Diseño y Tecnología Estructural de Puentes de Cable: Colgantes y Atirantados para Grandes Luces

Puentes Colgantes: Estructuras de Cables para Grandes Luces

Las estructuras de cables son ideales para las grandes luces por las siguientes razones:

• El cable es un elemento que trabaja exclusivamente a tracción y de manera muy eficaz.
• El cable se compone de elementos delgados que le confieren flexibilidad, permitiendo que se deforme transversalmente sin que aparezcan esfuerzos de flexión.
• Al estar formado por hilos delgados que se montan uno a uno, permite hacer cables de gran diámetro para los puentes de grandes luces.

La característica básica es que está compuesto por un cable principal que va colgado. En esto se basa su idoneidad para las grandes luces: en la utilización de los cables, que ofrecen alta resistencia, flexibilidad y poco peso.

La característica fundamental de los puentes colgantes es que el tablero está soportado a intervalos relativamente cortos, mediante péndolas verticales que cuelgan de los cables principales. Dado que la carga de peso propio es uniforme y las péndolas son equidistantes, la forma de los cables principales es la parábola.

Tipos de Anclaje

La mayoría de los puentes colgantes tienen anclajes externos a un gran macizo de hormigón. Sin embargo, en algunos puentes, los extremos de los cables principales se anclan a las vigas de rigidez del tablero, convirtiéndose en estructuras autoancladas.

Se pueden utilizar péndolas inclinadas. Ahora bien, la inclinación debe ser muy pequeña para evitar que aparezcan compresiones en las péndolas, lo que las dejaría sin carga.

Procesos Constructivos de Puentes Colgantes

1. Puentes Autoanclados

Si los cables están anclados al tablero (autoanclados), el proceso constructivo requiere que, dado que el cable se ancla al tablero, primero habrá que construir el tablero (seguramente sobre cimbra), y luego se lanzará y anclará el cable. Estos puentes pierden la principal ventaja de los colgantes (la facilidad de construcción del tablero) y, además, solicitan esfuerzos adicionales al tablero. Por lo tanto, no se suelen construir, salvo en el caso de luces muy pequeñas.

2. Puentes con Anclaje Externo (Lo Usual)

Si los cables están anclados externamente al macizo, el proceso usual será:

1. Construcción de los macizos/contrapesos y las torres (lo primero a realizar).
2. Montaje del cable principal.
3. Montaje de las péndolas.
4. Montaje de las dovelas del tablero.

Puentes Atirantados

En los puentes atirantados, la viga de rigidez funciona como una viga apoyada sobre un medio elástico, y las flexiones en el tablero se reducen al máximo. Su rango de utilización se sitúa desde luces muy cortas (60 m) hasta los 1100 m, desplazando a los colgantes a aquellas luces superiores a esta.

Bajo la acción de las cargas de peso propio y sobrecarga, los tirantes trabajan a tracción, cuya componente horizontal comprime el tablero, y las pilas por efecto de las componentes verticales de los tirantes.

En la actualidad, es común el uso de un gran número de cables muy juntos (de 5 a 15 m) con flexiones en el tablero reducidas.

Dimensionamiento de Torres y Tirantes

La altura de las torres debe situarse entre 0,2L y 0,25L, siendo L la luz del vano principal. Esto se establece con el objeto de que el ángulo de los tirantes con el tablero no sea menor de 25º.

Si el atirantamiento se realiza desde únicamente un lado, la torre se suele hacer inclinada para que su propio peso compense las cargas de los cables. Aun así, hay que realizar un atirantamiento de retenida que impida que se formen importantes flexiones en la pila.

Función del Tablero o Viga de Rigidez

El tablero o viga de rigidez es el elemento por el que discurre el tráfico del puente. Este elemento cumple tres funciones principales:

• Equilibra las componentes horizontales de la tensión de los tirantes.
• Resiste las flexiones que se producen entre y sobre los cables.

Disposición de los Tirantes

Según la disposición geométrica de los tirantes, puede ser:

• Abanico
• Arpa
• Semiabanico
• Estrella

Disposición de los Planos de Atirantamiento

Según la disposición de los planos de atirantamiento, puede ser:

• Dos planos de atirantamiento.
• Dos planos inclinados de atirantamiento.
• Un plano de atirantamiento.
• Varios planos de atirantamiento.

Métodos Constructivos

El mejor método y más típico para la construcción de puentes atirantados es la construcción por voladizos sucesivos.