Diseñando puentes al futuro

Desde la más remota antigüedad el puente ha constituido un reto tecnológico para el avance de la sociedad. Un reto mil veces superado y otras tantas vuelto a reproducirse, siempre a mayor escala, a mayor coste y a mayor dificultad en su construcción. Así será, al menos mientras haya diseñadores y constructores dotados de capacidad científica y de imaginación para enfrentarse al problema y resolverlo con la ayuda de nuevas técnicas, nuevos materiales y nuevos procedimientos de diseño. La actividad muestra cómo, a lo largo de este proceso histórico, la construcción de los puentes ha dejado de ser el hito clave de la configuración del camino para convertirse en “disimulado componente” del trazado de la vía. Sin embargo este puente de hoy en día, en general de líneas suaves, a menudo mimetizado en el paisaje y perfectamente integrado en el camino, no es ni menos costoso, ni menos complejo en su diseño, ni menos difícil de construir de lo que lo fueron los que levantaron los ingenieros de hace dos milenios.

La actividad trata el papel de los puentes en la construcción de las ciudades y, a su vez, la necesidad, siempre creciente, que tienen las ciudades de construir puentes para crecer. El puente en ocasiones es el germen de la ciudad, el motivo por el qu ela ciudad se construye en un lugar concreto del río; en otras pasa a formar parte de sus accesos y defensas, como sucede con los puentes fortificados medievales. Más tarde, algunos puentes se convirtieron en calles convirtiéndose en los que denominamos puentes habitados como el puente de Londres o el Ponte Vecchio de Florencia. Más tarde, las ciudades incorporarán más puentes conforme fueron creciendo y conforme aparecieron necesidades de puentes para el ferrocarril, las carreteras, autopistas, etc.        

En esta actividad se analizan los aspectos fundamentales de la concepción estética de este tipo de infraestructuras. 

El equilibrio es un requisito fundamental para garantizar la estabilidad de las infraestructuras civiles. En esta actividad se utilizan ejemplos cotidianos para mostrar hasta que punto (y casi sin darnos cuenta) el equilibrio está presente en la mayor parte de nuestras actividades diarias. Para ello, en primer lugar se utilizan las ecuaciones de equilibrio de fuerzas para explicar aspectos tan dispares cómo: ¿Por qué se hunde el tacón de un zapato cuando andamos en la hierba?, ¿Para qué sirven las zapatas de las pilas de los puentes?, o ¿Cómo puede un faquir acostarse sobre una tabla repleta de clavos sin hacerse daño?. Posteriormente, se explica el concepto de equilibrio de momentos utilizando como ejemplos un balancín de niños y el procedimiento de construcción del tablero de un puente por avance en voladizos sucesivos. 

Las cargas fluyen por los diferentes elementos estructurales desde su punto de aplicación hasta las conexiones de la estructura con el terreno. El flujo de la carga depende tanto de la forma de las estructuras (también conocida como tipología estructural), como de las características de los elementos estructurales (las cuales potencian la aparición de unos mecanismos estructurales u otros). Los principales mecanismos estructurales son la tracción, compresión, flexión, cortante y torsor. En esta actividad se utilizan ejemplos cotidianos para mostrar hasta que punto (y casi sin darnos cuenta) un gran número de los objetos que nos rodean (tales como cables, cuerdas, pompas de jabón, o puentes) trabajan a tracción. También se presentan las ecuaciones que vinculan las fuerzas de tracción con las tensiones en los materiales.

En esta actividad se utilizan ejemplos cotidianos para mostrar hasta que punto (y casi sin darnos cuenta) un gran número de los objetos que nos rodean (tales como pértigas, castellers, columnas o pilas ) trabajan a compresión. Para facilitar la comprensión del fenómeno, se presentan las ecuaciones que vinculan las fuerzas de compresión con las tensiones en los materiales. Por último, también se describe el concepto de pandeo, y se explica cómo esta inestabilidad reduce la capacidad resistente de los elementos estructurales que trabajan a compresión.

En esta actividad se utilizan ejemplos cotidianos para mostrar hasta que punto (y casi sin darnos cuenta) un gran número de los objetos que nos rodean (tales como espigas, torres eólicas o pilas de puentes) trabajan a flexión. Para facilitar la comprensión del fenómeno, se presentan las ecuaciones que vinculan los momentos flectores con las tensiones en los materiales. Por último, también se describe la importancia de la colocación del material, y se explica cómo propiedad geométrica de la inercia mejora la capacidad resistente de los elementos estructurales que trabajan a flexión. Cortante, donde se describen el comportamiento estructural tanto de estructuras cotidianas como de los puentes frente a fenómenos de cortante.

En esta actividad se utilizan ejemplos cotidianos para mostrar hasta que punto (y casi sin darnos cuenta) un gran número de los objetos que nos rodean (tales como los tapones de las botellas o los manillares de las motos) trabajan a torsión. Para facilitar la comprensión del fenómeno, se presentan las ecuaciones que vinculan las fuerzas de torsión con las tensiones en los materiales.

En esta actividad vamos a descubrir cómo las tres leyes de Newton nos ayudan a entender el comportamiento de los puentes. Aplicaremos el principio de inercia sobre un puente colgante; la ley fundamental de la dinámica sobre un puente atirantado y utilizaremos la ley de acción-reacción utilizando un puente arco. Finalmente aplicaremos (de una forma peculiar) esta teoría sobre un modelo virtual construido con piezas con K'nex.

Si nos pusiéramos a analizar todos los elementos de un puente, necesitaríamos muchas horas. Sin embargo, en esta actividad, pretendemos dejar unas pinceladas que nos permitan analizar algunos de las partes más características de estas obras de la ingeniería civil. En concreto veremos que son, como son y para qué sirven los tableros, los estribos y las pilas de un puente. También trataremos de justificar cada elemento utilizando modelos virtuales de maquetas de puentes realizados con k'nex.

En ocasiones y debido a diversos condicionantes, los puentes no pueden tener tantas pilas como uno quisiera por, quizás, facilidad constructiva. Cuando eso sucede, cuando tenemos que salvar distancias muy grandes sin proyectar apoyos intermedios, tenemos que recurrir a tipologías de puentes especiales. En esta actividad, vamos a descubrir las celosías. Aprenderemos sus elementos, y entenderemos cómo funcionan con un modelo virtual diseñado con piezas k'nex.

Los puentes en celosía tienen sus limitaciones cuando la luz que se ha de salvar excede un determinado valor. En esta actividad os queremos introducir una nueva tipología de puentes, concebida para salvar grandes luces: Los puentes atirantados. Utilizano un nuevo modelo virtual realizado con piezas k'nex, descubriremos cómo són y para qué sirven todas sus partes: Pilono, tirantes, muertos de anclaje, vano de retenida, etc.

En la actualidad los puentes con mayores luces del mundo están construidos con la tipología de puente colgante. El récord (con fecha de abril de 2019), lo tiene un puente cuyo vano principal tiene 1990 metros de luz. En esta actividad descubriremos como son sus pilonos, sus péndolas su sus cables principales. Los puentes colgantes han sido de los más utilizados en películas de ciencia ficción y no siempre con demasiado rigor. Una parte de esta actividad está dedicada a destapar algunos errores de varias películas de la industria cinematográfica de Hollywood.

El recurso estructural del arco es muy remoto. Parece que ya los griegos, cinco siglos antes del nacimiento de Cristo, construían puentes con dovelas formando arcos. Además, los puentes construidos con esta tipología han sido los que más han aguantado en pie pudiendo encontrar alguno, con más de 20 siglos de antigüedad. En esta actividad, vamos a descubrir sus fundamentos y además simularemos el proceso constructivo de un puente de estas características utilizando un modelo virtual con piezas k'nex.

La Topografía tiene una importancia vital en la definición, ejecución y auscultación de una obra civil. Desde la concepción de una infraestructura hasta su explotación, la Topografía interviene de manera permanente y supone un gran despliegue de medios y recursos humanos cualificados que repercuten de manera directa en el presupuesto global de un proyecto. La implantación de un puente en el territorio requiere de un levantamiento, a escala adecuada, que nos indique dónde es mejor construirlo, el replanteo según los condicionantes geométricos del ingeniero proyectista, el control en la ejecución y las mediciones, y el chequeo de los movimientos estructurales cuando ya está en servicio. Actividades todas ellas controladas por la Topografía.

En esta actividad se muestra la importancia del terreno en el diseño y la construcción de puentes.

En esta actividad se revisan algunos de los principales ejemplos de desastres en puentes causados por el terreno.

En esta actividad se introduce el concepto de cimentación, así como su función e importancia en una estructura. Además, se repasan los tipos principales de cimentaciones: cimentaciones superficiales y cimentaciones profundas, incluyendo sus características fundamentales y sus usos más frecuentes. Por último, se abordan los condicionantes más importantes a tener en cuenta a la hora de diseñar una cimentación.

En esta actividad se describe la aplicación práctica de la aplicación del suelo para la cimentación de puentes.

En esta actividad se describe la aplicación práctica de las cimentaciones superficiales para puentes.

En esta actividad se desarrollan varios ejemplos prácticos para hacer una cimentación profunda en un puente. En estos ejemplos se utilizan diferentes materiales comunes para llevar a cabo tanto el encepado (madera, corcho) como los pilotes (palillos, pajitas, espagueti) de la cimentación, incidiendo en la importancia de las diversas variables que se deben tener en cuenta en su diseño (número de pilotes, su longitud, diámetro y espaciamiento, características del material, etc.).

La erosión local en la cimentación de un puente por efecto del fluido circulante es, sin duda, uno de los factores limitantes a la hora de diseñar esa cimentación, y por tanto, en la vida útil de la obra. En esta actividad descubrirás los conceptos básicos asociados a la erosión local, su desarrollo y factores que más influyen en su evolución temporal y espacial, además de las medidas de protección más empleadas en la actualidad.

En este vídeo se describirá la forma en la que los puentes se relacionan con su entorno desde el punto de vista ambiental y paisajístico. Como el resto de obras civiles, la construcción de puentes conllevará la generación de impactos sobre el medio ambiente durante las etapas de diseño, construcción, operación y mantenimiento. En esta actividad se pasará revista a las principales emisiones de contaminantes a la atmósfera, las aguas y el suelo generados por los puentes. Otro de los factores ambientales que más puede verse alterado es el paisaje, ya que los puentes suelen ser muy visibles desde su entorno (al atravesar un espacio abierto a las visuales) y, al mismo tiempo, proporcionan nuevos puntos de vista del entorno al atravesar el propio puente, creando nuevos enclaves visuales muy interesantes. Por ello, se analizarán también algunos aspectos de composición estética en el territorio, para así entender el impacto paisajístico que puede tener la construcción de un puente en un territorio.

En esta actividad, se hace un repaso de los materiales usados en la ingeniería estructural a lo largo de la historia: piedra natural, hormigón, hormigón estructural y acero. Quiere transmitir la importancia del conocimiento y de la investigación sobre el comportamiento de los materiales para el desarrollo de la ingeniería estructural.

En esta actividad se profundizará en los materiales utilizados en la construcción de puentes y en particular dependiendo de su tipología.

En esta actividad se describirán cómo se construyen los puentes más utilizados en ingeniería civil: los puentes rectos.

En esta actividad se describirán los procedimientos constructivos de los puentes atirantados.

En esta actividad aprenderemos asuntos muy interesantes en lo referente a la construcción de los puentes arco.

En esta actividad nos aproximaremos al procedimiento constructivo de los puentes colgantes.