A lo largo de la
Historia se han empleado cuatro materiales básicos para construir puentes: la
madera, la piedra, el hierro y el hormigón. A estos cuatro hay que añadir otros
dos que se han empleado con menor frecuencia: el ladrillo, hecho de arcilla
cocida; y el aluminio, que se ha utilizado excepcionalmente para construir
puentes o partes de ellos. Actualmente se están utilizando también materiales
compuestos, formados por fibras de materiales muy resistentes incluidos en una
matriz de resina, pero todavía estamos lejos de que estos materiales puedan
competir en los puentes con los materiales actuales.
Los dos primeros,
la madera y la piedra, se pueden considerar naturales porque se obtienen
directamente de la naturaleza y se utilizan sin ninguna transformación, únicamente
es necesario darles forma. Los otros dos, el hierro y el hormigón, son
artificiales, porque las materias primas extraídas de la naturaleza requieren
transformaciones más o menos complejas que cambian sus propiedades físicas.
Los cuatro
materiales básicos han dado lugar a variantes y elementos compuestos que,
extrapolando el significado de la palabra material, podemos considerarlos
nuevos materiales.
Los materiales han
tenido y tienen una importancia decisiva en la configuración de las estructuras
y por tanto de los puentes. Por ello, la historia de éstos se puede dividir en
dos grandes períodos: el período de los puentes de piedra y madera y el período
de los puentes de hierro y hormigón.
Los dos primeros,
la madera y la piedra, se pueden considerar naturales porque se obtienen
directamente de la naturaleza y se utilizan sin ninguna transformación, únicamente
es necesario darles forma. Los otros dos, el hierro y el hormigón, son
artificiales, porque las materias primas extraídas de la naturaleza requieren
transformaciones más o menos complejas que cambian sus propiedades físicas.
Los cuatro
materiales básicos han dado lugar a variantes y elementos compuestos que,
extrapolando el significado de la palabra material, podemos considerarlos
nuevos materiales.
Los materiales han
tenido y tienen una importancia decisiva en la configuración de las estructuras
y por tanto de los puentes. Por ello, la historia de éstos se puede dividir en
dos grandes períodos: el período de los puentes de piedra y madera y el período
de los puentes de hierro y hormigón.
En el primer
período se utilizaron los dos materiales que hemos considerado naturales, la
piedra y la madera. Se utilizó también el ladrillo, pero los puentes de este
material se pueden incluir como subgrupo de lo de la piedra; el ladrillo, para
el constructor de puentes, es un pequeño sillar con el que se pueden hacer
arcos de dovelas yuxtapuestas; por tanto la morfología de los puentes de
ladrillo es la misma que la de los puentes de piedra.
Con piedra y madera
se construyeron muchos puentes; de piedra se conservan muchos porque es un
material durable, pero en cambio de madera se conservan muy pocos porque es un
material que se degrada con facilidad si no se cuida, y es muy vulnerable al
fuego y a las avenidas de los ríos. En este primer período, la tecnología de
los puentes estaba poco desarrollada, y por ello los materiales tenían una
influencia decisiva en su configuración.
En el segundo
período, el de los puentes metálicos y de hormigón, los materiales también
tuvieron gran importancia en la configuración de los puentes, pero tanto o más
que ello han tenido las distintas estructuras, que tuvieron un espectacular
desarrollo en el siglo XIX, y ello dio lugar a procesos cuasi-independientes de
cada equipo; por ello su evolución y desarrollo lo hemos estudiado según las
diferentes estructuras, subdividiéndolos en los distintos materiales
El hierro fundido
se empezó a utilizar como material de construcción a finales del s. XVIII y
ello supuso una auténtica revolución en los puentes; puede establecerse que
este hecho dio lugar a un nuevo período de su historia. Se utilizó inicialmente
en forma de piezas fundidas que se ensamblaban en obra mediante pernos.
Del hierro dulce
fundido se pasó a mediados de s. XIX al
hierro forjado, de mayor resistencia y de regularidad, y a finales del
mismo s. al acero, que superó a los dos anteriores en resistencia y calidad. El
nuevo material, el hierro, fue la causa primera, aunque no la única, del
espectacular, desarrollo que se produjo en los puentes durante el s. XIX.
A finales del s.
XIX apareció el hormigón, piedra artificial, más concretamente un conglomerado,
que permitió hacer arcos mayores que los de piedra natural.
Este nuevo material
dio lugar muy pronto a un nuevo sistema de hacer estructuras: el hormigón
armado, una colaboración entre el hierro y el hormigón, que permite construir
vigas de luces considerables y afinar las dimensiones de los arcos, lo que no
es posible con el hormigón en masa ni con la piedra. El hormigón armado se
puede considerar un nuevo material, se le da a esta palabra un sentido más
amplio que el que define el Diccionario de la Real Academia.
Posteriormente, al
terminar la primera mitad del siglo XX, apareció el hormigón pretensado, una
forma de colaboración más perfecta entre el acero y el hormigón, que amplió
extraordinariamente las posibilidades del hormigón armado.
Contemporáneas del
hormigón pretensado son las estructuras mixtas, otra forma de colaboración del
acero y el hormigón, pero en este caso los dos materiales no se mezclan tan
íntimamente, sino que se yuxtaponen.
Se han hecho muchas
tentativas de utilizar aleaciones de aluminio en la construcción de puentes por
su mayor resistencia específica (fuerza resistida por unidad de peso y
longitud) que el acero, debido a su ligereza, y de hecho se han construido
puentes de este material; pero son casos aislados a causa de su precio, de las
dificultades que plantea la unión de las piezas, y los problemas que han
causado. Su ligereza lo ha hecho siempre atractivo, especialmente en los
puentes móviles que es en los que más se ha utilizado este material; uno de
ellos es el de Banbury, un pequeño puente móvil en Oxfordshire, Inglaterra. El
puente de Hendon Dock en Inglaterra es el primer puente móvil cuya estructura
es toda de aluminio; es un puente basculante de doble hoja, de 27 m de luz; se
terminó en 1948. Su vida ha sido corta, porque se sustituyó en 1976 a causa de
la corrosión que se había producido en el aluminio.
En 1950 se terminó
en Canadá el puente arco de Arvida, la ciudad de la industria del aluminio,
sobre la garganta del río Saguenay, hecho totalmente de aluminio. Tiene 91,5 m
de luz y es, seguramente, el mayor puente de este material que se ha hecho en
el mundo.
En otros puentes se
ha utilizado el aluminio únicamente en la plataforma de la calzada, con vigas
principales de acero; así es el puente de la esclusa de Zandvliet en Bélgica de
63 m de luz. También es de aluminio una pasarela en Düsseldorf de 52 m de luz,
construida en 1953.
En 1933 se
sustituyó la plataforma del puente de Smithfield sobre el río Monongahela en
Pittsburgh por una estructura de vigas de aluminio para reducir su peso y
mejorar su capacidad de carga. Pero en 1936 se descubrieron fisuras en las
vigas de aluminio, atribuidas a problemas de fatiga.
Actualmente en los
Estados Unidos se está volviendo a estudiar la posibilidad de sustituir
plataformas de puentes con estructuras de aluminio, y recientemente se ha
sustituido la de un puente colgante de 97 m de luz, el Corbin Bridge en el
estado de Pensylvania, que se hizo hace 60 años. En Tennessee hay un programa
de cinco años de investigaciones sobre plataformas de aluminio, porque se
considera que pueden ser competitivas con las de hormigón o metálicas.
Los nuevos
materiales que han ido apareciendo a lo largo de la Historia, han dado lugar a
innovaciones en los puentes, y a evoluciones de su tipología para adaptarse a
sus características. Al aparecer un nuevo material, los primeros puentes que se
construyen con él se proyectan con los tipos y formas de los anteriores, que se
habían hecho con otros materiales. Toda innovación tecnológica produce
desorientación inicial, pero al irse desarrollando la tecnología del nuevo
material, los puentes van evolucionado hasta llegar a su madurez, y en ella se
consigue una adecuación de materiales, estructuras y formas.
Los primeros
puentes de hierro imitaron a los de piedra y madera, y los primeros de hormigón
a los metálicos; muchos de los primeros puentes de hormigón armado se hicieron
con vigas trianguladas, pero pronto se dejaron de utilizar porque se impusieron
las vigas de alma llena, más adecuadas a este material.
El material es
fundamental en la concepción de un puente, porque sus posibilidades resistentes
son la que determinan las dimensiones de cada uno de los elementos que lo
componen, e influye decisivamente en la organización de su estructura. Además
de ello, el material tiene unas posibilidades tecnológicas determinadas en lo
que se refiere a fabricación, uniones, formas de los elementos básicos, etc.,
que son fundamentales a la hora de proyectar un puente.
Pero lo expuesto
anteriormente no nos debe llevar a la idea de que los materiales determinan
unívocamente los tipos de puentes; dentro de las posibilidades de cada uno de
ellos cabe distintos tipos y distintas formas, como fácilmente se puede
comprobar si observamos un conjunto de puentes de un mismo material, hechos en
diferentes épocas, con diferentes condiciones del medio, o proyectados por
distintas personas. Excepcionalmente, en los puentes de piedra sólo cabe un
tipo de estructura: el arco de dovelas yuxtapuestas; pero entre ellos hay
diferencias sustanciales de forma, y esto se puede comprobar también si
observamos unos cuantos de ellos de distintos períodos, tamaños, morfologías
del cauce, etc.
El desarrollo de
las tecnologías de los distintos materiales ha hecho que las estructuras de los
puentes tengan cada vez más posibilidades, lo que ha permitido una mayor
diversidad de formas y hacer puentes de hormigón y acero, hasta el grado de que
a veces es difícil a distancia saber de qué material están hechos,
especialmente en las vigas continuas con sección en cajón de alma llena,
metálicas o de hormigón, que se pueden confundir con facilidad si su color es
análogo. Un ejemplo muy ilustrativo de esta similitud, es el puente
Colonia-Deutz, sobre el Rin, Alemania, una viga metálica continua de canto
variable de 185 m de luz máxima, construida en 1948. Años después, en 1980, el
puente se ensanchó, con una viga continua igual a la anterior pero de hormigón.
Cronológicamente
los puentes metálicos han ido siempre por delante de los de hormigón, porque se
iniciaron aproximadamente un siglo antes. También han ido siempre por delante
en dimensiones, es decir, en sus posibilidades para salvar luces mayores,
porque el acero es un material con mayor resistencia específica que el
hormigón.
La resistencia
específica del material es la que determina en mayor medida las posibilidades
de las estructuras. De ella dependen las luces máximas que se pueden alcanzar
en los puentes de cada tipo de estructura; en primer lugar porque la luz
límite, es decir la máxima que puede soportar su propio peso, es función de
esta resistencia; y en segundo lugar porque influye decisivamente en los
procedimientos de construcción.
A igualdad de luz,
cuanto mayor sea la resistencia específica del material, más ligera será la
estructura, y por tanto menos pesarán las partes en que se divida. Esto
facilita la construcción, porque los pesos de las piezas a montar o a fabricar
serán menores, y por tanto se puede llegar a estructuras más grandes.
Hay otros factores
que intervienen en la construcción de un puente, pero básicamente las
posibilidades de construcción dependen de la resistencia específica del
material, y por ello los puentes de mayor luz han sido y serán siempre
metálicos, hasta que se desarrollen nuevos materiales.
En el momento
actual se están empezando a probar nuevos materiales para construir puentes con
mayor resistencia específica que el acero. Son los materiales compuestos,
formados por fibras unidas con una matriz de resina, que se utilizan ya desde
hace muchos años en la industria aeroespacial, aeronáutica y del automóvil,
pero que, por diversas razones, todavía no se ha desarrollado su empleo en la
construcción, aunque ya se han utilizado en algunos puentes como armadura
activa, y se ha construido alguna pasarela con estos materiales. La mayor
resistencia específica de los materiales compuestos hará que en un futuro
llegue a haber materiales competitivos con el acero y el hormigón para hacer
puentes, pero tiene que pasar tiempo hasta que se resuelvan todos los problemas
que estos materiales plantean en la construcción de los puentes y, sobre todo,
hacerlos asequibles económicamente.
Distinta utilización de los materiales en las sucesivas épocas históricas
|
|
COMPRESIÓN
|
FLEXIÓN
|
TRACCIÓN
|
PREHISTORIA
|
Arcilla
(tapial, adobe, ladrillo)
|
Madera
|
Cuerdas
|
HISTORIA CLÁSICA
|
Piedra
|
Madera
|
Madera
Grapas metálicas
|
s. XIX
|
Fundición
|
Madera
|
Cadenas de
hierro
|
s. XX ( 1ª 1/2 )
|
Hormigón
en masa
Acero laminado
|
Hormigón
armado
Acero laminado
|
Cables de
acero
|
s. XX ( 2ª 1/2 )
|
Hormigones
especiales
Acero laminado
|
Maderas
laminadas
Hormigón pretensado
Acero laminado
Aleaciones ligeras
|
Cables de
acero de alta resistencia, alto límite elástico y baja relajación
|