Un puente de armadura es una estructura cuyo superestructura de soporte de carga está compuesta por una armadura, la cual consiste en una red de elementos conectados que generalmente forman unidades triangulares. Estos elementos, típicamente rectos, pueden estar sometidos a fuerzas de tensión, compresión o, en ocasiones, ambas, en respuesta a las cargas dinámicas que soportan.
Principios de Diseño y Estática
La naturaleza de la armadura permite analizar su estructura utilizando algunas suposiciones básicas y la aplicación de las leyes del movimiento de Newton, basándose en la rama de la física conocida como la estática. Para fines de análisis, se asume que las armaduras están unidas por pasadores (pin-jointed), lo que significa que cada unión se considera funcionalmente como una articulación flexible en lugar de una rígida. Esta suposición implica que los miembros de la armadura (cordones, verticales y diagonales) actúan únicamente bajo tensión o compresión.
Distribución de Fuerzas
En un diseño típico, los miembros verticales pueden estar en tensión, mientras que los miembros horizontales inferiores pueden experimentar tensión, cizallamiento y flexión. Los miembros diagonales exteriores y los superiores suelen estar en compresión, mientras que las diagonales interiores están en tensión. El miembro vertical central estabiliza el miembro de compresión superior, evitando que se pandee.
Consideraciones Económicas y Materiales
La decisión de incluir ciertos elementos estructurales es principalmente una decisión de ingeniería basada en la economía. Se busca un equilibrio entre:
- Costos de materias primas.
- Fabricación fuera del sitio.
- Transporte de componentes.
- Montaje en el sitio y disponibilidad de maquinaria.
- Costos de mano de obra.
Materiales modernos como el hormigón pretensado y métodos de fabricación como la soldadura automatizada han influido significativamente en el diseño de los puentes contemporáneos.
Historia y Evolución en Estados Unidos
En los Estados Unidos, debido a la abundancia de madera, los primeros puentes de armadura utilizaban maderas cuidadosamente ajustadas para los elementos de compresión y varillas de hierro para los de tensión, construyéndose a menudo como puentes cubiertos para proteger la estructura.
Transición de Materiales
- Madera y Hierro: En 1820 se patentó la armadura de celosía de Town, que requería poca mano de obra especializada ni mucho metal.
- Hierro Forjado: A partir de la década de 1870, los puentes de hierro forjado se construyeron a gran escala, destacando los diseños de bowstring (arco) debido a sus cordones superiores arqueados.
- Acero: Hacia las décadas de 1880 y 1890, el acero comenzó a reemplazar al hierro forjado como el material preferido por su mayor resistencia.
A medida que avanzaban las décadas, surgieron diseños estándar como el puente Warren pony truss, y en los años 20 y 30, se utilizaron puentes de armadura masivos para salvar luces largas, especialmente en estados como Pensilvania.
Tipos de Tableros
La armadura puede soportar su tablero en diferentes posiciones, lo que define el tipo de puente:
- Tablero superior: El tablero se sitúa sobre la armadura.
- Tablero inferior: El tablero se sitúa en la base de la armadura.
- Tablero intermedio: El tablero se ubica en medio de la estructura de la armadura.
