua arenosa mucho mejor que el hormigón más duro.

3. Hormigón armado y pretensado:

El hormigón es un material de construcción utilizado en casi todas las obras de construcción. Al tener un color gris opaco, generalmente el hormigón no se prefiere en la construcción como los puentes, pero algunos de los puentes de hormigón han resultado ser bellezas, si alguien conoce el arte. Un buen hormigón alcanza una alta resistencia a la compresión y resistencia contra la mayoría de los ataques naturales, aunque no contra el deshielo del agua salada, o el CO2 y el SO2 en el aire contaminado. Sin embargo, su resistencia a la tracción es baja, por lo que no se prefiere en áreas de tensiones de tracción. Para el refuerzo a la tracción de las barras de acero de hormigón están incrustadas en él. Las barras de acero comienzan a funcionar cuando el concreto se agrieta, p. ej. cuando el hormigón ya no puede resistir más esfuerzos de tracción. Las grietas permanecen inofensivas llamadas «grietas en el cabello», si las barras están diseñadas y colocadas correctamente. Un segundo método de resistencia a las fuerzas de tracción en estructuras de hormigón es el pretensado.

4. Acero:

Entre los materiales del puente, el acero tiene las cualidades de resistencia más altas y favorables, y por lo tanto es adecuado para los puentes más atrevidos con los tramos más largos. El acero de construcción normal tiene resistencias a la compresión y a la tracción de 370 N/mm2, unas diez veces la resistencia a la compresión de un hormigón medio y cien veces su resistencia a la tracción. Un mérito especial del acero es su ductilidad, debido a la cual se deforma considerablemente antes de romperse, porque comienza a ceder por encima de un cierto nivel de tensión. Este límite elástico se utiliza como primer término en términos de calidad estándar.

Para puentes, a menudo se prefiere acero de alta resistencia. Cuanto mayor es la resistencia, menor es la diferencia proporcional entre el límite elástico y la resistencia a la tracción, lo que significa que los aceros de alta resistencia no son tan dúctiles como los de resistencia normal. Tampoco aumenta la resistencia a la fatiga en proporción a la resistencia a la tracción. Por lo tanto, es necesario tener un conocimiento profundo del comportamiento de estos aceros especiales antes de usarlos. Para la construcción, el acero se fabrica en forma de placas (de 6 a 80 mm de espesor) mediante laminado al rojo vivo. Para rodamientos y algunos otros artículos, se utiliza acero fundido. Solo para miembros bajo tensión, como cuerdas o cables, hay aceros especiales, procesados de diferentes maneras que nos permiten construir puentes atirantados o de suspensión atrevidos.

Las altas resistencias del acero permiten pequeñas secciones transversales de vigas o vigas y, por lo tanto, una baja carga muerta de la estructura. Así fue posible desarrollar las cubiertas de acero de «placa ortotrópica» livianas para carreteras, que ahora se han vuelto comunes con un recorrido de desgaste de asfalto, de 60 a 80 mm de espesor.

Los pioneros de esta construcción ortotrópica de placas la llamaron con el nombre menos misterioso y menos científico «placas de acero rígidas». La placa de acero lisa, rígida por celdas o rlbs, forma la cuerda de las vigas transversales transversales y las vigas principales longitudinales. Al mismo tiempo, actúa como una viga de viento. Esta plataforma de puente debe su exitosa aplicación principalmente a la soldadura mecanizada, que ahora se usa en general y que ha influido en gran medida en el diseño de puentes de acero.

Por lo tanto, la construcción de vigas de placa ahora prevalece, en la que las placas de acero grandes y delgadas deben estar rígidas contra el pandeo. Anteriormente, los refuerzos verticales se colocaban de preferencia en las caras exteriores; los refuerzos longitudinales se colocaban en el interior.

Hoy en día, todos los refuerzos se colocan en este interior para lograr una superficie exterior lisa que no permite la acumulación de polvo o depósitos de suciedad que retienen la humedad y promueven la corrosión, el «talón de Aquiles» de las estructuras de acero. Los puentes de vigas de acero modernos ahora apenas difieren de los puentes de hormigón pretensado en su apariencia externa, excepto quizás en su color. Esto es quizás lamentable, porque los refuerzos en el exterior animan las caras de las placas, dan escala y hacen que la viga se vea menos pesada. Además de las vigas de placa, las cerchas también aprovechan al máximo las propiedades del material del acero. Se pueden construir puentes de aspecto muy delicado uniendo secciones de acero delgadas para formar una armadura. Una vez más, la soldadura ha mejorado el potencial de buena forma, ya que las secciones huecas se pueden fabricar y unir sin el uso de placas de refuerzo grandes. De esta manera, surgen cerchas de aspecto liso sin el «malestar» que se produce al unir dos o cuatro perfiles de sección enrollada con celosía o placas. El acero debe protegerse contra la corrosión y esto generalmente se hace aplicando una pintura protectora a la superficie de acero desnuda. La pintura de aceros normales es técnicamente necesaria y se puede utilizar para el diseño de color del puente.

La elección de los colores es una característica importante para lograr una buena apariencia. Hay aceros que no se corroen en un entorno normal (los aceros inoxidables V2A y V4A según DIN 17440), pero son tan caros que solo se utilizan para componentes que son particularmente susceptibles a los ataques de corrosión o que son muy inaccesibles.

De los EE.UU. vino acero Tentor, aleado con cobre, se dice que su primera capa de corrosión lo protege contra una mayor corrosión. Este óxido protector tiene un color cálido en tonos sepia que se ve bien en campo abierto. Este tipo de protección, sin embargo, no dura en el aire contaminado y la corrosión continúa. Para puentes de acero, se debe hacer un buen uso de la necesidad técnica de proteger el acero con pintura para mejorar la apariencia y lograr una integración armoniosa de la estructura dentro del paisaje.

El aluminio se usaba ocasionalmente para puentes y se usaba la misma forma que para vigas de acero. Los perfiles de aluminio se fabrican mediante el proceso de extrusión, que permite formar muchas formas huecas variadas, de modo que las estructuras de aluminio pueden ser más elegantes que las de acero. Los perfiles de aluminio son populares para parapetos de puentes porque no necesitan pintura protectora.

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