Ingeniería de Puentes: Comportamiento y Tipologías Estructurales de Pórtico y Celosía

Puentes Pórtico

Los puentes pórtico son estructuras que resisten las cargas fundamentalmente por flexión, situándose como una solución intermedia entre el puente arco y el puente viga, por lo que presentan características propias de ambos. El tablero también está solicitado a flexión.

Las pilas son solidarias al tablero, lo que implica que:

• Las pilas ejercen empujes horizontales en la cimentación, lo que requiere un terreno de buena calidad.
• Al estar empotrados la viga y el dintel, se reduce el momento flector positivo en el tablero. Sin embargo, aparecen momentos negativos superiores en el empotramiento entre pilas y dintel, así como momentos significativos en la cabeza de la pila.

Como consecuencia, el dintel también está sometido a compresión.

Por otro lado, si el puente pórtico presenta pilas muy altas y esbeltas, el empotramiento que estas suministran al dintel es muy reducido, y el tablero tiende a funcionar como una viga continua apoyada en las pilas.

Los primeros puentes pórtico, construidos en madera hacia el siglo XVI, incluyen ejemplos notables como el Puente de Bassano de Andrea Palladio, que además utilizaba jabalcones o arbotantes para aumentar la luz.

El estudio de los puentes pórtico, en general, no presenta mayores problemas. Sin embargo, existen dos tipos de solicitaciones ante las cuales la respuesta del puente pórtico es particular y deben ser claramente comprendidas:

1. Cargas exteriores
2. Deformaciones impuestas

Se deduce que el acortamiento y la retracción del hormigón, así como el descenso uniforme de la temperatura, reducen el efecto pórtico. Por el contrario, el incremento de temperatura tiende a aumentar el efecto pórtico, al introducir momentos negativos tanto en el centro del vano como en las pilas. Deben construirse siempre sobre un terreno muy rígido.

Puentes Celosía

Se entiende por celosía una estructura compuesta por barras rectas interconectadas en nudos. El principal interés de este tipo de estructuras radica en que sus barras trabajan predominantemente a compresión y tracción, presentando flexiones pequeñas.

Ventajas de los Puentes Celosía

• Montaje más sencillo.
• Menor peso de la estructura de celosía.

Por este motivo, pueden construirse celosías de mayor canto que las de alma llena, lo que las hace idóneas para puentes de grandes luces. Pueden ser construidas en madera, acero o aluminio, pero nunca en hormigón.

Las uniones pueden ser rígidas o articuladas. La condición fundamental es que los ejes de las barras que se unen en un nudo converjan en un punto. De esta forma, los posibles momentos secundarios desaparecen o se minimizan de forma significativa, permitiendo considerar las barras como articuladas en el nudo para el cálculo.

Si las uniones son de perfiles metálicos, existen dos posibilidades principales:

• Mediante conectores que penetran en la losa.
• Mediante la prolongación del perfil en la losa a modo de rigidizador rígido.

Tipos de Celosías Planas

Celosía Long

Los cordones superior e inferior horizontales se unen mediante elementos verticales, todos ellos arriostrados por diagonales dobles.

Celosía Howe

Está compuesta por montantes verticales (que trabajan a tracción) y diagonales inclinadas (que trabajan a compresión) hacia el exterior y el cordón inferior.

Celosía Pratt

Es la inversa de la Celosía Howe, y se considera generalmente mejor para estructuras metálicas.

Celosía Warren

Su principal característica es que no tiene montantes verticales, solo diagonales, formando una serie de triángulos isósceles, de manera que todas las diagonales tienen la misma longitud.

Viga Vierendeel

Solo presenta montantes verticales, sin diagonales.

Métodos Constructivos de Puentes Celosía

En el caso de los puentes en celosía, los procedimientos constructivos son similares a los de los puentes de viga si se trata de una "viga celosía" o a los de los puentes de arco si es una "celosía arco". La principal ventaja es que, al estar la viga de celosía subdividida en elementos más pequeños y de menor peso, se requieren medios auxiliares menos potentes para su montaje.