Las formas de puente recientemente identificadas podrían permitir alcanzar tramos de puente significativamente más largos en el futuro, haciendo posible un cruce sobre el Estrecho de Gibraltar, desde la Península Ibérica hasta Marruecos, factible.
Las nuevas formas de puente utilizan una nueva técnica de modelado matemático para identificar formas óptimas para puentes de muy larga duración. La investigación se publica el 19 de septiembre de 2018 en el Actas de la Royal Society .
El tramo de un puente es la distancia de la carretera suspendida entre torres, con el récord mundial actual a poco menos de 2 km. La forma más popular para tramos largos es la forma de puente colgante, como se usa para el puente Humber, aunque el cable permanecióla forma del puente, donde los cables conectan directamente la torre a la carretera, como la utilizada en el cruce de Queensferry recientemente construido en Escocia, se está volviendo cada vez más popular.
A medida que el tramo del puente se alarga, se necesita una proporción de crecimiento rápido de la estructura solo para soportar el peso del puente, en lugar del tráfico que lo cruza. Esto puede crear un círculo vicioso: un aumento relativamente pequeño en el tramo requiere el uso de mucho másmaterial, lo que lleva a una estructura más pesada que requiere aún más material para soportarlo. Esto también establece un límite sobre la longitud de un tramo de puente; más allá de este límite, un puente simplemente no puede soportar su propio peso.
Una opción es usar materiales más fuertes y ligeros. Sin embargo, el acero sigue siendo la opción preferida porque es resistente, fácilmente disponible y relativamente barato. Por lo tanto, la única otra forma de aumentar la luz es cambiar el diseño del puente.
El profesor Matthew Gilbert de la Universidad de Sheffield, quien dirigió la investigación, dijo: "El puente colgante ha existido durante cientos de años y, aunque hemos podido construir tramos más largos a través de mejoras incrementales, nunca nos hemos detenido aobserve si realmente es la mejor forma de usar. Nuestra investigación ha demostrado que existen formas más eficientes estructuralmente, que podrían abrir la puerta a tramos de puentes significativamente más largos en el futuro ".
La técnica ideada por el equipo se basa en la teoría desarrollada por el homónimo del profesor Gilbert, Davies Gilbert, quien a principios del siglo XIX utilizó la teoría matemática para persuadir a Thomas Telford de que los cables de suspensión en su diseño original para el puente del estrecho de Menai en el norte de Gales seguíancurva demasiado superficial. También propuso una 'catenaria de igual tensión' que muestra la forma óptima de un cable que explica la presencia de cargas de gravedad.
Al incorporar esta teoría de principios del siglo XIX en un modelo moderno de optimización matemática, el equipo identificó los conceptos de puente que requieren el mínimo volumen posible de material, lo que podría hacer posible un tramo significativamente más largo.
Los diseños matemáticamente óptimos contienen regiones que se asemejan a una rueda de bicicleta, con múltiples 'radios' en lugar de una sola torre. Pero estos serían muy difíciles de construir en la práctica a gran escala. Por lo tanto, el equipo los reemplazó con torres divididas que comprenden solodos o tres 'radios' como un compromiso que conserva la mayor parte del beneficio de los diseños óptimos, a la vez que es un poco más fácil de construir.
Para un tramo de 5 km, que probablemente sea necesario para construir el cruce del Estrecho de Gibraltar de 14 km, un diseño de puente colgante tradicional requeriría mucho más material, por lo que es al menos un 73% más pesado que el diseño óptimo. Por el contrario, ellos diseños propuestos de dos y tres radios serían solo 12 y 6 por ciento más pesados, lo que los haría potencialmente mucho más económicos de construir.
Las nuevas formas de puente requieren menos material, principalmente porque las fuerzas de la plataforma se transmiten de manera más eficiente a través de la superestructura del puente a los cimientos. Esto se logra manteniendo cortos los caminos de carga y evitando esquinas afiladas entre los elementos de tracción y compresión.
El equipo enfatiza que su investigación es solo el primer paso, y que las ideas no pueden desarrollarse inmediatamente para la construcción de un puente de mega tramo. El modelo actual considera solo las cargas de gravedad y aún no considera las fuerzas dinámicas que surgen del tráfico o la carga del vientoTambién se requiere trabajo adicional para abordar los problemas de construcción y mantenimiento.
El coautor, Ian Firth, de COWI, dijo: "Este es un desarrollo interesante en la búsqueda de una mayor eficiencia material en el diseño de puentes de tramo superlargo. Hay mucho más trabajo por hacer, especialmente en la elaboración demétodos de construcción económicos, pero tal vez algún día veremos estas nuevas formas tomando forma a través de un amplio estuario o cruce marítimo ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Sheffield . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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