Puentes Colgantes

Aplicación de la Geometría Analítica al diseño de un Puente Colgante

Miembros del Grupo

Uno

Dos

Lopez Motta Alexander

Cuatro

Cinco

Curso

Geometría Analítica

Profesor:

Nombre

Año

2013

Contenido

Introducción 3

Marco Teórico 3

Puente Colgante 3

Parábola 6

Procedimiento 8

Conclusiones 14

Bibliografía 14

Introducción

En la ingeniería y las ciencias administrativas se usa bastante los conceptos de la geometría analítica. Lo podemos notar desde los casos más simples, hasta obras de gran envergadura. Por ello es de vital importancia tener amplios conocimientos sobre los diferentes temas de esta rama de la geometría.

Gracias a su estudio, los especialistas se han podido dar cuenta que diseños en forma de parábolas, arcos de circunferencia, entre otras cónicas son más resistentes que el mismo diseño en forma lineal.

Ejemplo de esto son los puentes colgantes, que tienen cables de acero en forma de parábola. También los túneles de autopistas en forma de arco de circunferencia. Y qué decir de estructuras futuristas inspiradas en estas curvas geométricas.

Marco Teórico

Puente Colgante

Un puente colgante es un puente sostenido por un arco invertido formado por numerosos cables de acero, del que se suspende el tablero del puente mediante tirantes verticales. Desde la antigüedad este tipo de puentes han sido utilizados por la humanidad para salvar obstáculos. Con el paso de los siglos y la introducción y mejora de distintos materiales de construcción, este tipo de puentes son capaces en la actualidad de soportar el tráfico rodado e incluso líneas de ferrocarril ligeras.

El diseño actual de los puentes colgantes fue desarrollado a principios del siglo XIX. Los primeros ejemplos incluyen el puente de Menai, el de Conwy, ambos puestos en funcionamiento en 1826 en el Norte del País de Gales, y el primer puente Hammersmith (1827) en la zona Oeste de Londres. El llamado Puente Colgante de Portugalete en Vizcaya, de 1893, es más exactamente un transbordador.

Desde entonces puentes colgantes han sido construidos a lo largo de todo el mundo. Esta tipología de puente es prácticamente la única solución posible para salvar grandes luces (superiores a un kilómetro), por ejemplo, cuando sea peligroso para el tráfico marítimo añadir apoyos centrales temporales o permanentes, o no sea viable añadir apoyos centrales.

En la actualidad, el puente de mayor vano es el de Gran Puente de Akashi Kaikyō, en Japón, y mide 1991 m. Hay un proyecto que estuvo a punto de iniciarse pero se pospuso, el Puente del estrecho de Mesina, que permitiría unir esa zona con un vano de más de tres kilómetros.

Ventajas

El vano central puede ser muy largo en relación a la cantidad de material empleado, permitiendo comunicar cañones o vías de agua muy anchos.

Pueden tener la plataforma a gran altura permitiendo el paso de barcos muy altos.

No necesitan apoyos centrales durante su construcción, permitiendo construir sobre profundos cañones o cursos de agua muy ocupados por el tráfico marítimo o de aguas muy turbulentas.

Siendo relativamente flexibles, pueden flexionar bajo vientos severos y terremotos, donde un puente más rígido tendría que ser más grande y fuerte.

Desventajas

Al faltar rigidez el puente se puede volver intransitable en condiciones de fuertes vientos o turbulencias, y requeriría cerrarlo temporalmente al tráfico. Esta falta de rigidez dificulta mucho el mantenimiento de vías ferroviarias.

Bajo grandes cargas de viento, las torres ejercen un gran momento (fuerza en sentido curvo) en el suelo, y requieren una gran cimentación cuando se trabaja en suelos débiles, lo que resulta muy caro.

Los cables que constituyen el arco invertido de los puentes colgantes deben estar anclados en cada extremo del puente ya que son los encargados de transmitir una parte importante de la carga que tiene que soportar la estructura. El tablero suele estar suspendido mediante tirantes verticales que conectan con dichos cables.

Las fuerzas principales en un puente colgante son de tracción en los cables principales y de compresión en los pilares. Todas las fuerzas en los pilares deben ser casi verticales y hacia abajo, y son estabilizadas por los cables principales, estos pueden ser muy delgados, como son, por ejemplo, en el Puente de Severn, Inglaterra.

Asumiendo como cero el peso del cable principal comparado con el peso de la pista y de los vehículos que están siendo soportados, unos cables de un puente colgante formarán una parábola (muy similar a una catenaria, la forma de los cables principales sin cargar antes de que sea instalada la pista). Esto puede ser visto por un gradiente constante que crece con el crecimiento lineal de la distancia, este incremento en el gradiente a cada conexión con la pista crea un aumento neto de la fuerza. Combinado con las relativamente simples constituidas puestas sobre la pista actual, esto hace que los puentes colgantes sean más simples de diseñar, calcular y analizar que los puentes atirantados, donde la pista está en compresión.

La suspensión en los puentes más antiguos puede hacerse por cadenas o barras enlazadas (ver: Puente de las Cadenas de Budapest), pero los puentes modernos tienen múltiples cables de acero. Esto es para mayor redundancia; unos pocos cables con defectos o fallos entre los cientos que forman el cable principal son una pequeña amenaza, mientras que un solo eslabón o barra malo

...