Cuando estás en el juego de los puentes con estructura de acero (somos un proveedor, así que confía en que he respondido preguntas incesantes sobre los diferentes tipos de puentes y las construcciones diarias de acero), elegir el diseño de puente correcto no se trata solo de detener el tráfico: se trata de costos a largo plazo, capacidad de carga e incluso qué tan rápido puedes instalarlo. Si alguna vez ha mirado un puente en la carretera y se ha preguntado por qué algunas secciones parecen "fluir" de un soporte al siguiente, mientras que otras sienten que se detienen y comienzan en cada muelle, está notando la diferencia entre un puente de estructura de acero continuo y un puente de estructura de acero simplemente apoyado. Hemos instalado ambos tipos para todo, desdePuente de carretera con estructura de aceroproyectos paraPuente ferroviario de estructura de acerotrabajos, así que sé que estos dos diseños no son solo pequeños detalles: hacen o deshacen un proyecto.
Comencemos con lo básico, porque muchos clientes me han llamado pensando que "continuo" simplemente significa que todo el puente es de una sola pieza. No, no exactamente. Un puente con estructura de acero simplemente soportado es la opción sencilla y de la vieja escuela: cada tramo del puente es una viga separada (o armadura, o cualquier perfil de acero que usemos) que descansa sobre dos soportes, uno en cada extremo del tramo. Piensa en una tabla de madera que colocas sobre dos bloques de cemento; ese es un tramo simplemente apoyado. Puedes alinear varios de estos tramos de extremo a extremo para formar un puente completo, y cada uno es independiente. Sin embargo, un puente con estructura de acero continua es como una única y larga viga de acero que descansa sobre tres o más soportes: no hay interrupciones entre los tramos. El acero se conecta a través de los pilares, por lo que un tramo fluye directamente hacia el siguiente, y los soportes en esos pilares no solo sostienen el tramo, sino que ayudan a transferir la carga a toda la estructura conectada.
La primera gran diferencia que verá es cómo manejan el peso (lo que los ingenieros llaman “distribución de carga”). Para puentes simplemente apoyados, cada tramo soporta su propio tráfico, viento y cualquier otra cosa que haya sobre él, y todo ese peso solo empuja hacia abajo los dos soportes en sus extremos. Entonces, si un camión grande golpea el centro de un tramo de carretera simplemente apoyado, ese tramo se lleva la peor parte y los soportes a cada lado tienen que soportar toda esa fuerza. Sin embargo, en el caso de puentes continuos, cuando el mismo camión llega a un tramo, la carga no permanece en esa sección. Debido a que el acero está conectado, transfiere parte de esa fuerza a los tramos adyacentes y sus soportes. Es como sentarse sobre una tabla sostenida por tres bloques de hormigón en lugar de dos: su peso empuja hacia abajo de manera más uniforme, no solo sobre los dos bloques más cercanos. Esa transferencia de carga es una gran ventaja para el tráfico más intenso, por lo que utilizamos diseños continuos paraPuente ferroviario de estructura de aceroproyectos por donde pasan los trenes y sus cargas pesadas. No querrás que todo el peso de un tren choque contra un tramo y sobrecargue los soportes, ¿verdad?
El siguiente paso: la deflexión, o cuánto se hunde el puente bajo carga. Los tramos simplemente apoyados tienen mucho más hundimiento en el medio porque todo el peso se concentra allí. Para el tráfico ligero, como los puentes peatonales, eso no suele ser un gran problema: la mayoría de las personas ni siquiera notarán una pequeña flexión. Pero para las autopistas o líneas ferroviarias, un hundimiento excesivo es un problema. Si un tramo de carretera simplemente apoyado se hunde más de lo debido, eso puede estropear el drenaje, hacer que la superficie de la carretera sea desigual para los automóviles e incluso causar grietas por tensión en el acero con el tiempo. Sin embargo, los puentes continuos tienen mucha menos deflexión. La distribución de la carga significa que el centro de cada tramo no requiere tanta presión, por lo que la flexión es mucho menor. Vimos esto en una recientePuente de carretera con estructura de aceroproyecto en el que el cliente inicialmente solicitó tramos simplemente apoyados, pero cambió a tramos continuos después de ver los datos de deflexión; no querían lidiar con reparaciones de carreteras cada pocos años debido a superficies irregulares.
Ahora hablemos de la instalación, porque es un factor muy importante para nuestros clientes. Los puentes con soporte simple son mucho más fáciles de enviar y montar. Cada tramo es una pieza separada, por lo que si está construyendo un pequeño puente sobre un río, puede levantar un tramo a la vez, colocarlo en los pilares y listo; no es necesario conectar varios tramos en el sitio del muelle. Esto reduce el tiempo de construcción, lo que ahorra dinero, especialmente para proyectos pequeños comoPaso elevado para peatones con estructura de aceroproyectos. Pero aquí está el problema con el apoyo simple: cada tramo necesita su propio muelle (o estribo, para los extremos). Entonces, si tiene un tramo largo, eso significa más pilares, más material, más construcción en el sitio y más cosas que podrían salir mal durante la instalación. Además, las conexiones entre tramos simplemente apoyados son simples: generalmente solo cojinetes metálicos que permiten que los tramos se muevan un poco con los cambios de temperatura, a lo que llegaremos en un segundo.
Los puentes continuos son una bestia diferente de instalar. Debido a que los tramos están conectados, es necesario levantar varios tramos a la vez (lo que requiere grúas más pesadas y más coordinación) o conectarlos entre sí en los pilares en el sitio. Eso lleva más tiempo y la fabricación es más compleja: tenemos que diseñar las conexiones de acero para soportar toda esa transferencia de carga, por lo que las piezas se preparan con más cuidado en nuestro taller. Pero la contrapartida es que habrá menos muelles. Para los puentes largos, especialmente los que cruzan grandes áreas como un río o el mar, menos pilares significan menos perturbaciones para el medio ambiente, menos material para los cimientos y menos tiempo dedicado a construir esos grandes pilares. Usamos un diseño continuo para un recientePuente para cruzar el río con estructura de aceroproyecto: reducir el número de muelles en un 30 % en comparación con un diseño simplemente apoyado, lo que nos ayudó a mantener el cronograma y el presupuesto. ParaPuente de cruce marítimo de estructura de aceroempleos, menos muelles también significan menos riesgo de fuertes mareas y tormentas, ya que hay menos estructura en el agua que podría dañarse.
La temperatura y el movimiento son otra gran diferencia, y aquí es donde he visto a muchos clientes cometer errores. El acero se expande cuando hace calor y se contrae cuando hace frío. Para puentes simplemente apoyados, cada tramo es libre de moverse a lo largo de sus soportes; tienen cosas llamadas cojinetes de rodillos que permiten que el tramo se deslice un poco cuando cambia la temperatura. Eso es genial, pero significa que los extremos del tramo deben poder moverse, por lo que no es necesario generar flexibilidad adicional en las conexiones. La desventaja es que cada tramo es independiente, por lo que todo ese movimiento se localiza en ese tramo. Sin embargo, en el caso de puentes continuos, no se puede tener libre deslizamiento en cada soporte; debido a que los tramos están conectados, el movimiento debe controlarse en cada muelle. Usamos cojinetes fijos en uno o dos pilares (para que todo el puente no se deslice) y cojinetes guiados en otros para permitir que el acero se expanda y contraiga sin ejercer demasiada tensión sobre la estructura. Si no se logra ese movimiento correctamente, un puente continuo puede desarrollar grandes grietas en el acero con el tiempo debido al estrés térmico, lo cual es una pesadilla de arreglar. Siempre les digo a los clientes: si están construyendo en un área con calor o frío extremos, asegúrese de trabajar con un proveedor que sepa cómo diseñar esos sistemas de rodamientos; tenemos un equipo completo que maneja esa parte para cada proyecto.
El mantenimiento a largo plazo es donde estos dos diseños realmente se separan. Los puentes simplemente apoyados son mucho más fáciles de arreglar, porque cada tramo es independiente. Si un tramo se daña (por ejemplo, un camión choca contra él), puede simplemente levantar ese tramo y reemplazarlo, sin necesidad de tocar los demás. Esto es una gran ventaja para autopistas o líneas ferroviarias muy transitadas, donde no se puede cerrar todo el puente durante semanas seguidas. Pero con el tiempo, los cojinetes de cada tramo pueden desgastarse y hay que reemplazarlos cada 10 a 15 años, lo que aumenta los costos de mantenimiento. Los puentes continuos, por otro lado, tienen menos cojinetes que reemplazar, pero reparar un tramo dañado es mucho más difícil. Si un tramo se ve afectado, hay que abordar toda la estructura conectada, por lo que es posible que tengas que cerrar más tramos del puente durante más tiempo o incluso levantar varios tramos para llegar al dañado. Pero la otra cara de la moneda es que los puentes continuos manejan las cargas de tráfico de manera más uniforme, por lo que tienden a tener una vida útil más larga en general. Hemos visto puentes simplemente apoyados que necesitaron reemplazos importantes de tramos después de 20 años, mientras que los continuos en la misma área todavía se mantienen fuertes después de 30 años con solo reemplazos de cojinetes.
También analicemos cuándo elegir cuál, porque ese es el objetivo de esto. Si está trabajando en un proyecto pequeño, como un paso elevado para peatones sobre una calle de un vecindario, o un tramo corto de autopista sobre una zanja de drenaje, probablemente su mejor opción sea simplemente contar con soporte. Es más barato de fabricar, más rápido de instalar y más fácil de mantener. Instalamos un conjunto dePaso elevado para peatones con estructura de aceroEl año pasado se instalaron tramos para un parque local, y el cliente optó por un soporte simple porque solo necesitaba dos tramos pequeños y el equipo de instalación pudo instalarlos en un fin de semana. Sin necesidad de conexiones sofisticadas ni largos retrasos en la construcción.
Pero si estás trabajando en un proyecto más grande, como un largo tramo de carretera, una línea de ferrocarril o un puente que cruza un ancho río o el mar, la continuidad es el camino a seguir. La capacidad de carga es mayor, la deflexión es menor y la vida útil a largo plazo es mejor. que recientePuente para cruzar el río con estructura de acerotrabajo que mencioné antes? Es un tramo de 1,2 kilómetros sobre un río ancho y el cliente eligió el tramo continuo porque lo necesitaba para manejar el tráfico de camiones pesados las 24 horas del día, los 7 días de la semana. La instalación inicial tomó una semana más de lo que hubiera requerido un diseño simplemente apoyado, pero la menor deflexión significó que pudieron construir una superficie de carretera más suave y el menor número de pilares redujo el impacto ambiental, lo cual era un gran requisito para su proyecto. ParaPuente de cruce marítimo de estructura de aceroEn proyectos, la continuidad es casi estándar ahora: esos puentes tienen que soportar fuertes vientos, pesadas cargas de sal y cambios extremos de temperatura, por lo que la distribución uniforme de la carga es clave para mantener la estructura segura.
Muchos clientes me preguntan si hay un diseño “mejor”, y la respuesta siempre es: depende de tu proyecto. No existe una solución única cuando se trata de puentes con estructura de acero. Si intenta utilizar un diseño continuo para un pequeño paso elevado para peatones, está desperdiciando dinero en fabricación adicional y conexiones complejas que no necesita. Si utiliza tramos simplemente apoyados para una línea ferroviaria pesada, se está preparando para reparaciones costosas en el futuro porque los tramos no pueden soportar el peso constante de los trenes.
Como proveedor de puentes con estructura de acero, no solo le vendemos piezas de acero: trabajamos con usted para determinar qué diseño se adapta a las necesidades de su proyecto. Ya sea que estés construyendo un pequeñoPuente de carretera con estructura de acerosegmento, un servicio pesadoPuente ferroviario de estructura de acero, o algo intermedio, tenemos la experiencia para ayudarlo a elegir entre soporte continuo y simple, y entregar piezas de acero de alta calidad que se ajusten a su cronograma y presupuesto.
Si está planificando un proyecto de puente con estructura de acero y desea analizar las opciones de diseño u obtener una cotización de materiales y fabricación, estamos aquí para ayudarlo. No pierda el tiempo adivinando qué diseño es el adecuado para usted: comuníquese y conversemos sobre sus necesidades específicas. Hemos trabajado en proyectos de todos los tamaños y sabemos cómo hacer el trabajo correctamente, a tiempo y dentro del presupuesto.
Referencias
- Alianza Nacional de Puentes de Acero. (2022). Manual de diseño de puentes de acero: estructuras continuas frente a estructuras simplemente soportadas. Instituto Americano de Construcción en Acero.
- Junta de Investigación del Transporte. (2021). Costos de mantenimiento y ciclo de vida de los diseños de puentes de acero. Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina.
- Comité Europeo de Normalización. (2020). EN 1993-2: Eurocódigo 3: Diseño de Estructuras de Acero – Parte 2: Puentes. CEN.
- Asociación Estadounidense de Funcionarios Estatales de Carreteras y Transporte. (2023). Especificaciones de diseño de puentes AASHTO LRFD. AASHTO.