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Materiales Utilizados para la construcción de puentes

Materiales utilizados en la construcción de puentes

Las piedras, la madera, el hormigón y el Acero son los materiales tradicionales que se utilizan para llevar a cabo la construcción de puentes. Durante el período inicial, la madera y las piedras se utilizaron en la construcción, ya que se obtienen directamente de la naturaleza y se pueden obtener fácilmente.

El ladrillo se utilizó como material de construcción de subgrupos junto con la construcción de piedra. Las piedras como materiales de construcción eran muy populares debido a sus propiedades duraderas. Muchos puentes históricos hechos de piedras todavía están presentes como un símbolo de la cultura arquitectónica del pasado.

Pero parte del puente de madera ha sido arrastrado por el agua o se encuentra en fase de degradación debido a su exposición a las condiciones ambientales.

Con el paso del tiempo, la construcción del puente ha experimentado más desarrollo en términos de materiales utilizados para la construcción que en base a la tecnología del puente.

El hormigón y el acero son materiales refinados hechos por el hombre. La construcción del puente con estos materiales artificiales se puede llamar el segundo período de la ingeniería del puente. Este fue el comienzo de la tecnología moderna de ingeniería de puentes.

Los puentes modernos utilizan hormigón o acero o en combinación. Se están desarrollando otros materiales innovadores para que se adapten bien a las terminologías de los puentes.

La incorporación de fibras que viene en la categoría de materiales de obtención de alta resistencia ahora se incorpora para la construcción de puentes. Estos materiales también se utilizan para reforzar los puentes existentes.

Piedras para la construcción de puentes

Durante mucho tiempo en la historia, la piedra se ha utilizado en y como una sola forma. Se utilizan principalmente en forma de arcos. Esto se debe a que poseen una mayor resistencia a la compresión.

El uso de piedras dio a los ingenieros la facilidad de construir puentes que son estéticamente superiores y de alta durabilidad.

Al considerar la historia de la construcción de puentes con piedras, los romanos fueron los mayores constructores de puentes con piedras. Tenían una idea clara y una comprensión de la carga sobre el puente, la geometría y las propiedades del material. Esto hizo que construyeran puentes de gran envergadura en comparación con cualquier otra construcción de puentes durante ese período.

El período también fue competitivo para los chinos. China también había desarrollado un gran puente llamado el famoso Puente Zhuzhou. El puente de Zhuzhou es el puente de arco segmentado, piedra y tablilla abierta más antiguo conocido en el mundo. Nihonbashi es el puente de piedra más famoso de Japón. Esto se llama el Puente de Japón.

 Puente de Zhuzhou, China

Puente de Zhuzhou, China

Fig.1: El puente de Zhuzhou, China

Con el tiempo, los puentes de piedra han demostrado ser los más eficientes y económicos debido a la durabilidad y la garantía de bajo mantenimiento que proporciona a lo largo de su período de vida útil.

Madera o madera para la construcción de puentes

El material de madera se utilizó altamente en la construcción de puentes, a diferencia de hoy, donde se utiliza para la construcción de obras de construcción y relacionadas. Hoy en día, el acero y el hormigón otorgan una mayor flexibilidad de trabajo, que el uso de madera y madera para mega obras disminuye.

Pero, hay innovaciones relacionadas con la preservación de la madera, lo que ha ayudado a aumentar la demanda de madera en estructuras.

La madera como material de ingeniería tiene la ventaja de una alta resistencia y naturaleza renovable. Se obtienen directamente de la naturaleza y, por lo tanto, son respetuosos con el medio ambiente.

La baja densidad de la madera hace que gane una alta resistencia específica. Tienen un valor de resistencia apreciable con un valor de densidad más bajo. Esta propiedad hace que sean transportados fácilmente.

Algunas de las desventajas relacionadas con la madera como material de construcción son que es:

  • De naturaleza altamente anisotrópica
  • Susceptible a termitas, infestaciones y carcoma
  • Altamente combustible
  • Susceptible a la putrefacción y enfermedad
  • No se puede usar para altas temperaturas

Hay una variedad de puentes de madera en todo el mundo. La Figura 2 muestra el Puente Matemático ubicado en Cambridge. Otro puente es el Puente Togetsu-Kyo sobre el río Katsura en Kioto.

Puente Matemático, Cambridge

Puente Matemático, Cambridge

Fig.2: El Puente Matemático, Cambridge

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Fig.3. El puente Togetsu-Kyo, Japón

Acero para construcción de puentes

El acero gana alta resistencia en comparación con cualquier otro material. Esto lo hace adecuado para la construcción de puentes con mayor envergadura. Sabemos que el acero es una combinación de aleaciones de hierro y otros elementos, principalmente carbono.

Basado en la cantidad y variación de los elementos, las propiedades de los mismos se alteran en consecuencia. Las propiedades de resistencia a la tracción, ductilidad y dureza están influenciadas por el cambio en su constitución.

El acero utilizado para la construcción normal tiene varios cientos de fuerza de Mega Pascal. Esta resistencia es casi 10 veces mayor que la resistencia a la compresión y a la tracción obtenida de una mezcla de concreto normal.

La principal propiedad incorporada del acero es la propiedad de ductilidad. Esta es la capacidad de deformación antes de que se produzca la rotura final. Esta propiedad del acero es un criterio importante en el diseño de estructuras.

 Puente Hachimanbashi

Puente Hachimanbashi

Fig.4. El Puente Hachimanbashi

El primer puente de hierro, el Puente Danjobashi, que fue construido en 1878 en Japón. La figura 4 a continuación muestra el puente de Danjobashi. El Puente de Danjobashi fue reubicado en la ubicación actual y fue nombrado Puente Hachimanbashi en 1929.

Tiene un gran valor histórico y técnico como puente moderno. El puente fue honrado por la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles en el año 1989.

La composición química y el método de fabricación determinan las propiedades del acero estructural. Las propiedades principales que deben especificar los diseñadores de puentes cuando se requiera especificar los productos son:

  • Resistencia
  • Tenacidad
  • Ductilidad
  • Durabilidad
  • Soldabilidad

Cuando mencionamos la resistencia del acero, implica tanto el rendimiento como la resistencia a la tracción. Como las estructuras están más diseñadas en la etapa elástica, es muy esencial conocer el valor del límite elástico.

El límite elástico se utiliza principalmente, ya que está más especificado en los códigos de diseño. En Japón, el código recomendado está diseñado para la máxima resistencia. Por ejemplo, SS400 designado por la fuerza máxima de 400MPa. Esta es una excepción.

Los diseñadores e ingenieros confían en gran medida en la propiedad de la ductilidad para los aspectos de diseño relacionados con los diseños del grupo de pernos y la distribución de la tensión en las condiciones de estado límite último. Otra propiedad importante es la resistencia a la corrosión por el uso de acero corten.

Hormigón para la construcción de puentes

La mayoría de la construcción moderna de puentes utiliza hormigón como material primario. El hormigón es bueno en compresión y débil en resistencia a la tracción. Las estructuras de hormigón armado son el remedio propuesto para este problema.

El hormigón tiende a tener un valor constante de módulo de elasticidad a niveles de tensión más bajos. Pero este valor disminuye en una condición de estrés más alta. Esto dará la bienvenida a la formación de grietas y más tarde a su propagación.

Otros factores a los que el hormigón es susceptible son los efectos de expansión térmica y contracción. La fluencia se forma en el hormigón debido a la tensión prolongada sobre él.

Las propiedades mecánicas del hormigón están determinadas por la resistencia a la compresión del hormigón.

El hormigón armado o pretensado se utiliza para la construcción de puentes. El refuerzo en CCR proporciona la propiedad de ductilidad a la estructura. Hoy en día, el refuerzo de ductilidad se proporciona como un requisito adicional, principalmente en la construcción resistente a terremotos.

El RCC está hecho hoy en día de acero, polímero u otra combinación de materiales compuestos. Hay muchos materiales sostenibles disponibles que pueden asumir el papel del cemento. Se trata de una nueva innovación en la construcción de puentes sostenibles.

En comparación con la construcción de puentes RCC, el concreto pretensado es el más preferido y empleado. Se induce una fuerza de compresión previa en el hormigón con la ayuda de tendones de acero de alta resistencia antes de la carga de servicio real.

Por lo tanto, este esfuerzo de compresión resistirá el esfuerzo de tracción que se produce durante las condiciones de carga reales. El pretensado se induce en el hormigón mediante pretensado o pretensado de la armadura de acero.

Muchas de las desventajas del hormigón armado normal, como las limitaciones de resistencia, las estructuras pesadas y la dificultad de construcción, se resuelven con hormigón pretensado.

Lea también: ¿Cuáles son los tipos de concreto? ¿Cuáles son sus Aplicaciones?

Materiales compuestos en la construcción de puentes

Los materiales compuestos se desarrollan y utilizan tanto para la construcción de puentes nuevos como para fines de rehabilitación.

El plástico reforzado con fibra es uno de esos materiales que es una matriz de polímero. Esto está reforzado con fibras que pueden ser de vidrio o carbono. Estos materiales son ligeros, duraderos, de alta resistencia y de naturaleza dúctil.

Se fomentan nuevas soluciones y materiales debido a los problemas de deterioro a los que se enfrentan los puentes de acero y hormigón.

Otro material es el hormigón en polvo reactivo (RPC ) que se desarrolló en Corea. Este material es una forma de hormigón de alto rendimiento reforzado con fibras de acero. Esta mezcla ayudará a hacer columnas delgadas para puentes de mayor envergadura. Esto también garantiza una gran durabilidad.

Los materiales compuestos se utilizan en la reparación de columnas de puentes y cualquier otro elemento de soporte para mejorar la ductilidad y la resistencia contra la fuerza sísmica.

La fibra de vidrio impregnada con epoxi se utiliza para cubrir la columna (columnas de naturaleza no dúctil). Esta es una alternativa para la técnica de la chaqueta de acero.

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