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Este informe especial describe

estructuras que son un ejemplo del talento

y la capacidad de innovación de la

ingeniería, obras que vale la pena destacar

por la acertada combinación de sus

variables.

cortadas a medida y unidas con cementantes naturales. Hoy se conservan obras especta-culares de este tipo, a las que se agregan los acueductos.

Esta práctica duró hasta el siglo XVIII. Con el inicio de la Revolución Industrial comenzó a utilizarse el hierro como elemento estructural, para pasar luego al acero; también se empezó a emplear el concreto, una vez que se tuvo a disposición el cemento Portland. Así nacieron los puentes metálicos y los de placa y viga reforzada.

El perfeccionamiento del cemento y del acero de refuerzo hizo que se desarrollaran los puentes de menor longitud en concreto reforzado. Por otro lado, el trefilado de los perfiles de acero permitió la construcción de grandes estructuras, entre ellas el Puente de San Francisco (EE.UU.), obra insigne de la ingeniería de puentes en su momento y que todavía despierta admiración.

Durante la Segunda Guerra Mundial y luego de este conflicto, en Europa se usó acero de alta resistencia y nació el concreto pretensado y postensado. Este último material permitió la construcción de estructuras de mayores luces y de puentes de voladizos sucesivos fundidos ‘in situ’. Para ello se usaron carros de avance. Esta

tecnología tuvo un gran crecimiento entre los años 50 y 60 en Francia, Alemania y, pos-

teriormente, en toda Europa. Mientras tanto, Estados Unidos avanzaba en la

producción de acero, lo cual pro-movió la construcción de puentes

con estructuras metálicas que se usaron en toda la red vial

de autopistas, a lo largo y ancho de ese país.

En las sociedades primitivas, los puentes se hacían con troncos de árboles grandes, que se llevaban al sitio de la obra mediante rodillos. Tales troncos se apoyaban en obras falsas para pasar

el vacío por cubrir. Este tipo de estructuras evolucionó con el uso de la madera gracias

a procedimientos similares a los voladizos sucesivos, con lo cual se lograron obras

de mayor magnitud que formaban una especie de arco.

Durante el Imperio Romano nacieron los puentes de arco

fabricados con rocas pro-venientes de canteras,


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En Colombia, la tecnología para la construc-ción de puentes se estancó en los años ante-riores a la década del 70. “Con mucho respeto a la ingeniería nacional, en aquella época no se ejecutaban puentes de envergadura, pues las normas del Ministerio de Obras Públicas concebían las vías para que por ellas se tran-sitara a velocidades del orden de los 30 kph, y calzadas de 6 m a 7 m de ancho. A mediados del siglo XX, nuestras carreteras en las zonas montañosas eran caminos serpenteantes que buscaban pasar los cauces de agua con una luz mínima; prácticamente, los puentes eran de longitud muy reducida”, explica Gregorio Rentería, gerente general de GRISA.

El Puente Pumarejo de Barranquilla se con-virtió en un suceso en el país. Su construcción en 1974 fue el resultado de la unión de la em-presa italiana Lodigiani S.A. con la colombiana Cuéllar Serrano Gómez Ltda. También fue un hito la construcción del Puente de Juanambú en 1975 por Augusto Ruiz Corredor y otros, con asesoría española. Este fue el primer puente de dovelas sucesivas hecho en Colombia, con luces de 45 m, 90 m y 45 m, y pilas de 56 m de altura. En 1997, con una tecnología que no se conocía en el país, se construyó el puente atirantado de Pereira, con una luz principal de 211 m y una longitud total de 440 m. El siglo XX finalizó con construcciones masivas de puen-tes de luces menores en concreto reforzado, puentes de luces mayores y múltiples luces en concreto postensado, puentes metálicos en vigas y de celosía, y algunos de arco metálico, todos con placa de concreto reforzado.

El análisis estructural que se hacía hasta entonces en el mundo cambió totalmente cuando en la última década del siglo XX ocu-rrieron los sismos de Northridge y Loma Prieta (California, EE.UU.). Estos siniestros dejaron

“El Código Colombiano de Diseño Sísmico de Puentes,

de 1995, se basa en las normas antiguas con las

que se diseñaron los puentes que se cayeron en

Estados Unidos y Japón. Ningún ente regulador de Invías ha tomado cartas

en el asunto”, Gregorio Rentería.

cuando en la última década del siglo XX ocu-rrieron los sismos de Northridge y Loma Prieta (California, EE.UU.). Estos siniestros dejaron

“El Código Colombiano de Diseño Sísmico de Puentes,

de 1995, se basa en las normas antiguas con las

que se diseñaron los puentes que se cayeron en

Puente Juananambú, Nariño.


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inservible la mitad de las autopistas, pues las intersecciones y viaductos elevados se derrumbaron. El remate de esa década fue el sismo de Kobe (Japón), que hizo que se caye-ra la autopista elevada Hanshin Expressway.

La destrucción dejó ver que el arte en el análisis estructural sísmico de los puentes estaba errado y, muy rápidamente en el mundo entero, se inició una carrera para encontrar las respuestas que permitieran diseñar puentes que no sufrieran ese tipo de colapsos.

Las variables que se consideran hoy

Aunque no son infinitas, las variables que se deben considerar para diseñar y construir un puente seguro y con una vida útil larga son tan numerosas y particulares que demandan el trabajo y la investigación de más de ocho disciplinas. Cada proyecto plantea retos distintos, por lo que el resultado depende de múltiples aspectos, como la clase de suelo, el diseño vial, la hidráulica, el uso y función, su impacto en el medioambiente, la geografía circundante, la facilidad de acceso al sitio de la obra, el proceso constructivo elegido, el grado de riesgo al que la estructura puede someterse en caso de desastres naturales, los materiales y, por supuesto, los costos. En consecuencia, resulta definitivo articular la labor de cada especialista de tal manera que sus conceptos estén dirigidos a un objetivo común. De este trabajo en cadena depende el éxito del proyecto.

Puente Pumarejo, Atlántico.Arriba: Puente Atirantado, Risaralda.


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Para Diego Dueñas, ingeniero de PCA Ltda., encargado de diseñar el sector 1 de la Ruta del Sol, hay un factor adicional: la experiencia del equipo de trabajo. En este sentido, se debe entender que la labor de consultores y constructores es levantar un puente que ante una emergencia no se derrumbe y permita la evacuación de los usuarios. Se trata, entonces, de construir una estructura segura, eficaz, funcional y estéticamente atractiva, con los recursos disponibles.

Dado que los proyectos de desarrollo vial

están sujetos siempre a la capacidad de inver-sión, es determinante el costo del diseño y la construcción. Esta es la razón por la que los presupuestos y tiempos de entrega constituyen los aspectos más importantes de cualquier proyecto, pues condicionan las decisiones del consultor respecto a materiales, tipo de cimen-tación, y sistema constructivo y estructural, entre otros. Así, los objetivos de consultores y constructores deben ser optimizar los recursos y ejecutar obras que eviten la fuga de capital y jalonen la economía del país.

Factores determinantesSi bien no existe una clasificación de las

condiciones que determinan la elección del tipo de estructura de un puente, sí hay aspectos que usualmente se evalúan en el proceso. Esta es una descripción de las principales variables:

SueloEl análisis geotécnico y geológico es esencial

para determinar el tipo de cimentación y el nú-mero y longitud de las luces que conformarán el puente y el sistema de apoyos, entre otros aspec-tos. Si el suelo es de baja capacidad portante, la cimentación recomendada es por pilotes y no por zapatas; hay que tener en cuenta la profundidad, el número y el diámetro de dichos pilotes. Esto no quiere decir que en este tipo de suelo no pueda utilizarse el método de cimentación por zapatas; en este caso, es la dimensión de este elemento la que influye en la decisión, puesto que si es de grandes proporciones implica aumentar la canti-dad de material y, en consecuencia, los costos. También es importante evaluar las condiciones del terreno por intervenir y las construcciones circundantes, pues, en el caso de las ciudades, implementar zapatas afectaría el tráfico vehicular.

Ubicación del terrenoLas características del puente dependerán

de las condiciones geográficas del lugar donde será levantado. Por ejemplo, para las estruc-

Puente Sisga, Cundinamarca.


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Las condiciones de acceso también defi-nen los materiales y su manejo dentro de la obra. Así, se determina el tipo de estructura (fundida ‘in situ’ o prefabricada en taller). Si no es posible el ingreso de transporte pesado, los elementos prefabricados deben limitarse en longitud y tamaño, lo cual hace el proceso menos ágil y más costoso.

Por otra parte, si la topografía es es-carpada, para fundir el concreto se usan carros de avance y, en algunas ocasiones, piezas prefabricadas. Ahora, si la decisión es trabajar con acero, la colocación de las vigas se realizará por medio de dos sistemas: empujado y lanzado, procesos que se llevan a cabo con gato hidráulico o malacate. El sistema de lanzado se diferencia por el uso de un elemento o nariz de lanzamiento que tiene como función acortar la distancia entre la viga y la columna.

Materiales: propiedades y comportamiento a largo plazoEl concreto y el acero se ven sometidos a

movimientos relacionados con el cambio de temperatura, efectos de retracción, acortamientos por fraguado, cargas de tráfico, asentamientos diferenciales, tolerancias o relajación. Del cálculo de estos movimientos se deriva la elección de los sistemas de apoyo y las juntas de expansión, pues es la superestructura la que se somete a estos

turas con pilas en lechos de ríos, los factores determinantes son el tipo de cimentación y los dados que soportan el sistema de colum-nas, pues el sometimiento de la estructura a la fuerza de la corriente debe reducirse al mínimo. Una solución viable es redondear los dados o las columnas, según el caudal. En ríos navegables se deben tomar precauciones como el manejo del gálibo vertical –altura que debe existir entre la parte inferior de la viga y el suelo– y la longitud de luces entre columnas, para minimizar el eventual choque de barcazas con la infraestructura.

El análisis de la ubicación del terreno también determina la resistencia del puente al alto oleaje o al impacto de un deslizamiento. En algunos casos, como el del puente La Estampilla, si-tuado en Caldas, puede presentarse el reto de construir sobre una falla tectónica, con lo cual aumentará la probabilidad de que el diseño se afecte por un sismo.

Acceso a la obraDe la ubicación del terreno depende el

acceso a la zona, variable que repercute en el proceso de construcción y de movilización de maquinaria y personal. En algunos casos, es necesario realizar la cimentación mediante caissons, debido a que hasta el lugar no pueden llegar piloteadoras o excavadoras.

En algunos lugares de Colombia, la situación de orden público es el factor que más influye

en la selección del tipo de estructura y del

material por emplear.

Puente Quebrada Negra, montaje por lanzamiento, Antioquia.


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efectos. En algunos casos, la reducción puede llegar a ser de más de 20 cm en cada extremo de la superestructura; la diferencia de altitud entre el puente y el terraplén de acceso también puede presentar condiciones similares.

Para puentes en los cuales el cálculo de acortamiento es mínimo, el ingeniero Gregorio Rentería, de GRISA, recomienda el uso de sistemas de apoyo de neopreno, dado que la capacidad de deformación de este material permite una alta liberación de energía. No obstante, luego de un sismo fuerte y prolongado, este apoyo no mantiene sus características iniciales, lo que implica la sustitución del neopreno.

Para acortamientos pronunciados, Rente-ría sugiere el sistema POT. Para implementar-lo, es necesaria una cimentación que resista las fuerzas en dirección transversal, puesto que este sistema libera energía en una sola dirección (longitudinal).

ClimaLas condiciones atmosféricas de la zona

también determinan las características de los materiales de la estructura, pues estos deben so-portar las variaciones de temperatura y tolerar los movimientos que causan los cambios climáticos.

Prever los efectos del clima en la zona hace que el puente responda adecuadamente a las situaciones producidas por desastres natu-rales. Ejemplo de esto son los cálculos que deben hacerse para soportar una avalancha sin que los materiales arrastrados se represen. Respecto a la lluvia, es primordial que el diseño geométrico contemple el ángulo de bombeo que debe tener la placa del puente, para que el drenaje sea eficaz. Cuando en la zona haya precipitaciones fuertes y crecientes de los ríos, se recomienda llevar a cabo el proceso de cimentación en época de verano; de esta manera, no es necesario construir planchones especiales para soportar la maquinaria o fundir pantallas de concreto a las orillas del río.

En conclusión, no existe una fórmula universal ni estricta para diseñar y construir un puente; son múltiples los aspectos que se deben analizar, lo que convierte el resultado en una estructura de características únicas. Si bien es cierto que existen tipologías y sis-temas constructivos específicos, también lo es que el éxito y la eficacia de la obra radican en la convergencia, el ingenio y la experiencia del equipo de trabajo.

Puente Dosquebradas, Risaralda.


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En proyectos con luces de gran longitud y

dificultades de acceso, como el puente de

Pipiral, situado en la vía Bogotá-Villavicencio, puede ser necesario

emplear helicópteros o construir un teleférico

para transportar los materiales del puente y

a los trabajadores.


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Tipologías y procesos

constructivos

Se sitúan en cada extremo del puente. Su diseño debe tener en cuenta el asentamiento. En algunos casos, el terraplén se reemplaza por una estruc-

tura con cimentación propia.

PLACA Y TERRAPLÉN DE ACCESO

Acera u orilla de concreto que debe construirse en los puentes vehiculares por los que también haya

tránsito peatonal.

ANDÉN

Elemento vertical que forma el armazón de las estructuras en arco.

PENDOLÓN

Se ubica sobre las vigas principales o secundarias, y hacia ellas transmite las cargas. Para proteger la placa, que generalmente es de concreto, se instala

la carpeta asfáltica.

PLACA

Impide la deformación de los elementos estructu-rales por torsión.

RIOSTRA

Generalmente, en puentes se utilizan pilotes –hin-cados o pre-excavados–, caissons –excavados a

mano– y zapatas. Estas últimas trabajan por com-presión, mientras que los dos primeros lo hacen

por punta o fricción, o combinados.

CIMENTACIÓN

Transmite las cargas de la columna a la cimentación.

DADO O ZAPATA

Plano: cortesía S&A.

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Para lograr una armónica convergencia es fundamental conocer las tipologías básicas para la construcción de puentes, y los elementos que componen estas estructuras.

Elemento lineal que cumple funciones estructurales dentro del puente. Por lo general, se ubica en forma longitudinal, pero también se usa de manera trans-

versal para reforzar las vigas principales.

VIGA

Se utiliza en puentes atirantados, colgantes y extradosados. Por lo general, es un cable de acero cuyo diámetro y longitud depende del esfuerzo al

que se someta la estructura.

TIRANTE

Muros para proteger al usuario en caso de accidente: impiden que el vehículo se salga de la superestructura. Pueden ser de metal o concreto.

BARRERA DE TRÁFICO Y BARANDA

Soportes verticales de la superestructura. Los estribos son los apoyos finales del puente y se ubican en los extremos del mismo. Para resistir mejor la acción de los agentes naturales,

el material más utilizado es el concreto.

COLUMNA Y ESTRIBO

Su uso depende del diseño. Este elemento recibe la carga de la superestructura y la trans-

mite a la columna.

VIGA CABEZALSon sistemas que protegen la estructura de movi-mientos sísmicos o del comportamiento irregular del material. De esta categoría forman parte los

amortiguadores y los aisladores sísmicos.

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