| Madera y piedra Hierro
Hormigón
Aluminio
Materiales
compuestos
Épocas
históricas |
A lo largo de la Historia se han empleado cuatro materiales básicos para
construir puentes: la madera, la piedra, el
hierro y el hormigón. A estos cuatro hay que añadir otros dos
que se han empleado con menor frecuencia: el ladrillo, hecho de arcilla
cocida; y el aluminio, que se ha utilizado excepcionalmente para
construir puentes o partes de ellos. Actualmente se están utilizando también materiales
compuestos, formados por fibras de materiales muy resistentes incluidos en una
matriz de resina, pero todavía estamos lejos de que estos materiales puedan competir en
los puentes con los materiales actuales.
Los dos primeros, la madera y la piedra,
se pueden considerar naturales porque se obtienen directamente de la naturaleza y se
utilizan sin ninguna transformación, únicamente es necesario darles forma. Los otros
dos, el hierro y el hormigón, son artificiales, porque
las materias primas extraídas de la naturaleza requieren transformaciones más o menos
complejas que cambian sus propiedades físicas.
Los cuatro materiales básicos han dado lugar a variantes y elementos compuestos que,
extrapolando el significado de la palabra material, podemos considerarlos nuevos
materiales.
Los materiales han tenido y tienen una importancia decisiva en la configuración de las
estructuras y por tanto de los puentes. Por ello, la historia de éstos se puede dividir
en dos grandes períodos: el período de los puentes de piedra y madera y el
período de los puentes de hierro y hormigón.
En el primer período se utilizaron los dos materiales que hemos
considerado naturales, la piedra y la madera. Se utilizó también el ladrillo, pero los
puentes de este material se pueden incluir como subgrupo de lo de la piedra; el ladrillo,
para el constructor de puentes, es un pequeño sillar con el que se pueden hacer arcos de
dovelas yuxtapuestas; por tanto la morfología de los puentes de ladrillo es la misma que
la de los puentes de piedra.
Con piedra y madera se construyeron muchos puentes; de piedra se conservan muchos porque
es un material durable, pero en cambio de madera se conservan muy pocos porque es un
material que se degrada con facilidad si no se cuida, y es muy vulnerable al fuego y a las
avenidas de los ríos. En este primer período, la tecnología de los puentes estaba poco
desarrollada, y por ello los materiales tenían una influencia decisiva en su
configuración.
En el segundo período, el de los puentes metálicos y de hormigón, los
materiales también tuvieron gran importancia en la configuración de los puentes, pero
tanto o más que ello han tenido las distintas estructuras, que tuvieron un espectacular
desarrollo en el siglo XIX, y ello dio lugar a procesos cuasi-independientes de cada
equipo; por ello su evolución y desarrollo lo hemos estudiado según las diferentes
estructuras, subdividiéndolos en los distintos materiales
El hierro fundido se empezó a
utilizar como material de construcción a finales del s. XVIII y ello supuso una
auténtica revolución en los puentes; puede establecerse que este hecho dio lugar a un
nuevo período de su historia. Se utilizó inicialmente en forma de piezas fundidas que se
ensamblaban en obra mediante pernos.
Del hierro dulce fundido se pasó a mediados de s. XIX al al hierro forjado,
de mayor resistencia y de regularidad, y a finales del mismo s. al acero,
que superó a los
dos anteriores en resistencia y calidad.
El nuevo material, el hierro, fue la causa primera, aunque no la única, del espectacular,
desarrollo que se produjo en los puentes durante el s. XIX.
A finales del
s. XIX apareció el hormigón, piedra artificial, más concretamente un
conglomerado, que permitió hacer arcos mayores que los de piedra natural.
Este nuevo material dio lugar muy pronto a un nuevo sistema de hacer estructuras: el hormigón
armado, una colaboración entre el hierro y el hormigón, que permite construir
vigas de luces considerables y afinar las dimensiones de los arcos, lo que no es posible
con el hormigón en masa ni con la piedra. El hormigón armado se puede considerar un
nuevo material, se se le da a esta palabra un sentido más amplio que el que define el
Diccionario de la Real Academia.
Posteriormente, al terminar la primera mitad del siglo XX, apareció el hormigón
pretensado, una forma de colaboración más perfecta entre el acero y el
hormigón, que amplió extraordinariamente las posibilidades del hormigón armado.
Contemporáneas del hormigón pretensado son las estructuras mixtas,
otra forma de colaboración del acero y el hormigón, pero en este caso los dos materiales
no se mezclan tan íntimamente, sino que se yuxtaponen.
Se han hecho muchas tentativas de utilizar aleaciones de aluminio
en la construcción de puentes por su mayor resistencia específica (fuerza resistida por
unidad de peso y longitud) que el acero, debido a su ligereza, y de hecho se han
construido puentes de este material; pero son casos aislados a causa de su precio, de las
dificultades que plantea la unión de las piezas, y los problemas que han causado. Su
ligereza lo ha hecho siempre atractivo, especialmente en los puentes móviles que es en
los que más se ha utilizado este material; uno de ellos es el de Banbury, un
pequeño puente móvil en Oxfordshire, Inglaterra. El puente de Hendon Dock en
Inglaterra es el primer puente móvil cuya estructura es toda de aluminio; es un puente
basculante de doble hoja, de 27 m de luz; se terminó en 1948. Su vida ha sido corta,
porque se sustituyó en 1976 a causa de la corrosión que se había producido en el
aluminio.
En 1950 se terminó en Canadá el puente arco de Arvida, la ciudad de la
industria del aluminio, sobre la garganta del río Saguenay, hecho totalmente de aluminio.
Tiene 91,5 m de luz y es, seguramente, el mayor puente de este material que se ha hecho en
el mundo.
En otros puentes se ha utilizado el aluminio únicamente en la plataforma de la calzada,
con vigas principales de acero; así es el puente de la esclusa de Zandvliet en
Bélgica de 63 m de luz. También es de aluminio una pasarela en Düsseldorf de
52 m de luz, construida en 1953.
En 1933 se sustituyó la plataforma del puente de Smithfield sobre el río
Monongahela en Pittsburgh por una estructura de vigas de aluminio para reducir su peso y
mejorar su capacidad de carga. Pero en 1936 se descubrieron fisuras en las vigas de
aluminio, atribuidas a problemas de fatiga.
Actualmente en los Estados Unidos se está volviendo a estudiar la posibilidad de
sustituir plataformas de puentes con estructuras de aluminio, y recientemente se ha
sustituido la de un puente colgante de 97 m de luz, el Corbin Bridge en el estado
de Pensylvania, que se hizo hace 60 años. En Tennessee hay un programa de cinco años de
investigaciones sobre plataformas de aluminio, porque se considera que pueden ser
competitivas con las de hormigón o metálicas.
Los nuevos materiales que han ido apareciendo a lo largo de la Historia,
han dado lugar a innovaciones en los puentes, y a evoluciones de su tipología para
adaptarse a sus características. Al aparecer un nuevo material, los primeros puentes que
se construyen con él se proyectan con los tipos y formas de los anteriores, que se
habían hecho con otros materiales. Toda innovación tecnológica produce desorientación
inicial, pero al irse desarrollando la tecnología del nuevo material, los puentes van
evolucionado hasta llegar a su madurez, y en ella se consigue una adecuación de
materiales, estructuras y formas.
Los primeros puentes de hierro imitaron a los de piedra y madera, y los primeros de
hormigón a los metálicos; muchos de los primeros puentes de hormigón armado se hicieron
con vigas trianguladas, pero pronto se dejaron de utilizar porque se impusieron las vigas
de alma llena, más adecuadas a este material.
El material es fundamental en la concepción de un puente, porque sus posibilidades
resistentes son la que determinan las dimensiones de cada uno de los elementos que lo
componen, e influye decisivamente en la organización de su estructura. Además de ello,
el material tiene unas posibilidades tecnológicas determinadas en lo que se refiere a
fabricación, uniones, formas de los elementos básicos, etc., que son fundamentales a la
hora de proyectar un puente.
Pero lo expuesto anteriormente no nos debe llevar a la idea de que los materiales
determinan unívocamente los tipos de puentes; dentro de las posibilidades de cada uno de
ellos cabe distintos tipos y distintas formas, como fácilmente se puede comprobar si
observamos un conjunto de puentes de un mismo material, hechos en diferentes épocas, con
diferentes condiciones del medio, o proyectados por distintas personas. Excepcionalmente,
en los puentes de piedra sólo cabe un tipo de estructura: el arco de dovelas
yuxtapuestas; pero entre ellos hay diferencias sustanciales de forma, y esto se puede
comprobar también si observamos unos cuantos de ellos de distintos períodos, tamaños,
morfologías del cauce, etc.
El desarrollo de las tecnologías de los distintos materiales ha hecho que las estructuras
de los puentes tengan cada vez más posibilidades, lo que ha permitido una mayor
diversidad de formas y hacer puentes de hormigón y acero, hasta el grado de que a veces
es difícil a distancia saber de qué material están hechos, especialmente en las vigas
continuas con sección en cajón de alma llena, metálicas o de hormigón, que se pueden
confundir con facilidad si su color es análogo. Un ejemplo muy ilustrativo de esta
similitud, es el puente Colonia-Deutz, sobre el Rin, Alemania, una viga metálica
continua de canto variable de 185 m de luz máxima, construida en 1948. Años después, en
1980, el puente se ensanchó, con una viga continua igual a la anterior pero de hormigón.
Cronológicamente los puentes metálicos han ido siempre por delante de
los de hormigón, porque se iniciaron aproximadamente un siglo antes. También han ido
siempre por delante en dimensiones, es decir, en sus posibilidades para salvar luces
mayores, porque el acero es un material con mayor resistencia específica que el
hormigón.
La resistencia específica del material es la que determina en mayor medida las
posibilidades de las estructuras. De ella dependen las luces máximas que se pueden
alcanzar en los puentes de cada tipo de estructura; en primer lugar porque la luz límite,
es decir la máxima que puede soportar su propio peso, es función de esta resistencia; y
en segundo lugar porque influye decisivamente en los procedimientos de construcción.
A igualdad de luz, cuanto mayor sea la resistencia específica del material, más ligera
será la estructura, y por tanto menos pesarán las partes en que se divida. Esto facilita
la construcción, porque los pesos de las piezas a montar o a fabricar serán menores, y
por tanto se puede llegar a estructuras más grandes.
Hay otros factores que intervienen en la construcción de un puente, pero básicamente las
posibilidades de construcción dependen de la resistencia específica del
material, y por ello los puentes de mayor luz han sido y serán siempre metálicos, hasta
que se desarrollen nuevos materiales.
En el momento actual se están
empezando a probar nuevos materiales para construir puentes con mayor resistencia
específica que el acero. Son los materiales compuestos, formados
por fibras unidas con una matriz de resina, que se utilizan ya desde hace muchos años en
la industria aerospacial, aeronáutica y del automóvil, pero que, por diversas razones,
todavía no se ha desarrollado su empleo en la construcción, aunque ya se han utilizado
en algunos puentes como armadura activa, y se ha construido alguna pasarela con estos
materiales. La mayor resistencia específica de los materiales compuestos hará
que en un futuro llegue a haber materiales competitivos con el acero y el hormigón para
hacer puentes, pero tiene que pasar tiempo hasta que se resuelvan todos los problemas que
estos materiales plantean en la construcción de los puentes y, sobre todo, hacerlos
asequibles económicamente.
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