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Manual de estructuras

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Manual De Estructuras

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  • 1. ¿Qué es una estructura?Una estructura es un elemento o conjunto de elementos unidos entre sí con la finalidad de soportardiferentes tipos de esfuerzos. Las estructuras, además de soportar diferentes tipos de fuerzas(cargas), también han de soportar propio peso y han de ser resistentes para que no sedesmoronen ni vuelquen. Las estructuras han de ser resistentes, ligeras y estables. Los elementospresentes en la mayoría de las estructuras son las barras. Por lo general, las barras no sonmacizas; se elimina material de las zonas donde estas no oponen resistencia al esfuerzo, con locual se reduce su peso. Las barras soportan esfuerzos de compresión cuando están colocadas enposición horizontal, apoyadas en sus extremos. La resistencia de los elementos que componenuna estructura depende de las propiedades mecánicas de los materiales utilizados y del tipo deesfuerzo al que estarán sometidos. Las principales propiedades mecánicas de los materiales son:su resistencia mecánica, su dureza, su elasticidad, su plasticidad y su tenacidad. Las principalesfuerzas que pueden actuar sobre un material son: la tracción, la compresión, la flexión, la torsión yla cizalladora.Ei término estructura, nacido del latín, lleva en su origen al verbo atraeré, que significa "disponer,reunir ordenadamente, construir". Ha conservado ese sentido, puesto que es "distribución y ordende las partes que componen un todo". El escrito —como toda obra material humana— es productode un trabajo de elaboración interna y otro de realización exterior. Su estructura tiene, pues, unafaz no aparente, que se cumple en la mente del redactor y lo induce a escribir de determinadamanera, y otra visible, materializada en lo escrito. Por ser la estructura algo así como el esqueletodel escrito, o la base de su estabilidad —como en un edificio—, es evidente la importancia quetiene su correcta conformación para la validez de la obra.La estructura o la composición, debe gobernar la posición de las formas en un diseño.“Casi todos los diseños tienen estructura. La estructura debe gobernar la posición de las formas enun diseño. La estructura, por regla general, impone un orden y predeterminan las relacionesinternas de las formas en un diseño. Podemos haber creado un diseño sin haber pensadoconscientemente en la estructura, pero la estructura siempre está presente cuando hay unaorganización.” Instituto de diseño de valencia.“Es adecuar distintos elementos gráficos dentro de un espacio visual, que previamente habremosseleccionado, combinándolos de tal forma que todos ellos sean capaces de poder aportar unsignificado para transmitir un mensaje claro a los receptores del mensaje. Al diseño podemosaplicarle dos definiciones de composición artística:1. La disposición de elementos diversos para expresar decorativamente una sensación.2. Una disposición de los elementos para crear un todo satisfactorio que presente un equilibrio, unpeso y una colocaciónperfecta.”“Para los diseñadores, la composición gráfica es primordial, porque permite el desarrollo de unasensibilidad especial al organizar los elementos de diseño sobre el formato. En tal sentidopodemos comprender que COMPONER es ORGANIZAR, partiendo de un concepto previo que nosconduce a la comprensión de una idea. Existen algunas reglas que se aplican a este tipo de
  • 2. composición y que durante el desarrollo de la profesión gráfica fue tomada de las Bellas Artes,partiendo de los principios compositivos que se utilizaban para la pintura y la composición plástica.”“La estructura por regla general, impone un orden y las relaciones internas de las formas de undiseño. Podemos haber creado un diseño sin haber pensado conscientemente en la estructura,aunque está presente cuando hay una organización coherente. La estructura puede ser formal,semiforme o informal, Puede ser activa o inactiva, También puede ser visible lo invisible”Funciones de una estructuraUna estructura es un objeto tecnológico (o una parte de un objeto) que ha sido diseñado yconstruido para realizar una o varias de las siguientes funciones: Vía férreaSoportar una carga. Por ejemplo, un puente tiene que resistir el peso de la carretera o de la víaférrea, y también el de todos los coches, camiones, trenes o personas que crucen por él.
  • 3. MuelleSoportar fuerzas exteriores. Por ejemplo, un muelle tiene que soportar la fuerza de las olas quegolpean contra él.
  • 4. EsqueletoMantener la forma. Nuestro esqueleto, por ejemplo, mantiene la forma del cuerpo. Carcasa de ordenadorProteger partes delicadas. La carcasa de un ordenador protege el interior del aparato, dondeestán los delicados circuitos electrónicos y el sistema mecánico de arrastre de las cintas.
  • 5. Como vemos, la definición de estructura es muy amplia. Por eso, dentro de esta unidad veremosobjetos muy diferentes, que cumplen las funciones anteriores (todas o la mayoría de ellas) y queresponden a necesidades muy distintas. ¿PARA QUÉ SIRVEN LAS ESTRUCTURAS? La estructura que construye el hombre tiene una finalidad determinada, para la que ha sidopensada, diseñada y finalmente construida. Podemos hacer un análisis en función de la necesidadque satisface: Soportar peso: se engloban en este apartado aquellas estructuras cuyo fin principal es el de sostener cualquier otro elemento, son los pilares, las vigas, estanterías, torres, patas de una mesa, etc. Salvar distancias: su principal función es la de esquivar un objeto, permitir el paso por una zona peligrosa o difícil, son los puentes, las grúas, teleféricos, etc. Proteger objetos: cuando son almacenados o transportados, como las cajas de embalajes, los cartones de huevos, cascos, etc. Para dar rigidez a un elemento: son aquellos en que lo que se pretende proteger es el propio objeto, y no otro al que envuelve, por ejemplo en las puertas no macizas el enrejado interior, los cartones, etc.
  • 6. PRINCIPALES TIPOS DE ESTRUCTURAS.Se pueden realizar muchas clasificaciones de las estructuras, atendiendo a diferentes parámetros :Función de su origen: Naturales: como el esqueleto, el tronco de un árbol, los corales marinos, las estalagmitas y estalactitas, etc. Artificiales: son todas aquellas que ha construido el hombre. Aquí aparecen algunas.En función de su movilidad: Móviles: serían todas aquellas que se pueden desplazar, que son articuladas. Como puede ser el esqueleto, un puente levadizo, una bisagra, una biela, una rueda, etc. Como ejemplo la estructura que sustenta un coche de caballos y un motor de combustión.
  • 7. Fijas: aquellas que por el contrario no pueden sufrir desplazamientos, o estos son mínimos. Son por ejemplo los pilares, torretas, vigas, puentes.En función de su utilidad o situación: Pilares: es una barra apoyada verticalmente, cuya función es la de soportar cargas o el peso de otras partes de la estructura. Los principales esfuerzos que soporta son de compresión y pandeo. También se le denomina poste, columna, etc. Los materiales de los que está construido son muy diversos, desde la madera al hormigón armado, pasando por el acero, ladrillos, mármol, etc. Suelen ser de forma geométrica regular (cuadrada o rectangular) y las columnas suelen ser de sección circular. Vigas: es una pieza o barra horizontal, con una determinada forma en función del esfuerzo que soporta. Forma parte de los forjados de las construcciones. Están sometidas a esfuerzos de flexión. Algunas vigas y viguetas formando parte de un forjado.
  • 8. Muros: van a soportar los esfuerzosen toda su longitud, de forma quereparten las cargas. Los materiales delos que están construidos sonvariados: la piedra, de fábrica deladrillos, de hormigón, etc.Arcos: para ver y saber más sobrearcos pincha aquí... Tirantes: es un elemento constructivo que está sometido principalmente a esfuerzos de tracción. Otras denominaciones que recibe según las aplicaciones son: riostra, cable, tornapunta y tensor. Algunos materiales que se usan para fabricarlos son cuerdas, cables de acero, cadenas,listones de madera...
  • 9. Formal“Se compone de líneas estructurales que aparecen construidas de manera rígida matemática, Laslíneas estructurales habrán de guiar la forma completa del diseño, El espacio queda dividido enuna cantidad de subdivisiones, igual o únicamente, y las formas quedan organizadas con unafuerte sensación de regularidad; los diversos tipos de la estructura formal son la repetición, lagradación y la radiación.”Semiforme“Una estructura semiforme es habitualmente regular, existiendo una ligera irregularidad, puedecomponerse o no de líneas estructurales que determinan la disposición de los módulos”Informal“No tienen normalmente líneas rectas y equidistantes. La organización es generalmente libre oindefinida”Inactiva“Una estructura inactiva se compone de líneas estructurales que son puramente conceptuales.Tales líneas estructurales son construidas en un diseño para guiar la ubicación de formas o demódulos, pero nunca interfieren con sus figuras ni dividen el espacio en zonas distintas, dondepueden ser introducidas las variaciones de color.Activa“Se compone de líneas estructurales que son asimismo conceptuales. Sin embargo, las líneasestructurales activas pueden dividir el espacio en subdivisiones individuales, que interactúan devarias manerasA. Subdivisiones estructurales: aportan una completa independencia espacial para los módulos.Cada uno existe aislado, como si tuviera su propia y referencia de marco. Pueden tener un sin finde técnicas como fondo de color diferente a la figura, juegos alternados, etc.Dentro de la Subdivisión Estructural: cada módulo puede ser trasladado para asumir posicionesexcéntricas. Puede inclusive deslizarse más allá de la forma definida.C. Cuando el Modulo Penetra en el dominio de una subdivisión estructural adyacente, puedeconsiderarse esta situación como el encuentro de 2 formas y puede procederse como se desee ala penetración, la unión, la sustracción o la intersección.D. El espacio aislado por un módulo en una subdivisión estructural puede ser reunido con cualquiermodulo o subdivisión estructural vecina.
  • 10. Invisible“En la mayoría de los casos, las estructuras son invisibles, sean formales, semiformes, informales,activas o inactivas. En las estructuras invisibles, las líneas estructurales son conceptuales, inclusosin cercenan un fragmento de un módulo. Tales líneas son activas, pero no son líneas visibles, deun grosor mensurable”Visible“A veces un diseñador puede preferir una estructura visible. Esto significa que las líneasestructurales existen como líneas reales y visibles, de un grosor deseado. Tales líneas deben sertratadas como una clase especial de módulos. Ya que poseen todos los elementos visibles ypueden interactuar con los módulos y con el espacio contenido por cada una de las subdivisionesestructurales”Estructura de repetición“Cuando los módulos son colocados regularmente, con un espacio igual alrededor de cada uno,puede decirse que están en una „estructura de repetición‟” ¿Logo Qué?“Es formal y puede ser activa o inactiva, visible lo invisible. En este tipo de estructura, toda lasuperficie del diseño (o una parte elegida en ella) queda dividida en subdivisiones estructurales deexactamente la misma forma y tamaño, sin intervalos espaciales disparejos entre ellos.” ¿QUE ES UN PUENTE?Los puentes son fundamentales en el desarrollo de un sector, debido al gran impacto que tienerespecto al comercio, transporte, etc. Es importante que el diseño estructural de los puentes seabasado en normas que reduzcan el desastre en algún momento (frente a un sismo, inundación,etc.). La norma tiene especificados y definidos claramente los requisitos que se deben de cumplirpara obtener una estructura que proporcione seguridad y estabilidad.Estructuración: En esta parte de la norma se analizan detalladamente como deben ir cada uno delos elementos del puente, relacionando su rigidez y resistencia con la finalidad de resistir cualquiertipo de carga que lo aceche. Clasificación de los puentes: Los puentes según su importancia asítendrán un estudio detallado de cada uno de sus elementos para su diseño estructural, se tienenpuentes (críticos, esenciales, importantes, utilitarios, etc.), cada uno según su ubicacióngeográfica y su uso, en la norma específica la descripción de cada uno de ellos, esto con lafinalidad de darle mayor realce a la importancia de un buen diseño para mitigar el desastre.Niveles de Protección: Se definen varios niveles de protección en la norma, esto con la finalidadasentar límites para el diseño estructural en función del área donde se ubicará la estructura, paraobtener una estructura resistente ante el desastre y optima respecto a el costo de construcción.
  • 11. Cargas en los puentes. Se describen en la norma diversas cargas que influirán en el diseñoestructural del puente, las cuales están basadas en el tipo de puente a construir (Carga Muerta),tipo de vehículo que atravesará el puente, carga peatonal, carga en bordillos, carga por sismo. Altomar en cuenta todas estas magnitudes en el diseño estructural de un puente, obtendremos unaestructura que proporcione seguridad y estabilidad, frente a cualquier caos que pudierapresentarse en la vida del proyecto.Además se presenta la forma de analizar la estructura frente a dichas cargas, los métodos deanálisis sísmico (Análisis dinámico Modal Espectral) a utilizar según el tipo de estructuraconsiderando en el todas las restricciones de rigidez, amortiguamiento, la masa de la estructura yel suelo; proporciona además todas las directrices a seguir para obtener datos correctos de lo quepodría presentarse.Si se realiza a cabalidad y se siguen todos los lineamientos, tomando en cuenta todos losparámetros establecidos de carga en el diseño de la estructura (puente), forma y direcciones de lacarga, y el método más conveniente para el análisis de la estructura podremos mitigar de unamanera óptima el desastre.El tema el empuje de suelos es fundamental para el diseño estructural del puente, ya que en elestarán sembrados los cimientos de dicho elemento estructural, es de vital importancia el realizar elestudio de suelos correspondiente para determinar las características del suelo que se presenta,ya que los parámetros que se determinan mediante el ensayo son de vital importancia para eldiseño. Podremos mitigar el desastre primordialmente si nos tomamos la molestia de realizar unensayo de suelos.Combinaciones de carga. Por medio de la combinación de los diferentes fenómenos presentes enun puente, se podrán diseñar cada uno de los elementos de la estructura, tomando en cuenta queel diseñador será el que minimizará el riesgo y amenaza, por medio de los criterios que tome alcombinar cargas, dicha decisión en las magnitudes de cada uno de los factores aumentará odisminuirá la vulnerabilidad de dicha estructura.Metodología de Diseño. El diseñador definirá el método a utilizar para el diseño estructural delpuente, el cual definirá la vulnerabilidad de la estructura según los criterios que tome. Se tiene lametodología de diseño por esfuerzos permisibles, por factores de carga y resistencia o el diseñopor capacidad cada uno con limitaciones según el tipo de estructura que se desea diseñar y losfactores que estarán presentes cuando esté en funcionamiento.Para limitar cada una de lasopciones y disminuir la vulnerabilidad de la estructura se analizan y diseñan tres tipos deestructuras: dúctiles, dúctiles con reserva de capacidad. Cada una de ellas tiene factores dereducción para cada uno de los elementos del puente, con lo cual al diseñar se minimizarán losvalores de resistencia, aumentando la certeza del diseño, a tal punto que le proporcionetranquilidad al diseñador si es que tiene una buena perspectiva del tema de la reducción dedesastres en función de la metodología de diseño.La mitigación de vulnerabilidad de la estructura a una amenaza es de vital importancia, la normaestablece requisitos según el nivel de protección respecto a las cargas por el tipo de vehículo, tipode análisis sísmico, tipo de sismo, y tipos de diseño a utilizar en función de todas las descripcionesanteriores.Un puente se diseña a partir de las condiciones que presenta en su entorno, es de vital importanciael no obviar ninguna de estas condiciones porque de ser así, pondremos en riesgo a las personasque lo utilizarían. Ej. Si no se toma en cuenta el estudio de suelos donde irán asentadas las bases,el puente colapsa al aumentar el esfuerzo permisible en el suelo.
  • 12. Cuando se diseña estructuralmente un puente de cualquier clase es de vital importancia el tomaren cuenta los elementos cualitativos que influyen en él, además de los cuantitativos. Ej. Tomar encuenta quienes lo utilizarán, para que lo utilizaránNoes solo de tomar en cuenta las consideraciones en la planificación y diseño, sino también en elmomento de la ejecución y construcción de la obra, ya que el obviar alguno de los elementosinfluyentes en el puente puede provocar la vulnerabilidad de la estructura al colapso, poniendo enriesgo a los beneficiarios. TIPOS DE PUENTESToda estructura de carácter artificial, creada con el propósito de salvar algún obstáculo, distancia oaccidente geográfico recibe el nombre de puente.Existen diversas clases o tipos de puente, de acuerdo a la forma en que éstos sonconstruidos:  PUENTE VIGA: es aquel puente que utiliza vigas con el fin de soportar sus vanos. Son construidos a partir de acero y hormigón. Un puente viga es un puente cuyos vanos son soportados por vigas. Este tipo de puentes deriva directamente del puente tronco. Se construyen con madera, acero u hormigón (armado, pretensado o potenzado). Se emplean vigas en forma de I, en forma de caja hueca, etcétera. Como su antecesor, este puente es estructuralmente el más simple de todos los puentes. Se emplean en vanos cortos e intermedios (con hormigón pretensado). Un uso muy típico es en las pasarelas peatonales sobre autovías.
  • 13. PUENTE DE ARCO: éste cuenta con sostenes en los extremos de la luz. (La luz es la distancia que se observa entre los apoyos). A partir de éstos se realiza una estructura que presenta forma de arco.Un puente de arco es una estructura semicircular con los estribos en cada extremo. El diseño delarco, el semicírculo, desvía naturalmente el peso de la cubierta del puente hacia losestribos. Compresión.Los puentes de arco están siempre bajo compresión. La fuerza de lacompresión empuja hacia fuera a lo largo de la curva del arco hacia los estribos. Tensión. Latensión en un arco es insignificante.La curva natural del arco y su capacidad de disipar la fuerza hacia fuera reduce grandemente losefectos de la tensión en la superficie inferior del arco. Cuanto mayor es el grado de curvatura(cuanto más grande es el semicírculo del arco), sin embargo, mayores son los efectos de la tensiónen el superficie inferior.Como acabamos de mencionar, la forma del arco mismo es todo lo que necesaria para disipar coneficacia el peso del centro de la cubierta hacia los estribos. Como con el puente de viga, los límitesdel tamaño eventualmente alcanzarán la fuerza natural del arco. Disipación. Los tipos del arcoson pocos — después de todo, un arco es un arco. Las únicas subcategorías verdaderas vienenbajo la forma de diseño cosmético. Hay, por ejemplo, los arcos romanos, del Barroco y delrenacimiento, que son estilos arquitectónico diferentes pero estructuralmente iguales. Los arcosson fascinantes ya que es una verdaderamente una forma natural de puente. Es la forma de laestructura que le da su fuerza. Un puente de arco no necesita soportes o cables adicionales. Dehecho, un arco hecho de piedra incluso no necesita mortero. Los Antiguos Romanos construyeronpuentes de arco (y acueductos) que todavía están en pie, hoy. Estos puentes y acueductos sonverdaderos testamentos de la eficacia natural de un arco como estructura de puente.Tienen la particularidad de trasladar su propio peso hacia los sostenes a través de la compresióndel arco. Y cuando la distancia que deben cubrir es extensa suelen componerse mediante variosde ellos.PUENTE EN MÉNSULA: el término ménsula hace referencia a cualquier tipo de estructura envoladizo, la cual se apoya sobre uno de sus extremos a través de un empotramiento. Esta clase depuentes dispone de una serie de vigas las cuales hacen de ménsula.
  • 14. Un puente en ménsula es un puente en el cual una o más vigas principales trabajancomo ménsula o voladizo. Normalmente, las grandes estructuras se construyen por la técnicade volados sucesivos, mediante ménsulas consecutivas que se proyectan en el espacio a partir dela ménsula previa. Los pequeños puentes peatonales pueden construirse con vigas simples, perolos puentes de mayor importancia se construyen con grandes estructuras reticuladas de acero ovigas tipo cajón dehormigón potenzado, o mediante estructuras colgadas.De acuerdo al tamaño del puente se utilizaran una única ménsula o una serie de ellas, y el materialcon el que se construye incluye acero u hormigón.PUENTE COLGANTE: esta denominación se utiliza para referirse a aquellos puentes que sesostienen a través de un arco de forma invertida, conformado por una serie de cableado de acero,y en los cuales el tablero se encuentra suspendido por medio de tirantes ubicados en formavertical.Existe una clase de puente similar a éste, pero que tiene la peculiaridad de que los tirantes seubican desde el tablero hacia un pilar colocado en un extremo, y luego, se dirigen al suelo.Fueron construidos en la antigüedad con el propósito de salvar varios accidentes geográficos.
  • 15. Un puente colgante es un puente sostenido por un arco invertido formado por numerosos cablesde acero, del que se suspende el tablero del puente mediante tirantes verticales. Desde laantigüedad este tipo de puentes han sido utilizados por la humanidad para salvar obstáculos. Conel paso de los siglos y la introducción y mejora de distintos materiales de construcción, este tipo depuentes son capaces en la actualidad de soportar el tráfico rodado e incluso líneas de ferrocarrilligeras. HISTORIA DE LOS PUENTESUn puente es una construcción que permite salvar un accidente geográfico o cualquier otroobstáculo físico como un río, un cañón, un valle, un camino, una vía férrea, un cuerpo de agua, ocualquier otro obstáculo. El diseño de cada puente varía dependiendo de su función y la naturalezadel terreno sobre el que el puente es construido.Su proyecto y su cálculo pertenecen a la ingeniería estructural, siendo numerosos los tipos dediseños que se han aplicado a lo largo de la historia, influidos por los materiales disponibles, lastécnicas desarrolladas y las consideraciones económicas, entre otros factores.La necesidad humana de cruzar pequeños arroyos y ríos fue el comienzo de la historia de lospuentes. Hasta el día de hoy la técnica ha pasado desde una simple losa hasta grandes puentescolgantes que miden varios kilómetros y que cruzan bahías. Los puentes se han convertido a lolargo de la historia no solo en un elemento muy básico para una sociedad sino en símbolo de sucapacidad tecnológica.
  • 16. De la prehistoria a los grandes constructoresromanosLos puentes tienen su origen en la misma prehistoria. Posiblemente el primer puente de la historiafue un árbol que usó un hombre prehistórico para conectar las dos orillas de un río. Tambiénutilizaron losas de piedra para arroyos pequeños cuando no había árboles cerca. Los siguientespuentes fueron arcos hechos con troncos o tablones y eventualmente con piedras, usando unsoporte simple y colocando vigas transversales. La mayoría de estos primeros puentes eran muypobremente construidos y raramente soportaban cargas pesadas. Fue esta insuficiencia la quellevó al desarrollo de mejores puentes. El arco fue usado por primera vez por el Imperioromano para puentes y acueductos, algunos de los cuales todavía se mantienen en pie. Lospuentes basados en arcos podían soportar condiciones que antes habrían destruido a cualquierpuente.Un ejemplo de esto es el Puente de Alcántara, construido sobre el Río Tajo, cerca de Portugal. Lamayoría de los puentes anteriores habrían sido barridos por la fuerte corriente. Los romanostambién usaban cemento, que reducía la variación de la fuerza que tenía la piedra natural. Un tipode cemento, llamado puzolana, consistía en agua, lima, arena y roca volcánica. Los puentesde ladrillo y mortero fueron construidos después de la era romana, ya que la tecnología delcemento se perdió y más tarde fue redescubierta.Los puentes de cuerdas, un tipo sencillo de puentes suspendidos, fueron usados por lacivilización Inca en los Andes de Sudamérica, justo antes de la colonización europea en el sigloXVI.Después de esto, la construcción de puentes no sufrió cambios sustanciales durante muchotiempo. La piedra y la madera se utilizaban prácticamente de la misma manera durante la épocanapoleónica que durante el reinado de Julio César, incluso mucho tiempo antes. La construcciónde los puentes fue evolucionando conforme la necesidad que de ellos se sentía. Cuando Romaempezó a conquistar la mayor parte del mundo conocido, iban levantando puentes de madera máso menos permanentes; cuando construyeron calzadas pavimentadas, alzaron puentes de piedralabrada.A la caída del Imperio romano el arte sufrió un gran retroceso, durante más de seis siglos. Elhombre medieval veía en los ríos una defensa natural contra las invasiones, por lo que noconsideraba necesario la construcción de los medios para salvarlos. El puente era un punto débilen el sistema defensivo feudal. Por lo tanto muchos de los que estaban construidos fuerondesmantelados, y los pocos que quedaron estaban protegidos con fortificaciones.La Edad Moderna en los puentesDurante el siglo XVIII hubo muchas innovaciones en el diseño de puentes con vigas por partede Hans Ulrico, Johannes Grubenmann, y otros. El primer libro de ingeniería para la construcciónde puentes fue escrito por Huberto Gautier en 1716.
  • 17. [Editar]La revolución del acero y el hormigónCon la Revolución industrial en el siglo XIX, los sistemas de celosía de hierro forjado fuerondesarrollados para puentes más grandes, pero el hierro no tenía la fuerza elástica para soportargrandes cargas. Con la llegada del acero, que tiene un alto límite elástico, fueron construidospuentes mucho más largos, muchos utilizando las ideas de Gustavo Eiffel.El arte de construir puentes tiene su origen en la misma prehistoria. Puede decirse que nacecuando un buen día se le ocurrió al hombre prehistórico derribar un árbol en forma que, al caer,enlazara las dos riberas de una corriente sobre la que deseaba establecer un vado. La genialocurrencia le eximía de esperar a que la caída casual de un árbol le proporcionara un puentefortuito. También utilizó el hombre primitivo losas de piedra para salvar las corrientes de pequeñaanchura cuando no había árboles a mano. En cuanto a la ciencia de erigir puentes, no se remontamás allá de un siglo y nace precisamente al establecerse los principios que permitían conformarcada componente a las fatigas a que le sometieran las cargas.El arte de construir puentes no experimentó cambios sustanciales durante más de 2000 años. Lapiedra y la madera eran utilizadas en tiempos napoleónicos de manera similar a como lo fueron enépoca de julio Cesar e incluso mucho tiempo antes. Hasta finales del siglo XVIII no se pudoobtener hierro colado y forjado a precios que hicieran de él un material estructural asequible y huboque esperar casi otro siglo a que pudiera emplearse el acero en condiciones económicas.Al igual que ocurre en la mayoría de los casos, la construcción de puentes ha evolucionadoparalelamente a la necesidad que de ellos se sentía. Recibió su primer gran impulso en los tiemposen que Roma dominaba la mayor parte del mundo conocido. A medida que sus legionesconquistaban nuevos países, iban levantando en su camino puentes de madera más o menospermanentes; cuando construyeron sus calzadas pavimentadas, alzaron puentes de piedralabrada. La red de comunicaciones del Imperio Romano llegó a sumar 90000 km de excelentescarreteras.A la caída del Imperio sufrió el arte un grave retroceso, que duró más de seis siglos. Si los romanostendieron puentes para salvar obstáculos a su expansión, el hombre medieval vela en los ríos unadefensa natural contra las invasiones. El puente era, por tanto, un punto débil en el sistemadefensivo feudal. Por tal motivo muchos puentes fueron desmantelados y los pocos construidosestaban defendidos por fortificaciones. A fines de la baja Edad Media renació la actividadconstructiva, principalmente merced a la labor de los Hermanos del Puente, rama benedictina. Elprogreso continuó ininterrumpidamente hasta comienzos del siglo XIX.La locomotora de vapor inició una nueva era al demostrar su superioridad sobre los animales detiro. La rápida expansión de las redes ferroviarias obligó a un ritmo paralelo en la construcción depuentes sólidos y resistentes. Por último, el automóvil creó una demanda de puentes jamásconocida. Los impuestos sobre la gasolina y los derechos de portazgo suministraron los medioseconómicos necesarios para su financiación y en sólo unas décadas se construyeron más obrasnotables de esta clase que en cualquier siglo anterior. El gran número de accidentes ocasionadospor los cruces y pasos a nivel estimuló la creación de diferencias de nivel, que tanto en los pasoselevados como en los inferiores requerían el empleo de puentes. En una autopista moderna todoslos cruces de carreteras y pasos a nivel son salvados por este procedimiento.Los puentes son extensiones de un camino que permiten superar una obstrucción o accidentegeográfico. Desde los precarios puentes hechos con un tronco de árbol viejo colocados sobre un
  • 18. río hasta los puentes romanos que han inspirado a puentes en todo el mundo y en todas lasépocas.Los puentes son considerados los mejores ejemplos de ingeniería moderna. Actualmente existenpuentes famosos en casi todos los puntos del planeta desde Alemania, hasta Estados Unidospasando por Australia o China. Hoy les mostraremos algunos ejemplos de los mejores puentesdel mundo y de la historia. Los puentes romanos consistían en estructuras de pilares y arcossemicirculares que caracterizaban a toda su arquitectura. Se estima que los romanos construyeron2000 puentes durante su imperio.En la prehistoria, nuestros antepasados construían puentes utilizando árboles caídos o que secortaban. Esto se sitúa en torno a15.000 a.C. que es cuando se supone que se inventa el hacha depiedra. La idea de los puentes colgantes procede seguramente de regiones subtropicales de Asia,donde se emplean lianas y fustes de pequeñas dimensiones, que posteriormente evolucionan conla fabricación de cuerdas haciéndose más sofisticados. Ejemplos de estos tipos se pueden veractualmente tanto en África, como América y Asia. Uno de los puentes más antiguos de los que setienen referencia es un puente cubierto construido en Babilonia en el año 783 a.C. que atravesabael río Éufrates aunque es más que probable que existieran otros antes de esa fecha, realizadospor otras culturas. La construcción y diseño de puentes de madera apenas debió avanzar desde elpunto de vista tecnológico y de materiales en esa época.Otra de las primeras reseñas históricas, aunque más documentada, es la descripción de JulioCésar (100-44 d.c) del puente construido por los galos en las montañas de Sabor (Italia): Es unpuente de pilotes de madera unidos entre sí rústicamente. No necesita ningún tipo decarpintería..... En cada orilla se disponen unos cimientos muy bastos de cantos rodados de 15 piescuadrados (.....) sobre los que se colocan troncos entrelazados formando diferentes capas, que vansobresaliendo cada vez más para ir avanzando hacia la otra orilla a la vez que se van estrechandodichas capas; finalmente se disponen unos pocos troncos a modo de vigas que unen entre sí lasdos capas entrelazadas salientes. Uno de los puentes de los más citados de la Antigüedad es eldenominado « Puente de César» construido hace unos 2.000 años sobre el Rin. Fue estudiado porAntonio Alberti (1404 - 1472) y por el arquitecto veneciano Andrea Paladio (1518-1580), entreotros. Alberti en su tratado «De Re A edificatoria», capítulo VI del Libro IV, escrito en latín entre1443 y 1452, comenta: Destaca el ingenio que supuso la creación de una estructura en la que seaprovechaba el empuje de la corriente para reforzar la unión entre las piezas. Se trata de unpuente de caballete de carácter provisional, que probablemente perteneció a un tipo adoptadocomúnmente por las legiones romanas si bien sólo tenemos datos de su existencia gracias a quefue descrito por el propio César en sus Comentarios. Con vanos de entre 6 y 7,5 metros de luz, yun ancho aproximado a los 12 metros, su Un puente romano descrito en la Columna trajanaPuente de César sobre el Rhin49 aita SetIemBre-octUBre 2008 longitud total se estima entre 400 y500 metros. Cada pila de apoyo estaba constituida por dos parejas de pilotes de 45 cm dediámetro hincados en el lecho del río, una a favor y otra en contra corriente. Encima de cada unode estos pares de pilotes se sujetaban las vigas o dinteles, de unos 60 cm de grueso, y sobre ellasse tendían finalmente maderos longitudinales al tablero. Paladio que realizó exhaustivos estudiosde las obras romanas, algunos de los cuáles como el puente Cisione, se han descubiertoposteriormente e investigado desde el punto de vista arqueológico. Paladio describe en su libro«Arquitectura» el Puente de César e indica: La estructura consistía en una serie de vigas y depuntales inclinados que se unían con entalladuras de tal forma que se podía montar y desmontarrápidamente. El peso de la estructura y de las cargas de paso provocaba que las uniones entraranen carga y aumentarán su resistencia. Sin embargo no parece probable que los dibujos con quePaladio ilustra el puente sea realista ya que aparecen maderas escuadradas es dudoso que seutilizaran en época de César. Sobre el sistema de apoyo de las vigas en los pilotes, existendiscrepancias entre tratadistas. La unión (la denominada «sí- bula») por Juanelo Turanio (1595) ensus «Veintiún libros de los ingenios y de las máquinas» es interpretada de distintas maneras:desde un simple atado con cuerda, hasta soluciones con clavijas de hierro o madera. Paladio laentiende como un sistema de dobles clavijas de madera que encastran la viga en los pilotes por
  • 19. ambos lados. Según Juanelo se trataría de una especie de brida de madera a modo de hebilla.Vicenza Scamozzi (1615) la representa como un sistema combinado de apoyo en clavija reforzadacon cuerdas. En el de Alberti encontramos desde la solución de cuerdas hasta la descrita porpalladio. Todo ello según la antigüedad de la edición que se consulte. El de César, es en todo casoel puente de madera más antiguo y más profusamente descrito por los tratadistas europeos delRenacimiento y pone de manifiesto la preocupación por las soluciones constructivas en madera.Los romanos construyeron grandes puentes de madera para atravesar también el Támesis. Otro delos que se tienen datos es el construido sobre el Danubio en el año 104 D.C, aproximadamente unsiglo después del también conocido como el «Puente de Trajano». Estaba constituido por 20pantalanes de 45 metros de altura, unidos entre sí por un arco de madera semicircular con una luzaproximada de 52 metros. Paladio lo recoge también en su tratado. Estructuras por todas partesObserva a tu alrededor. ¿Te has fijado que existen multitud de seres, objetos e instrumentos queposeen una estructura?Todas las construcciones, máquinas y objetos, incluso los animales y vegetales existentes en lanaturaleza, están sujetos a la acción de fuerzas. Estas fuerzas van desde su propio peso, hastatodo tipo de empujes y acciones exteriores como el viento, el peso de otros objetos o la presión delos líquidos. La misión de las estructuras es soportar las acciones externas manteniendo la forma de las construcciones.
  • 20. Como ves, existe una gran variedad de estructuras. En ocasiones, nos encontramos conestructuras que cumplen la misma función pero que están construidas utilizandodistintos materiales.Las estructuras también pueden diferenciarse notablemente porsu forma.Por ejemplo, un edificio tiene una estructura de armazón, mientrasque un monitor tiene una estructura de carcasa. Según la forma y el material con que estén construidas pueden distinguirse tres tipos de estructuras: masivas, laminares o de carcasa y de armazón.Las estructuras masivas son estructuras muy pesadas y macizas formadas por superficies anchasy resistentes. Para construirlas se emplea gran cantidad de material.Los muros gruesos de los embalses son ejemplos de estructuras masivas.Las bóvedas y techos de las antiguas iglesias de piedra o los enormes pilares barcos de lospuentes o acueductos son otros ejemplos de estructuras masivas.Las estructuras laminares o de carcasaestán constituidas por láminas resistentes que envuelven alobjeto, formando una caja o carcasa que protege y mantiene en su posición a las piezas que locomponen.
  • 21. Otros ejemplos de estructuras de carcasa son las carrocerías y fuselajes de coches y aviones, y la mayoría de los envases como botellas de plástico o tetra bríos.Estas estructuras están formadas por piezas alargadas, como barras, tubos, pilares, vigas,travesaños o cables unidos entre sí para formar una especie de esqueleto armazón. Según ladisposición de sus elementos, las clasificamos en: trianguladas, entramadas y colgadas. Las estructuras trianguladas se caracterizan por la disposición de barras formando triángul os. Resultan muy resistentes y ligeras a la vez. Las estructuras entramadas están formadas por una malla de piezas verticales y horizontales.
  • 22. Las estructuras colgadas soportan el peso de la construcción mediante cables o barras que van unidos a soportes muy resistentes. Las estructuras de armazón o armaduras se clasifican en tres categorías: trianguladas, entramadas y colgadas.Los elementos que constituyen una estructura deben soportar los esfuerzos a los que van a estarsometidos sin romperse ni deformarse excesivamente.Existen ciertos procedimientos para asegurar la estabilidad de la estructura. Además, seránecesario tener en cuenta la forma y el material que empleamos para construirla.Los materiales que se utilizan para construir estructuras deben ser suficientementerígidos y resistentes para soportar las cargas a las que estén sometidas.Para muchas carcasas se utilizan plásticos rígidos ychapas de acero y de aluminio.Las estructuras entramadas de los muebles suelenfabricarse de madera o de tubos metálicos.En la construcción de grandes estructuras como edificioso puentes se usan materiales muy resistentes, como los perfiles de acero y de hormigón armado.Los soportes y vigas de hormigón armado precisan de un encofrado donde se coloca la armadurade acero y se vierte el hormigón.
  • 23. Debido al gran tamaño de los elementos que componen las estructuras de los edificios, puentes ytorres, su construcción ha de realizarse en el lugar donde van a ir situados.Pero ¿cómo se llega del solar de la izquierda a la estructura de la derecha? Las grandes construcciones suelen realizarse en varios pasos: vaciado del terreno, cimentación, construcción de pilares, colocación de vigas y construcción de forjados.La mayoría de las obras se inician acondicionando el terreno sobre el que va a apoyarse la futuraconstrucción. En primer lugar se realiza el vaciado del terreno donde se levantará la construcción. Para ello, se utilizan grandes máquinas, como excavadoras, apisonadoras, camiones... Después se procede a la cimentación, es decir, se fija una armadura de acero en la zona vaciada, se llena con hormigón y se espera a que solidifique.Los pilares y las vigas son el armazón básico de las estructuras en grandes construcciones.Habitualmente se realizan con hormigón armado o acero, aunque en otras épocas se usó mucho lamadera.
  • 24. Una vez realizada la cimentación, se construyen los pilares o soportes verticales. Con ellos se van consiguiendo las distintas alturas que vaya a tener la estructura. Sobre los pilares se apoyan las vigas soportes horizontales. Estos elementos forman el entramado principal del edificio.Los forjados y los tableros suponen la base del suelo de los diferentes pisos o de la carretera en los puentes. Se construyen apoyándose sobre las vigas y soportes.En muchos puentes el tablero se construye aparte del resto de la construcción, en pequeñostramos, que luego, se trasladan al puente para montarlos.El forjado está compuesto de vigas, viguetas y de piezas que cubren el hueco entre ellas. Todo elconjunto se cubre con una capa de hormigón.

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