Puente de metal
Un puente de metal es un puente cuya estructura está hecha de metal, es decir , hierro , hierro fundido o acero .
Historia
El primer puente de metal se hizo de hierro fundido en Inglaterra. Este es el Puente de Hierro , construido en 1779 por Abraham Darby III sobre el Severn en Coalbrookdale . Su alcance es de 30,5 m para una longitud total de 60 m , y pasa 30 m por encima del río.
La primera estructura metálica construida en Francia es el Pont des Arts de París, construido en 1803 por Louis-Alexandre de Cessart y Jacques Dillon . El apogeo de los puentes de hierro fundido se alcanza con el puente Carrousel construido en París en 1834 por Antoine-Rémy Polonceau .
Los puentes colgantes de hierro se desarrollan en Estados Unidos a partir de 1810 .
Pero es con la aparición de técnicas eficientes de fabricación de acero que los puentes metálicos realmente se multiplicarán, en paralelo con el desarrollo de la red ferroviaria. La edad de oro durará hasta la Primera Guerra Mundial , a pesar de la aparición en Francia en 1898 de un formidable competidor: el hormigón armado .
Los materiales)
Los aceros utilizados para las construcciones son aleaciones Hierro-Carbono de baja aleación , con genrocilizado . Por motivos estéticos o de seguridad, en ocasiones se pueden encontrar otros tipos de acero: acero corten , acero inoxidable , etc.
| Designación del grado de acero | Límite elástico en MPa |
Alargamiento del metal a la rotura, en% |
|---|---|---|
| Acero dulce ordinario | 235 hasta 355 | > 15 |
| Acero de alta resistencia | 355 hasta 690 | > 15 |
| Acero de muy alta resistencia para la construcción de cables | 1200 hasta 1400 | 1,5 hasta 2,5 |
Por razones de seguridad, el acero solo se fabrica para trabajar en estructuras muy por debajo de su límite elástico; la tensión límite de fatiga en aproximadamente la mitad de este límite es de 120 MPa para el acero dulce ordinario y 180 MPa para el acero de alta resistencia. Es este límite de fatiga el que se utiliza como referencia en el cálculo de estructuras.
También pueden estar involucradas otras características: temperatura, resistencia a la corrosión por tensión , resistencia en un ambiente salino, etc.
Perfiles
| Designacion | Anchos en mm. |
|---|---|
| Plato | de 30 a 180 mm |
| Piso grande | de 200 a 1000 mm |
| Hoja de metal | de 800 a 3600 mm |
- en elementos perfilados , los más habituales son: ángulos , barras en U y tg
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Ángulo de ala desigual
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Haz
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Hierro en forma de U
Procesos de ensamblaje de acero
Los métodos de unión del acero son: atornillado, remachado y soldadura.
Los pernos y remaches actúan sujetando su cabeza. Los pernos se instalan en frío, se utilizan principalmente para realizar montajes temporales o para sustituir remaches, en determinados casos particulares donde funcionarían mal.
El perno tiene una cabeza fija de la forja con su vástago, que está roscado. Tiene una segunda cabeza móvil, llamada tuerca , que se atornilla a la parte roscada de la varilla.
Los remaches están calientes. Fueron el método de montaje más utilizado en la construcción metálica . El remache tiene una cabeza entregada de fábrica con su vástago; la segunda cabeza se produce forjando el extremo de la varilla que para ello sobresale de los elementos a ensamblar, esta segunda cabeza se debe completar mientras el metal del remache aún esté muy caliente. Así, al enfriarse, la contracción de la varilla provoca un apriete enérgico de los elementos a montar.
La soldadura asegura el ensamblaje por reconstitución del acero en las juntas o en los planos de contacto de los elementos a ensamblar. Para este propósito se utilizan varillas de acero revestidas llamadas electrodos, que se funden bajo la temperatura extremadamente alta del arco eléctrico .
Hoy en día todos los puentes metálicos están soldados. Se han abandonado los remaches. En cuanto a los cerrojos, todavía se utilizan para puentes de emergencia. Traídos como repuestos, estos puentes se ensamblan atornillados muy rápidamente.
Vigas de metal
Las vigas metálicas generalmente tienen el perfil de una I, sin embargo, a veces tienen el perfil de una U o, si falta la altura, el llamado perfil de caja.
Se hace una distinción entre vigas metálicas de alma sólida y vigas de celosía.
Vigas de alma maciza
Las vigas de alma maciza se componen esencialmente de una o más partes verticales que forman la alma y partes horizontales llamadas bridas (o bridas) dispuestas a cada lado de la alma.
Las vigas de alma maciza se pueden conformar en caliente mediante laminación ( vigas de pequeño tamaño) o en frío mediante el ensamblaje de láminas planas (barras planas) soldadas (PRS, para vigas soldadas reconstituidas (o recompuestas) ) o, anteriormente, remachadas mediante ángulos .
Las bridas y los ángulos o bridas por sí solas, en el caso de un marco soldado o laminado, constituyen lo que se llama los cordones de la viga.
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Viga de núcleo sólido remachada
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Viga en U recta remachada
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Viga de caja remachada
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Viga reconstituida soldada
Vigas de celosía
Los truss , también llamados trusses, están constituidos por nervaduras unidas por una red pero por barras, o verticales, o inclinadas, que forman con los marcos un triangulado entre sí. Estas barras se disponen de forma diferente según el sistema de triangulación adoptado.
Los sistemas más utilizados son:
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Viga tipo Pratt
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Viga de la ciudad
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Ciudad doble viga
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Haz K
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Haz tipo Warren
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Viga tipo Warren con montantes
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Howe haz
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Viga transversal Saint-André (yuxtaposición de los sistemas Pratt y Howe)
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Haz compuesto
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Viga tipo Vierendeel (caso especial, no forma parte de las cerchas)
Uniendo vigas juntas
Montaje remachado
Las uniones remachadas eran los tipos más comunes de uniones antes de que la soldadura se convirtiera en la corriente principal. Se remacharon tanto los puentes de vigas rectas como los puentes de celosía. La foto de al lado muestra un ensamblaje de viga de celosía típico. Los montantes verticales y horizontales constan de ángulos y planos remachados entre sí. los montantes inclinados están hechos de barras en U. En la unión de cada conjunto, se agregan planos, llamados cubiertas de juntas, para endurecer la estructura.
Ensamblaje soldado
La foto de enfrente muestra un ensamblaje de metal moderno típico. Se trata de dos vigas de alma maciza soldadas. La viga transversal, denominada pieza puente o espaciador , se suelda a la pieza longitudinal, denominada larguero lateral (cuya alma se puede ver plana en la parte inferior de la foto). Tenga en cuenta también la presencia de un refuerzo vertical, que asegura el refuerzo del conjunto. Este refuerzo está rematado en su base por un refuerzo .
Tipos de puentes metálicos
Puentes de vigas rectas
Dependiendo de la estructura de la viga, se distingue entre: puentes de vigas de una cámara (denominados dovelas ), puentes de vigas gemelas, puentes de nervaduras, puentes lenticulares y puentes de celosía.
Puentes de suspensión
En el caso de un puente colgante , la viga se llama viga de rigidez . Generalmente está hecho de una malla metálica.
Tres indicadores caracterizan un puente colgante:
- su vano , que es igual a su longitud L en el caso de un puente colgante de un vano, sin vano de borde.
- su flecha (f), que es la distancia entre el centro de la cuerda que une las partes superiores de los dos pilones y el centro del cable de retención (o cable portador).
- la altura H de la viga de rigidez.
La altura H de la viga de rigidez está entre L / 80 y L / 100.
Para puentes de luz pequeña y mediana, generalmente tenemos la siguiente relación entre luz y deflexión:
Puentes atirantados
Clasificación detallada
| Familia | Categoría | Imagen |
|---|---|---|
| Puente de vigas | Puente de caballete |
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| Puente mixto de dos vigas |
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| Puente mixto de varias vigas |
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| Puente de cubierta de caja mixta |
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| Puente de cubierta de losa ortotrópica |
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| Puente de celosía de viga recta |
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| Puente de celosía en voladizo |
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| Puente de vigas cubiertas |
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| Puente de arco | Puente de arco de metal con plataforma suspendida |
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| Puente de arco de acero con tablero intermedio |
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| Puente de arco de metal con cubierta transportada |
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| Puente de armadura de arco de metal |
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| Puente lenticular |
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| Puente de cuerda de proa |
.JPG)
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| Puente de muletas | ||
| Puente suspendido en cables | ||
| Puente colgante | Puente colgante de cadena |
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| Puente colgante con losa de hormigón y viga de rigidez |
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| Puente colgante de losa ortotrópica |
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Notas y referencias
- Nociones de obras públicas - R. Allard y G. Kienert - Ed. Eyrolles -1957
Apéndices
Bibliografía
- Louis Bruyère , Estudios relacionados con el arte de la construcción , volumen 1, Recueil III, Ponts en fer , Bance elder editor, París, 1823, p. 3-8 ( leer en línea ) , placas 1 a 16 ( leer en línea )
- J. Chaix, Tratado de puentes , segunda parte, puentes estructurales, metálicos y suspendidos , volumen 1, editores de Fanchon y Artus, París
- J. Chaix, Tratado de puentes , segunda parte, puentes enmarcados, metálicos y suspendidos , volumen 2, editores de Fanchon y Artus, París
- Henri Deschamps, Los principios de la construcción de pórticos metálicos y su aplicación a puentes con vigas rectas, áticos, soportes y cabeceras , Librairie polytechnique Ch. Béranger, París y Lieja, 1908
- François Ciolina, Construction Métallique , tomo 1, Conception des structure , Éditions Eyrolles (curso de la Escuela Nacional de Puentes y Carreteras), París, 1979
- François Ciolina, Construcción metálica , tomo 2, Ouvrages d'art , Éditions Eyrolles (curso de la Escuela Nacional de Puentes y Carreteras), París, 1979
- Fritz Leonhardt , Brücken Bridges , The Architectural Press, Londres, 1982 ( ISBN 0-85139-764-6 )
- Leonardo Fernández Troyano , Ingeniería de puentes. Una perspectiva global , Thomas Telford, Londres, 2003 ( ISBN 978-0-7277-3215-6 )
- Jean-Paul Lebet, Manfred A. Hirt, Puentes de acero , Prensas politécnicas Universitaires Romandes (Tratado de Ingeniería Civil, volumen 12), Lausana, 2009 ( ISBN 978-2-88074-765-7 )
- Clementine van Rooden, Puentes de acero históricos , Steeldoc, 03 + 04/2013, Documentación del Centro Suizo de Construcción en Acero SZS ( leer en línea )